1.任务描述

利用实训车辆，学生更换蓄电池。

2.教学目标

（1）能力目标

1）会更换蓄电池。

2）认识铅酸蓄电池的标识。

3）能进行铅酸蓄电池的分类。

4）能进行工作质量检查。

5）能避免和处理更换蓄电池发生的安全事故。

6）能正确进行蓄电池的报废处理。

（2）知识目标

1）掌握蓄电池的功用。

2）掌握铅酸蓄电池的构造。

3）掌握铅酸蓄电池的原理。

4）掌握铅酸蓄电池的标识。

5）掌握铅酸蓄电池的分类。

6）掌握避免和处理更换铅酸蓄电池时发生的安全事故知识。

7）废蓄电池的处理知识。

3.相关知识

（1）蓄电池功用

汽车蓄电池是一种存储电能的装置。蓄电池连接负载后，就可以向负载提供单向的直流电。蓄电池放电时，其化学能转变成电能。蓄电池充电时，电能转变成化学能。汽车蓄电池的主要用途如下：

1）在发动机起动期间，由它驱动起动电机、照明系统、点火系统、电子燃油喷射系统和发动机的其他电气设备。

2）发动机停止运转或低怠速运转的时候，蓄电池给汽车电器附件供电。

3）汽车电器需要的电量超过充电系统输出量时，由蓄电池来补充。

4）它起到整车电气系统的电压稳压器的作用。

（2）蓄电池的分类

1）镍镉电池

镍镉电池（Ni-Cd）电压为1.2V；使用寿命为500次；放电温度为-20～60℃；充电温度为0～45℃。耐过充能力较强。

2）镍氢电池

镍氢电池（Ni-MH）电压为1.2V；使用寿命为1000次；放电温度为-10～45℃；充电温度为10～45℃。目前最高容量是2100mA·h左右。

3）锂离子电池

锂离子电池（Li-lon）电压为3.6V；使用寿命为500次；放电温度为-20～60℃；充电温度为0～45℃；重量比镍氢电池轻30%～40%，容量高出镍氢电池60%以上。但是不耐过充，如果过充会造成温度过高而破坏结构，最终会导致爆炸。

4）锂聚合物电池

锂聚合物电池（Li-polymer）电压为3.7V；使用寿命为500次；放电温度为-20～60℃；充电温度为0～45℃。锂电的改良型，没有电池液，而改用聚合物电解质，可以做成各种形状，比锂电池稳定。

5）铅酸蓄电池

铅酸电池（Sealed）电压为2V；使用寿命为200～300次；放电温度为0～45℃；充电温度为0～45℃。就是一般车用蓄电池（它是以6个2V串联成12V的），免加水的电池使用寿命长达10年，但体积和重量是最大的。

铅酸蓄电池可分为普通蓄电池、免维护蓄电池、混合蓄电池和复合蓄电池。还有一些新型的蓄电池，如微电子控制蓄电池等。

（3）铅酸蓄电池构造

现在常用的汽车蓄电池一般为铅酸蓄电池，下面以普通的铅蓄电池为例，介绍蓄电池的结构。组成蓄电池的基础部件有正极板、负极板、隔板、外壳、极板联条、电解液、电极桩。通常，铅蓄电池由3个或6个单格电池串联而成，每个单格电池的额定电压为2V。结构如图1-6和图1-7所示。

图1-6 神龙富康轿车使用的蓄电池

图1-7 典型蓄电池的结构

1）极板

极板是蓄电池的基本部件，由它接受充入的电能和向外释放的电能。极板分正极板和负极板两种。如图1-8所示，正极板上的活性物质是二氧化铅（PbO₂），呈棕红色；负极板上的活性物质是海绵状纯铅（Pb），呈青灰色。蓄电池在充电与放电过程中，电能和化学能的相互转换是依靠极板上的活性物质和电解液中硫酸的化学反应来实现的。

图1-8 极板和极板栅架

正负极板上的活性物质分别充填在铅锑合金铸成的格栅上。

将正、负极板各一片浸入标准的电解液内，就可以获得约2.1V的电压。如图1-9所示，为了增大蓄电池的容量，在单格蓄电池中，将多片正、负极板分别焊接成正、负极板组。然后将正、负极板组交错装插在一起，形成单格电池的极板组。

2）隔板

隔板安装在正、负极板之间，其作用是使正、负极板尽量靠近而又不致短路，以缩小蓄电池的体积。

隔板多采用微孔塑料、橡胶、纸质及玻璃纤维等材料制成。隔板材料应该具有多孔性的特点，以便于电解液渗透。隔板通常一面带有沟槽，安装时应该将带有沟槽的一面朝向正极板，并使沟槽竖直放置，以满足正极板化学反应剧烈，便于电解液在电池内上下流通及气泡逸出的要求。

3）电解液

电解液的作用是形成电离，使极板活性物质与电解液反应，完成蓄电池的放电过程。电解液是由纯净的专用硫酸和蒸馏水配置成的。相对密度一般在1.24～1.28之间，寒冷地区和寒冷季节应采用较高密度的电解液。

4）外壳

外壳用来盛放电解液和极板组，并使蓄电池构成一个整体。外壳的材料有硬质橡胶和聚丙烯材料两种，有间壁将其分成3个或6个相互分离的小格子。底部有凸起的筋条支撑极板组，凸筋之间的空间用来容纳极板脱落的活性物质，以防极板短路。

蓄电池盖上有加液孔，加液孔的作用是，维护蓄电池时，可以通过加液孔加注电解液和水。

5）联条

联条的作用是将各单格的电池串联起来。传统蓄电池的联条是外露式的，用铅材料铸造而成。整体盖蓄电池的联条在蓄电池的内部，多采用穿壁式或跨接式结构。

6）极桩

极桩有锥台形和L形。锥台形极桩是蓄电池装配后再铸上的，L形极桩是装配后焊接上去的。为了便于识别，极桩的上方或旁边刻有“+”（或P）、“-”（或N）标记，也有的在正极桩上涂上红色油漆。

（4）铅酸蓄电池的原理

铅蓄电池内的阳极（PbO₂）及阴极（Pb）浸到电解液（稀硫酸）中，两极间会产生2V的电力，这是根据铅蓄电池原理，经由充放电，则阴阳极及电解液即会发生如下的变化：

1）放电中的化学变化

蓄电池连接外部电路放电时，稀硫酸即会与阴、阳极板上的活性物质产生反应，生成硫酸铅。经由放电硫酸成分从电解液中释出，放电越久，硫酸浓度越稀薄。所消耗之成分与放电量成比例，只要测得电解液中的硫酸浓度，即测其比重，即可得知放电量或残余电量。化学方程式如下：

(www.daowen.com)

图1-9 极板组

2）充电中的化学变化

由于放电时在阳极板，阴极板上所产生的硫酸铅会在充电时被分解还原成硫酸、铅及过氧化铅，因此电池内电解液的浓度逐渐增加，即电解液之比重上升，并逐渐回复到放电前的浓度，这种变化显示出蓄电池中的活性物质已还原到可以再度供电的状态，当两极的硫酸铅被还原成原来的活性物质时，即等于充电结束，而阴极板就产生氢，阳极板则产生氧，充电到最后阶段时，电流几乎都用在水的电解，因而电解液会减少，此时应以纯水补充。化学方程式如下：

第一个硫酸铅中铅的化合价升高，被氧化，正电荷流入正极；第二个硫酸铅中铅的化合价降低，被还原，负电荷流入负极。

（5）铅酸蓄电池的标识

蓄电池从结构上分为普通和胶体两种，后者又称为免维护蓄电池。普通型和免维护蓄电池最大的区别是普通蓄电池的顶部有一组加水口，在选购时一定要仔细观察，因为有的厂商用一个精致的塑料盖把加水口挡住。胶体蓄电池的顶部有一个观察孔，孔内的颜色表示蓄电池的状态，绿色表示正常，黑色表示亏电，白色表示蓄电池已损坏，应尽快更换。

蓄电池作为汽车的电源，主要用于起动时给汽车起动机以及各个用电设备供电，所以汽车用蓄电池又称启动型蓄电池。目前，汽车上采用的基本都是铅酸蓄电池，即采用稀硫酸作为电解液，极板上参加电化学反应的活性物质为二氧化铅和铅。

为满足车辆起动和其他用电设备的需要，更换新蓄电池时，新蓄电池的容量和额定值一定不能比原来使用的蓄电池低，而且所更换蓄电池尺寸大小也必须合适。这就要求大家能对蓄电池型号的含义掌握清楚。目前市场上蓄电池的品牌很多，主要有瓦尔塔（原德尔福）、ACDELCO、Panasonic、风帆、统一、GS、原装进口韩国火箭、汤浅等。各厂家生产的蓄电池也各有不同的标号，在蓄电池维护或更换时，很多维修人员甚至销售商对各种蓄电池标号的含义都不是很清楚，这给蓄电池的维修、保养、更换工作带来了一些不便。在此，笔者总结了汽车用蓄电池型号的识别方法，希望能给大家带来一定的帮助。

汽车用铅蓄电池的型号都是按照一定标准来命名的，在国内市场上使用的蓄电池型号主要是按照国家标准以及日本标准、德国标准和美国标准等命名。

1）国家标准蓄电池

以型号为6-QAW-54a的蓄电池为例，说明如下：6表示由6个单格电池组成，每个单格电池电压为2V，即额定电压为12V；Q表示蓄电池的用途，Q为汽车起动用蓄电池、M为摩托车用蓄电池、JC为船舶用蓄电池、HK为航空用蓄电池、D表示电动车用蓄电池、F表示阀控型蓄电池；A和W表示蓄电池的类型，A表示干荷型蓄电池，W表示免维护型蓄电池，若不标表示普通型蓄电池；54表示蓄电池的额定容量为54A·h（充足电的蓄电池，在常温以20h率放电电流放电20h蓄电池对外输出的电量）；a表示对原产品的第一次改进，名称后加b表示第二次改进，依次类推。型号后加D表示低温起动性能好，如6-QA-110D。型号后加HD表示高抗震性。型号后加DF表示低温反装，如6-QA-165DF。

2）日本JIS标准蓄电池

在1979年时，日本标准蓄电池型号用日本Nippon的N为代表，后面的数字是电池槽的大小，用接近蓄电池额定容量来表示，如NS40ZL：N表示日本JIS标准；S表示小型化，即实际容量比40A·h小，为36A·h；Z表示同一尺寸下具有较好的起动放电性能；S表示极桩端子比同容量蓄电池要粗，如NS60SL（一般来说蓄电池的正极和负极有不同的直径，以避免将蓄电池极性接反）；L表示正极柱在左端、R表示正极桩在右端，如NS70R（注：从远离蓄电池极桩方向看）。

到1982年，日本标准蓄电池型号按照新标准来执行，如38B20L（相当于NS40ZL）：38表示蓄电池的性能参数，数字越大，表示蓄电池可以存储的电量就越多；B表示蓄电池的宽度和高度代号。蓄电池的宽度和高度组合是由8个字母中的一个表示的（A到H），字符越接近H，表示蓄电池的宽度和高度值越大；20表示蓄电池的长度约为20cm；L表示正极端子的位置，从远离蓄电池极柱看过去，正极端子在右端的标R，正极端子在左端的标L。

3）德国DIN标准蓄电池

以型号为54434的蓄电池为例，说明如下：开头5表示蓄电池额定容量在100A·h以下；开头6表示蓄电池容量在100A·h与200A·h之间；开头7表示蓄电池额定容量在200A·h以上。例如54434蓄电池额定容量为44A·h；61017MF蓄电池额定容量为110A·h；70027蓄电池额定容量为200A·h。容量后两位数字表示蓄电池尺寸组号。举几个例子，如表4所示。MF表示免维护型。

4）美国BCI标准蓄电池

以型号为58430（12V 430A 80min）的蓄电池为例，说明如下：58表示蓄电池尺寸组号。430表示冷启动电流（CCA）为430A。80min表示蓄电池储备容量为80min。

冷启动电流是在-17.8℃和-28.9℃条件下，可获得的某特定意义下的最小电流。这个指标把蓄电池的起动能力与发动机的排量、压缩比、温度、起动时间、发动机和电气系统的技术状态以及起动和点火的最低使用电压这些重要的变量联系起来。它是指充满电的12V蓄电池在30s内，其端电压下降到7.2V时，蓄电池所能供给的最小电流，冷起动额定值给出的是总电流值。储备容量（RC）是汽车在充电系统不工作的情况下，在夜间靠蓄电池点火和提供最低限度的电路负载所能运行的大约时间，可具体表述为：完全充足电的12V蓄电池，在（25±2）℃的条件下，以25A恒流放电至蓄电池端电压下降到（10.5±0.05）V时的放电时间。

美国标准的蓄电池也可以这样表示：78-600，78表示蓄电池尺寸组号；600表示冷启动电流为600A。

（6）免维护蓄电池

1）结构

现在汽车上使用的蓄电池大多为免维护蓄电池。免维护蓄电池和普通蓄电池在结构上有两处重要不同之处：极板结构（格栅）和水的利用。

免维护蓄电池的极板材料中没有使用锑，而是用钙和锶合金代替锑。这样就减少了蓄电池的内热和充电期间产生气体的量。格栅成分的改变减少了加水次数或不再需加水。蓄电池接线柱锈蚀主要是由于蓄电池排出的气体冷凝在接线柱上造成的，所以，减少水的损失，也减轻了接线柱的锈蚀。另外，非锑铅合金有更好的导电性，因此，同样尺寸的免维护蓄电池比普通蓄电池的冷车起动功率要高。但是由于格栅中没有加锑，格栅的强度降低了。通常采用补充加强筋的方法增加强度。

2）优点

与普通蓄电池相比，免维护蓄电池具有很多优点。

①在极板上部能存储更多的电解液。

②有极大的抗过充电能力。

③存放寿命长。

④可带电解液大量装运，减少了事故和人员伤害的可能性。

⑤冷起动额定电流较高。

3）缺点

①蓄电池在高温下工作时，其格栅变厚，使板间距离变小。

②不能承受深度放电，深度放电就是彻底放完电后再充电。

③储备容量较低。

④预期寿命较短。

（7）混合型蓄电池

混合型蓄电池也称为可深度放电蓄电池。它综合了免维护蓄电池的优点，能经受6次深度放电后，仍然保持100%的初始储备容量。混合型蓄电池的正极板格栅包含大约2.75%的锑合金，而负极板格栅则由钙合金组成。这样就使蓄电池能够经受深度放电而且储备容量不变，改善了汽车的起动性能。

混合型蓄电池和其他蓄电池不同的是其格栅上边缘中间位置有一个小凸起。格栅竖条为放射状，栅条是从公共的中心点向四周发散的。经过以上两点改造，电流阻力减少了，也缩短了电流流向小凸起的路径。这样电池能以更快的速度提供更多的电流。

（8）复合蓄电池

1）结构

复合蓄电池是一种比较先进的蓄电池。复合蓄电池用含胶状物质的隔板代替液态的电解液。隔板放在格栅板之间，因此，电阻非常低。采用这种结构，输出电压和电流比一般蓄电池高。

2）优点

①不含酸液，外壳破裂而不会有酸液泄漏。

②能以任何状态安放。

③因为无电解液，所以基本不用维护。

④可以经受过度放电。

⑤冷起动额定电流大，可以超过800A。

⑥寿命比一般蓄电池长4倍。

（9）微电子控制蓄电池

微电子控制式汽车蓄电池在具有相同输出功率的情况下，这种电子控制式汽车蓄电池的自重比传统电池轻约40%，低温时的工作可靠性更高，充电速度更快。

随着汽车电子化的不断发展，汽车蓄电池也逐步向智能化发展。这种智能化的汽车蓄电池上装有集成电路块和传感器，后者探测电池的物理环境和工作条件参数，前者以此为基础控制和监视电池的电化学反应过程。电池外壳是隔热效果极好的泡沫盒，结合使用温度调节系统（可使电池工作的环境达到恒温状态），微电子控制系统可使蓄电池的充电能力、冷起动能力及使用寿命大大提高。此外，通过数据总线或电源线，蓄电池可与发电机、车载计算机或汽车故障诊断系统进行信息交流。

4.实训操作

利用实训车辆更换蓄电池：

1）安全措施

进行蓄电池电解液方面的工作时需要多加小心，电解液有强腐蚀性，必须佩戴护目镜和手套。不得将蓄电池倾倒，否则，电解液可能从排气孔流出。蓄电池充电时会产生爆炸气体（氢气和氧气）。因此不按照规范操作时会产生危险。禁止火花、火焰和明火。进行蓄电池方面工作时必须注意，不得用导电物体例如扳手等将蓄电池电极搭接在一起，否则会造成蓄电池短路，其后果是有蓄电池爆炸和电解液流出的危险。遵守安装和拆卸规定，遵守工作指导。不能戴手表、戒指等。

2）更换蓄电池

①拆卸

先拆负极后拆正极，顺序不能反。

先拆负极是为了防止扳手不小心碰到铁导致正负极对搭，正负极对搭有几个后果，其一是起电火花导致蓄电池头烧蚀；其二是电动机或发电机烧掉；其三是电池爆炸。

②安装

先装正极后装负极，和拆的时候相反，原因同上。