免维护蓄电池 蓄电池技术手册 阀控铅酸 密封镉/镍 金属氢化物/镍 第2版PDF电子书下载

目 录 1

1．序论 1

1.1免维护蓄电池 2

1.1.1密封镉／镍蓄电池和金属氢化物／镍蓄电池 2

1.1.2阀控铅酸蓄电池 3

1.1.2.1阀控铅酸蓄电池的命名 3

1.2历史 4

2．基本原理 7

2.1电化学电池 7

2.2平衡参数或热力学参数 10

2.2.1平衡电压 11

2.2.1.1与反应物质浓度的关系 12

2.2.1.2温度系数 14

2.2.2单个电极电位 15

2.2.3参比电极 17

2.2.3.1标准氢电极 17

2.2.3.2铅酸蓄电池用参比电极 19

2.2.3.3镉／镍蓄电池用参比电极 21

2.2.4可逆热效应 23

2.2.4.1热值电压（Calorific Voltage） 24

2.3电流流动，动力学参数 24

2.3.1扩散 26

2.3.2迁移和迁移数 27

2.3.3迁越（电子传递或电荷传递）过程 28

2.3.3.1塔费尔（TAFEL）线 31

2.3.4浓差过电位 32

2.3.4.1极限电流 32

2.3.5混合电位 33

2.3.6温度的影响 35

2.4热效应 36

2.4.1电流的热效应（焦耳效应） 36

2.5蓄电池的热效应 38

2.5.1热效应，热容量 38

2.4.2产生的总热量 38

2.5.1.1绝热效应 39

2.5.2散热 40

2.5.2.1穿过壳壁的热流动 41

2.5.2.2辐射散热 42

2.5.2.3空气对流形成的散热 43

2.5.2.4壳体底部和联接件的热传导 45

2.5.3强迫冷却 46

2.6水溶液电解液 46

2.6.1电化学水分解 47

2.6.1.1热力学数据 48

2.6.1.3平衡电压与浓度和压力的依从性 49

2.6.1.2平衡电压 49

2.6.1.5质量和体积当量 51

2.6.1.4可逆热效应，热值电压 51

2.6.2与周围大气的气体交换 53

2.6.2.1流过排气口的气流 53

2.6.2.2扩散式气体流动 54

2.6.2.3气体流动与扩散 54

2.6.3气体的溶解性 56

2.6.3.1液相中的气体传输速率 57

2.6.4.1蒸汽压 59

2.6.4.2蒸汽压的温度依从性 59

2.6.4水蒸气与周围大气的交换 59

2.6.3.2扩散速率的压力依从性 59

2.6.4.3湿度 61

2.6.4.4湿度与温度的关系 61

2.6.4.5硫酸的蒸汽压 62

2.6.4.6氢氧化钾水溶液的蒸汽压 64

2.6.5电池因蒸发失去水蒸气 65

2.6.5.1水蒸气饱和湿润氢气 65

2.6.5.2透过电池壳壁的失水方式 66

2.6.6液雾的形成 68

3.1电池和电池组 73

3． 电池的参数和定义 73

3.2容量 74

3.3放电参数 76

3.3.1放电电流的影响，数据的表述方式 78

3.3.2温度对容量的影响 84

3.4深放电 88

3.4.1铅酸蓄电池的深放电 89

3.5充电参数 91

3.5.1充电接受能力，充电－电流效率 91

3.5.2充电效率 93

3.6.1直流方法 95

3.6内阻 95

3.6.1.1短路电流 96

3.6.2交流方法；电池阻抗；电池电导 96

3.6.3实测数据，两种方法的比较 98

3.6.4电导测量——一种质量控制工具 99

3.7使用寿命，概率寿命 101

3.7.1太阳能的储存 103

4．铅酸蓄电池 106

4.1铅酸蓄电池的热力学 106

4.1.1充电／放电反应 108

4.2热力学参数 109

4.1.1.1硫酸的离解 109

4.2.1平衡电压 110

4.2.1.1单个电极的电位 114

4.2.1.2比重 114

4.2.1.3温度系数 114

4.2.1.4可逆热效应，热值电压 114

4.2.2与重量有关的量 115

4.2.3热容量（比热） 119

4.3动力学效应 121

4.3.1迁移效应 124

4.4.1负电极的自放电反应 126

4.4自放电，副反应 126

4.4.2正电极的自放电反应 129

4.4.3自放电量 129

4.5热效应 131

4.5.1放电期间产生的热量 131

4.5.2充电期间产生的热量 136

4.5.3蓄电池的热效应 141

4.5.3.1热参数 142

4.5.3.2放电期间的绝热温升过程 143

4.5.3.3放电期间的散热 144

4.5.3.4放电期间的最大温升 145

4.5.3.5充电期间的温升 146

4.5.3.6热失控 148

4.5.3.7过热效应 155

4.6硫酸－活性物质 155

4.6.1硫酸的导电率 156

4.6.2硫酸的冰点 156

4.6.3电解液分层 158

4.6.4电解液的固定化 160

4.6.4.1玻璃纤维毡吸收电解液（AGM） 160

4.6.4.3两种固定电解液技术的差异 162

4.6.4.2加SiO2的凝胶电解液 162

4.6.4.4内阻 163

4.6.4.5重力的影响 166

4.7作为导电材料的铅 167

4.7.1开路电压下的腐蚀 170

4.7.2铅腐蚀的电化学影响 171

4.7.3铅酸蓄电池用合金 171

4.7.4决定腐蚀的参数 175

4.7.4.1电极电位的影响 175

4.7.4.2温度的影响 177

4.7.5板栅增长 177

4.7.6.1间隙腐蚀 178

4.7.6特殊类型的腐蚀 178

4.7.6.2负电极极群上的腐蚀 179

4.8铜芯和铜板栅 183

5．镉／镍蓄电池 191

5.1镉／镍蓄电池的热力学 192

5.1.1充电／放电反应 193

5.1.2平衡电压或开路电压 197

5.1.2.1单个电极的电位 197

5.1.3可逆热效应，热值电压 199

5.1.5与重量有关的数值 200

5.1.4平衡电压的温度系数 200

5.1.6热容量（比热） 203

5.2动力学效应 204

5.2.1负电极上的反应 204

5.2.2正电极上的反应 205

5.2.2.1镍／氢氧化镍电极的特性 206

5.2.2.2剩余容量，第二放电平台 210

5.3自放电 211

5.3.1自放电量 212

5.4热效应 213

5.4.1放电期间产生的热 215

5.4.2充电期间产生的热 217

5.4.3蓄电池的热效应 221

5.4.3.1排气式蓄电池的热效应 222

5.4.3.2密封电池在放电期间的热效应 223

5.4.3.3密封电池在充电期间的热效应 224

5.5镉／镍蓄电池用电解液 225

5.5.1电解液组分的影响 227

5.5.2氢氧化钠（NaOH）电解液 228

5.5.3固定化的电解液 229

5.6腐蚀 229

6． 氢／镍和金属氢化物／镍蓄电池 234

6.1氢／镍蓄电池 235

6.1.1副反应 237

6.1.1.1自放电 238

6.2热力学参数 240

6.2.1与重量相关的量 241

6.3储氢合金 242

6.3.1金属间氢化物 243

6.4低压氢／镍蓄电池 247

6.5金属氢化物／镍蓄电池的负电极 247

6.5.1形成氢化物的热效应 248

6.5.2负电极材料的制造 250

6.6金属氢化物／镍蓄电池的一般特性 250

6.6.1自放电 253

6.6.2热效应 254

7． 电解液和水损失 258

7.1电解液的直接损失，液雾的形成 259

7.2铅酸蓄电池的水分解 260

7.2.1塔费尔线 262

7.2.2失水率和自放电 268

7.2.2.1氢析出导致的失水 269

7.2.2.2氧析出导致的失水 271

7.2.2.3腐蚀导致的失水 272

7.2.3.1影响氧析出速率的参数 273

7.2.3影响水损失和自放电的参数 273

7.2.2.4蓄电池的失水量 273

7.2.3.2影响氢析出速率的参数 274

7.3镉／镍蓄电池的水分解 278

7.3.1镉／镍蓄电池的塔费尔线 279

7.4金属氢化物／镍电池的水分解 281

7.5减少水分解的方法 281

7.5.1最少过充电法 281

7.5.1.1免维护起动蓄电池 282

7.5.1.2铅酸蓄电池中酸液的强迫搅拌 283

7.5.2气体催化再化合 284

7.5.3气体析出的逆向反应，内部气体循环 286

7.5.3.1氢的氧化 287

7.5.3.2氧的还原 288

7.5.3.3铅酸蓄电池中的辅助电极 291

7.5.3.4密封镉／镍蓄电池中的辅助电极 292

8． 内部氧循环 295

8.1密封镉／镍蓄电池 298

8.1.1充电余量 302

8.1.2放电余量 304

8.1.3反极保护（去极化物质Antipolar Material） 305

8.1.4随时间而变化的因素 306

8.2金属氢化物／镍蓄电池 307

8.2.1充电余量与放电余量 308

8.3阀控铅酸蓄电池 309

8.3.1有限的再化合效率 313

8.3.2再化合效率100％时的电流平衡 314

8.3.3模拟模型 316

8.3.3.1实例1 “标准型蓄电池” 318

8.3.3.2实例2氢析出速率超过腐蚀速率 324

8.3.3.3实例3腐蚀速率大于氢析出速率 327

8.3.4试验结果 329

8.3.5内部氧循环效率 332

8.3.6随时间而变化的电极容量配置 333

8.3.7板栅合金的影响 334

9． 蓄电池制造技术 336

9.1蓄电池零部件用材料 337

9.2活性物质 338

10．铅酸蓄电池的制造技术 339

10.1活性物质 339

10.1.1正电极活性物质 339

10.1.1.1正电极活性物质的衰变 341

10.1.1.2锑、锡和磷酸的作用 343

10.1.2负电极活性物质 344

10.2板栅 345

10.2.1制造板栅的方法 349

10.3极群组的连接（顶部铅） 352

10.4隔板 354

10.5电池壳体 355

10.6阀的设计 357

10.7蓄电池的生产过程 363

10.7.1槽化成，干式荷电负极板 366

10.7.2蓄电池的组装 367

10.7.3电池化成 367

10.7.4管式极板蓄电池 368

10.7.5灌酸 369

10.8铅酸蓄电池的设计 370

10.8.1便携式蓄电池 370

10.8.1.1微型蓄电池 374

10.8.2固定型蓄电池 375

10.8.3牵引用蓄电池 378

10.8.4起动用蓄电池（SLI） 381

10.8.4.1摩托车用起动蓄电池 381

10.8.5休闲和游乐用蓄电池 382

10.8.6航空蓄电池 383

11.1活性物质 393

11． 镉／镍蓄电池的制造技术 393

11.1.1正电极活性物质〔NiOOH/Ni(OH2)〕 394

11.1.1.1石墨的氧化 396

11.1.2负电极活性物质〔Cd/Cd(OH2)〕 396

11.1.3记忆效应 397

11.2电极类型 399

11.2.1管式电极 399

11.2.2袋式电极 399

11.2.3压制电极 400

11.2.4烧结电极 400

11.2.4.1烧结基板灌注活性物质 401

11.2.4.2电极的化成——电极容量配置 404

11.2.5纤维电极 405

11.2.6泡沫电极 406

11.2.7塑料粘结负电极 406

11.2.8电沉积电极（负电极） 407

11.3壳体 408

11.4阀的设计 409

11.5蓄电池的设计 411

11.5.1纽扣电池 411

11.5.1.1纽扣电池中的辅助电极 414

11.5.1.2浮充电用纽扣电池 414

11.5.1.3叠层纽扣电池 414

11.5.1.4连接端子的设计 415

11.5.1.5塑料盒中的蓄电池组 416

11.5.1.6币式电池 418

11.5.2圆柱形电池 418

11.5.2.1圆柱形电池的组装，电源堆 420

11.5.3方形蓄电池 421

11.5.3.1整体蓄电池 423

11.5.3.2装有辅助电极的方形蓄电池 424

11.5.4半密封蓄电池 426

11.5.5航天用电池 428

12.2氢化物／镍电池的设计 432

12.1负电极材料 432

12． 金属氢化物／镍电池的制造技术 432

12.3电动汽车用电池 434

13． 蓄电池的充电 437

13.1铅酸蓄电池的充电 437

13.1.1恒电压充电，浮充电 438

13.1.1.1浮充电压 439

13.1.1.2浮充电压的温度修正 443

13.1.1.3每个电池组中单体电池的数量 451

13.1.1.4各单体电池电压的调节 451

13.1.1.5充电速率，初始充电电流 453

13.1.1.6并联蓄电池的浮充电 454

13.1.1.7浮充电期间的氢析出 455

13.1.2恒定电流充电 456

13.1.2.1涓流充电 456

13.1.3锥形充电 457

13.1.4充放循环用蓄电池的充电方法 457

13.1.5增压充电 462

13.1.6储存期间的补充电 463

13.2密封镉／镍蓄电池的充电 464

13.2.1恒流充电 465

13.2.2加速充电方法 467

13.2.2.1控制电压和控制温度的充电 469

13.2.2.2快速充电 470

13.2.2.3时间控制充电 471

13.2.2.4电量控制充电 472

13.2.3金属氢化物／镍蓄电池的充电 472

14．蓄电池的监测和管理 477

14.1蓄电池的监测 477

14.1.1蓄电池监测的急迫性 478

14.1.1.1阀控铅酸蓄电池监测的急迫性 479

14.1.1.2对监测系统的要求 480

14.1.2.1传统（排气）铅酸蓄电池 481

14.1.2离线监测 481

14.1.2.2阀控铅酸蓄电池 482

14.1.2.3自动离线测量装置 483

14.1.3在线监测 483

14.1.4阻抗的测定 485

14.2蓄电池的管理 486

14.3智能蓄电池（Smart Batteries） 487

15． 蓄电池的储存、老化和废电池的处理 491

15.1蓄电池的储存 491

15.1.1“湿式”铅酸蓄电池的储存 491

15.1.3铅酸蓄电池“倒空”储存 492

15.1.2“干式荷电”铅酸蓄电池的储存 492

15.1.4阀控铅酸蓄电池的储存 493

15.1.5充电状态的确定 493

15.1.6镉／镍蓄电池和金属氢化物／镍蓄电池的储存 493

15.2蓄电池的老化，预期寿命 494

15.2.1维护 495

15.2.2温度对蓄电池寿命的影响 496

15.2.3铅酸蓄电池的老化效应 496

15.2.4镉／镍和金属氢化物／镍蓄电池的老化效应 499

15.2.5试验程序 500

15.3废旧蓄电池的处理 501

15.3.2蓄电池的回收利用 502

15.3.1 ISO回收标志 502

15.3.2.1铅酸蓄电池的回收利用 503

15.3.2.2镉／镍蓄电池的回收利用 504

16．标准与规定 507

16.1国家标准 508

16.2国际标准 508

16.3欧洲标准 510

16.4标准实例IEC 896-2(1995) 510

16.4.1影响性能的参数 511

16.4.2有关安全和使用寿命的参数 513

16.4.2.1 IEC 896-2的“滥用试验” 514