第二节 蓄电池的构造与型号

汽车用蓄电池都是由极板、隔板、电解液和壳体四部分组成。干荷电蓄电池的特点是极板制造工艺有所不同，免维护蓄电池的特点是极板材料和隔板结构有所不同，阀控式蓄电池的特点是具有气体复合装置和电解液不流动、正常情况下不能添加水或电解液。车用干荷电蓄电池的构造如图1-2所示。

一、极板

极板由栅架与活性物质组成，是蓄电池的核心部件。极板的功用是在蓄电池充放电过程中，其上的活性物质与电解液中的硫酸产生化学反应，从而实现电能与化学能的相互转换。

栅架由铅锑合金或铅钙锡合金浇铸而成，并制作成放射形状，如图1-3所示。干荷电蓄电池采用铅锑合金栅架，锑质量分数为1.5%～2.3%。在栅架中添加金属锑的目的是提高机械强度和改善浇铸性能。免维护蓄电池采用耗水量小、导电性能好的铅钙锡合金栅架，并采用热模滚压工艺制成。

活性物质是指极板上参与化学反应的工作物质，主要由铅粉与一定密度的稀硫酸混合而成。铅粉是活物质的主要原料，由铅块放入球磨机中研磨而成。

极板分为正极板和负极板两种。将铅粉与稀硫酸混合成膏状涂在栅架上即可得到生极板，生极板经热风干燥，再放入稀硫酸中进行化成（在蓄电池生产工艺中，对极板进行充电的过程称为“化成”，一般充电18～20h）处理便可得到正极板和负极板。在充电的过程中，连接充电机正极的极板为正极板，其活性物质为二氧化铅（PbO₂），呈深棕色；连接充电机负极的极板为负极板，其活性物质为海绵状铅（Pb），呈深灰色。

单片极板的荷电量是有限的，为了增大蓄电池的容量，将多片正、负极板分别并联，并用汇流条焊接起来便分别组成正、负极板组，结构如图1-4所示。汇流条上浇铸有极柱；各片极板之间留有空隙。安装时，各片正、负极板相互嵌合，中间插入隔板后装入电池槽内便可形成单格电池。

在每个单格电池中，负极板总比正极板多一片。这是因为正极板上的化学反应比负极板上的化学反应剧烈，所以将正极板夹在负极板之间，可使其两侧放电均匀，防止活性物质体积变化不一致而造成极板拱曲。

将一片正极板和一片负极板浸入电解液中，便可得到2V左右的电压。汽车蓄电池由6个单格电池串联成12V电池供汽车选用，如图1-5所示。12V电系汽车选用一只电池，24V电系汽车选用两只电池。

二、隔板

为了减小蓄电池内阻和尺寸，正、负极板应尽可能靠近。隔板的功用是将正、负极板隔开，防止相邻正、负极板接触而短路。微孔塑料和微孔橡胶隔板的结构如图1-6a所示。

安装隔板时，带槽一面应面向正极板，且沟槽必须与壳体底部垂直。因为正极板在充、放电过程中的化学反应剧烈，沟槽能使电解液上下流通，也能使气泡沿槽上升，还能使脱落的活性物质沿槽下沉。

免维护蓄电池普遍采用了聚氯乙烯袋式隔板，结构如图1-6b所示。使用时，正极板被隔板袋包住，脱落的活性物质保留在袋内，不仅可以防止极板短路，而且可以取消壳体底部凸起的筋条，使极板上部容积增大，从而增大电解液的储存量。

三、电解液

汽车蓄电池的电解液由密度为1.84g/cm³的浓硫酸与蒸馏水按一定比例配制而成。电解液中硫酸成分所占的比例，称为电解液的相对密度，通常简称为电解液密度。根据国家标准GB/T 5008.1—2013《起动用铅酸蓄电池第1部分：技术条件和试验方法》中的规定，汽车起动用排气式蓄电池完全充电时的电解液密度，在25℃条件下应保持在1.27～1.30g/cm³范围内。

电解液纯度是影响蓄电池电气性能和使用寿命的重要因素。因此，蓄电池用电解液和蒸馏水必须符合机械行业标准JB/T 10052—2010《铅酸蓄电池用电解液》和JB/T 10053—2010《铅酸蓄电池用水》的规定，所用硫酸必须符合化工行业标准HG/T 2692—2015《蓄电池用硫酸》的规定。由于普通工业用硫酸和普通水中含铜、铁等杂质较多，会加速蓄电池自放电，因此不能用于车用蓄电池。

四、壳体

蓄电池壳体由电池槽和电池盖两部分组成。壳体的功用：一是盛装电解液和极板组；二是便于蓄电池充电和使用维护。壳体应当耐酸、耐热、耐振动、耐冲击。车用蓄电池普遍采用聚丙烯透明塑料壳体，电池槽与电池盖之间采用热压工艺粘合为整体结构。不仅符合上述要求，而且壳壁薄（厚约2mm）而轻、易于热封合、外形美观、成本低廉。

电池槽由隔壁分成6个互不相通的单格，底部制作有凸起的筋条，以便放置极板组。筋条与极板底缘组成的空间可以积存极板脱落的活性物质，防止正、负极板短路。对于采用袋式隔板的免维护蓄电池，因为脱落的活性物质存积在袋内，所以不必设置筋条。蓄电池各单格电池之间一般都用铅质连接条在壳体内部采用穿壁式或跨越式串联连接，也可在壳体表面采用外露形式串联连接。

电池盖上设有加液孔，并用螺塞或盖板密封，防止电解液溢出。旋下加液孔螺塞或打开加液孔盖板，即可加注电解液和检测电解液密度。在加液孔螺塞和盖板上设有通气孔，以便排出化学反应放出的氢气和氧气。在使用过程中，该通气小孔必须保持畅通，防止壳体胀裂或发生爆炸事故。

五、卷绕式蓄电池的特点

众所周知，传统的铅酸蓄电池为平板叠片式结构，卷绕式铅酸蓄电池的显著特点是其极板为螺旋形结构，如图1-7所示。宝马、丰田、克莱斯勒、大众、奔驰、福特、沃尔沃、日产、道依茨等汽车都已采用卷绕式蓄电池。

卷绕式蓄电池为阀控式蓄电池，其栅架采用比较柔软的纯铅或铅锡合金材料制成，不仅利于卷绕加工，而且能够最大限度地抑制负极板上氢离子的析出。电解液为固态酸，正极板套装在袋式隔板内，正、负极板与固态酸一起捆绑并卷绕成螺旋结构，卷绕后的每层极板都与汇流条连接。正极产生的氧离子通过气体复合装置与负极产生的氢离子发生反应生成水，可使内部气体复合防止水耗，实现免维护功能。当蓄电池内部气体压力超过预定值时，蓄电池盖上的安全阀能让气体析出，防止产生膨胀或爆炸。

卷绕式蓄电池的突出优点：一是无漏液之忧，因此安装方便，既可以任何角度或方式固定，也可倒置安放；二是耐振动冲击，能承受4G（33Hz）振动12h以及6G振动4h的负荷；三是适用范围广，适用于水陆空各领域交通运输工具，特别是军事领域各类交通运输工具。

现代汽车电子设备越来越多，对蓄电池电压的稳定性和供电可靠性提出了更高的要求，很多高档轿车都采用了双电池供电方案，即一只大容量铅酸蓄电池用于起动发动机以及对灯光、车身电器等设备供电，另一只小容量的镍氢或锂离子蓄电池用于维持车载电脑和其他控制器的供电。

六、蓄电池的型号

按照我国机械行业标准JB/T 2599—2012《铅酸蓄电池名称、型号编制与命名办法》规定，蓄电池型号由3部分组成，各部分之间用短线分开，型号排列及其含义如图1-8所示。

1）串联单格电池数。指一个整体壳体内所包含的单格电池数目，用阿拉伯数字表示。

2）蓄电池用途类型代号。根据蓄电池的主要用途进行划分。起动型蓄电池用“Q”表示，代号“Q”是汉字“起”拼音的第一个字母。

3）蓄电池结构特征代号。为附加部分，仅在同类用途的产品具有某种结构特征，而在型号中又必须加以区别时采用。如为干荷电蓄电池，则用汉字“干”拼音的第二个字母“A”表示；如为无需（免）维护蓄电池，则用“无”字拼音的第一个字母“W”表示，见表1-1。

4）额定容量。国标规定蓄电池型号中标示的容量是指20小时率额定容量，用阿拉伯数字表示，单位为安培·小时（A·h），单位在型号中可略去不写。20小时率是20小时放电率的简称。放电率即放电速率，放电电流越大，则放电速率越快，连续放电至终止电压的时间就越短；反之，放电电流越小，连续放电至终止电压的时间就越长。

5）特殊性能。在产品具有某些特殊性能时，可用相应的代号加在型号末尾表示。如“G”表示薄型极板的高起动率电池，“S”表示采用工程塑料外壳与热封合工艺的蓄电池。

例1：大众车系用6-QA-60型蓄电池：表示由6个单格电池组成，额定电压为12V，额定容量为60A·h的起动型干荷电蓄电池。

例2：斯太尔车系用6 -QW-180型蓄电池：表示由6个单格电池组成，额定电压为12V，额定容量为180A·h的起动型免维护蓄电池。