五、蓄电池的使用与维护
1.蓄电池的维护
正确地使用与维护蓄电池可提高蓄电池的容量，并延长其使用寿命。在日常使用过程中，应注意做好如下维护工作。
（1）定期进行蓄电池的外观检查
1）检查蓄电池安装是否牢固、线夹与极桩的连接是否紧固，并及时清除线夹和极桩上的氧化物。极桩上的线夹表面涂上凡士林或黄油可防止其氧化。
2）检查蓄电池盖表面是否清洁，应及时清除蓄电池盖表面的灰尘、油污、电解液等脏污。
3）对于有加液盖的普通蓄电池，应检查加液孔盖通气小孔是否畅通，以防止小孔堵塞而引起蓄电池内部气体集聚而造成压力升高、挤裂壳体甚至产生爆炸事故。
专家解读：
由于蓄电池充电终止会电解水，并转变为氢气和氧气，故而有加液盖的蓄电池会在加液盖上设有通气小孔，使氢气和氧气能及时排出，以避免蓄电池内部压力过高。
（2）及时检查电解液的液面高度
对于有加液盖的普通蓄电池，还应及时检查电解液的液面高度。电解液的液面一般应高出极板10～15mm，液面过低时应及时补充蒸馏水，不能加注电解液，以免导致电解液密度过高。只有在确认是电解液倾出或渗漏而使电解液不足时，才可加注相同密度的电解液。
（3）定期检查蓄电池的放电程度
对于有加液盖的普通蓄电池，可用测量电解液密度或电池（或单格电池）电压降的方法检查蓄电池的放电程度。如果放电程度冬季超过25%，夏季超过50%时，就应对蓄电池进行补充充电。
对于免维护的全封闭型蓄电池，可通过专用仪器测其电压降的方法测得蓄电池当前的放电程度。对于蓄电池盖板上有检视孔的免维护蓄电池，还可通过观察检视孔的颜色来判断蓄电池是否亏电。
（4）定期对蓄电池进行补充充电
规定时间强制性地对蓄电池进行补充充电，以使蓄电池始终保持充足电状态，避免极板硫化而影响其使用寿命。定期补充充电一般每月一次，城市公共汽车可短些，长途运输汽车可更长一些。
2.蓄电池冬季使用注意事项
冬季气温低，蓄电池的容量降低、内阻增大且电解液有结冰的危险。电解液如果结冰，蓄电池就不能使用，并将导致极板活性物质脱落和容器破裂。因此，在冬季应注意如下事项。
1）对于有加液盖的普通蓄电池，适当调高电解液密度，电解液密度与冰点的关系见表1-3。进入冬季，应将电解液的密度调整至在该地区不会结冰的密度。
表1-3 电解液密度与冰点的关系
2）使蓄电池经常保持在充足电状态，因为蓄电池放电后其电解液密度降低，增大了结冰的危险。
3）对于有加液盖的普通蓄电池，应在充电时加注蒸馏水，这样可使水很快与电解液混合，减少电解液结冰的危险性。
4）寒冷地区，发动机在冬季冷起动遇到起动困难时，应对蓄电池进行预热，以便提高蓄电池的容量、降低电阻，使起动变得容易。
3.蓄电池的充电
（1）蓄电池的基本充电方法
蓄电池有不同的充电方法，在使用中可根据具体情况选择适当的充电方法。
1）定流充电。定流充电是指蓄电池在充电过程中，使充电电流保持不变的充电方法。当单格电池电压上升至2.4V、电解液开始有气泡冒出时，应将电流减半，直到完全充足为止。
蓄电池采用定流充电时，无论6V或12V蓄电池均可串联在一起充电。串联充电的蓄电池如果其容量不一致，应以容量最小的蓄电池选择充电电流（容量最小蓄电池额定容量C20的1/15～1/10），并且在小容量的蓄电池充足电后，随即将其摘除，对其余未充足电的蓄电池继续进行充电，一直到所有蓄电池都充足为止。
定流充电具有较大的适应性，可将蓄电池完全充足，有助于延长蓄电池的寿命。其缺点是为使充电电流保持不变，需经常调节充电电压。此外，其充电时间也较长。
2）定压充电。定压充电是指充电过程使充电电压保持不变的充电方法。由于充电电压为定值，故充电电流随蓄电池电动势的升高而逐渐减小。
充电电压适当，可使蓄电池在即将充足时的充电电流趋于0。充电电压过高会造成充电初期充电电流过大并导致过充电；充电电压过低则会使蓄电池充电不足。定压充电一般以每单格电池2.5V来确定充电电压，即额定电压为12V（6个单格电池）的蓄电池其充电电压应为14.80V±0.05V。
定压充电时，应注意充电初期最大充电电流，若电流超过了0.3C20（A）则应适当调低充电电压，待蓄电池电动势升高后，再将充电电压调整到规定的值。
定压充电的优点是充电时间短、充电过程无需调节电压，较适合于补充充电。缺点是蓄电池不容易完全充足，充电初期的大电流充电对蓄电池极板会有不利的影响。
3）脉冲快速充电。定流充电和定压充电均需要很长的时间，为满足使用要求，人们一直在研究快速充电的方法。有实际意义的快速充电不仅要缩短充电时间，并且要避免充电过程中电解液大量析气和温度过高，同时还要有较高的充电效率。
专家解读：
蓄电池充电是使其极板上的PbSO4通过电化学反应转化为PbO2和Pb。由于电化学反应的速率有一个极限，因而蓄电池有一个最大充电电流的限制。所谓快速充电就是指在确保蓄电池不会过充电的前提下，通过增大充电电流来缩短充电时间的充电方法。
（2）蓄电池的快速充电方法
1）快速充电的理论基础。快速充电需要研究和解决的关键问题是蓄电池充电可接受电流和充电极化问题。
①充电可接受电流与过充电问题。蓄电池的充电接受能力是指其电解液只产生微量析气的前提下所能接受的最大充电电流。1967年，美国的麦斯（J.A.Mas）经过大量试验提出了蓄电池充电可接受电流定律
式中 I——在充电过程中某一时刻蓄电池的充电可接受电流；
Io——开始充电时蓄电池的充电可接受电流；
a——充电可接受电流衰减常数。
从充电可接受电流曲线（图1-20）可知，蓄电池在充电过程中，其充电可接受电流呈指数规律下降。在充电的任一时间里，只要充电电流大于当时的可接受电流，就会出现“过充电”的现象。缩短充电时间的有效方法是使充电电流尽可能接近可接受电流。
图1-20 充电可接受电流曲线
②充电极化问题。在充电过程中，蓄电池正负极板间电位差会高于其静止电动势（2.1V），这种现象称为极化。蓄电池充电时会有欧姆极化、浓差极化和电化学极化。减小或消除极化，可有效提高充电效率，缩短充电时间。
a）欧姆极化：充电电流流经蓄电池内阻造成的电压降，停止充电，欧姆极化即消失。
b）浓差极化：充电时极板孔隙内的电解液密度高于孔隙外的电解液密度，使得正负极板间电位差增大。停止充电，极板孔隙内外的电解液密度趋于一致时，浓差极化也就消失了。
c）电化学极化：在充电终期水的电解过程中，H+在负极板处集聚所造成的附加电位差。充电终期的充电电流越大，电化学极化就越明显，最大可达0.33V。
2）脉冲快速充电方法。脉冲快速充电是利用蓄电池充电初期可接受大电流的特点，采用0.8～1C20的大电流对蓄电池进行定流充电，使蓄电池在短时间内达到60%左右的容量；当单格电池电压达到2.4V，电解液开始冒气泡时，就转为脉冲充电，通过脉冲充电方法消除极化。脉冲快速充电电流波形如图1-21所示。脉冲充电阶段控制方法是：先停止充电25ms左右，使欧姆极化消失，浓差极化也由于扩散作用而部分消失；接着再反充电，反充电的脉宽一般为150～1000μs，脉冲幅值为1.5～3倍的充电电流，以消除电化学极化的电荷积累和极板孔隙中形成的气体，并进一步消除浓差极化；接着再停止充电25ms后进行正脉冲充电，周而复始。
图1-21 脉冲快速充电电流波形
脉冲充电的优点是可以缩短充电时间（初充电不超过5h，补充充电只需0.5～1.5h），空气污染小，省电。在蓄电池集中或充电频繁的情况下使用脉冲快速充电，更能发挥其效率。脉冲充电的缺点是不能将蓄电池完全充足，且对蓄电池的寿命有不利影响。
电动汽车所用的动力电池由于对缩短充电时间有很高的要求，故而对其快速充电的研究较多，相应的快速充电方法也有很多种，除了上述脉冲快速充电方法外，还有阶梯定电流间歇充电、阶梯定电压间歇充电等。这些充电方法都是使蓄电池在充电过程中，充电电流尽可能接近蓄电池的充电可接受电流，以缩短充电时间。
（3）充电的种类
蓄电池的充电有多种类型，各种充电通过不同的充电工艺达到不同的充电目的。
1）初充电。将新蓄电池或修复后的蓄电池在使用前的首次充电称为初充电，初充电一般采用定流充电，其充电工艺过程如下。
①按地区季节配制好适当密度的电解液，并加注到蓄电池容器中。应注意：加注的电解液温度不得超过35℃；加注电解液后，静置3～6h，这期间因电解液会慢慢渗入极板中，因而电解液的液面会有所降低。应根据实际情况补充适量的电解液，使液面高于极板10～15mm。
②将同时充电的蓄电池串联连接，然后接通充电电源，并将电流调整到规定的数值。第一阶段的充电电流为C20的1/15，充电时间约需25～35h；待单格电池电压上升至2.4V，电解液开始有气泡冒出时，将充电电流减半继续充电；当充电至2h内充电电压变化不大于0.05V/h、电解液密度在某一最大值无明显变化，且电解液呈现“沸腾”时，充电结束。这一阶段大约需时20～30h。
③充足电后静置2h，再检测电解液的密度，如果密度偏低，则添加密度为1.4g/cm3的稀硫酸；如果密度过高，则添加蒸馏水，将密度调至规定的值。
在充电过程中随时检测电解液的温度，如果温度上升至40℃，则应将电流减半。如果温度仍不降低，就应停止充电，待温度降至35℃以下后再继续充电。
2）补充充电。将使用中的蓄电池以恢复其全充电状态所进行的充电称为补充充电。补充充电可采用定流充电，也可采用定压充电。采用定流充电方法行补充充电时，其充电过程与初充电相似，但充电电流可大一些。第一阶段的充电电流为C20的1/10，充电至单格电池电压达2.4V时电流减半，直至充足电。如果采用定压充电，其补充充电工艺过程如下。
①将需同时充电的蓄电池并联连接，并接上充电电源。
②将电压调至规定值，观察充电电流，如果电流超过0.3C20，则应适当降低电压，待蓄电池电动势升高后再将电压调至规定值。
③充电终期，当充电电流在连续2h内变化不大于0.1A/h，电解液的密度无明显变化时，则认为充电可以结束。
3）锻炼循环充电。蓄电池在起动发动机时放电，但只要发动机开始工作，发电机就可对蓄电池进行充电，这使得蓄电池只有一部分活性物质经常地参与电化学反应，而大部分活性物质则长期地不参与工作。为防止这些活性物质因长时间未能参加充放电电化学反应循环而收缩，在相隔一段时间（一般为三个月左右）后，对蓄电池进行一次锻炼循环充电。方法是：按正常的补充充电工艺将蓄电池充足电，然后以20h放电率将蓄电池放完电，再将其充足。
4）去硫化充电。对极板硫化不严重的蓄电池进行充电，旨在消除极板的硫化，其充电工艺过程如下。
①倾出蓄电池电解液，并用蒸馏水冲洗两次，然后加注足量的蒸馏水。
②接通电源，按蓄电池额定容量C20的1/30的电流进行充电，当密度上升至1.15g/cm3时，倾出电解液，加注蒸馏水，再进行充电，如此反复，直至密度不再增加为止。
③以10h放电率进行放电，当单格电池电压下降到1.7V时，停止放电，然后以初充电电流进行充电，接着再放电、再充电，直到蓄电池的容量达到额定容量C20的80%为止。
④将电解液密度调整至规定值。
5）预防硫化与均衡充电。预防硫化充电以防止极板产生硫化为目的，均衡充电则主要是为了减少或消除蓄电池单格电池之间容量的差异，二者的充电方法均是在蓄电池充足电后，以适当的小电流继续“过充电”一段时间。
专家解读：
极板硫化即极板上的硫酸铅（PbSO4）硬化，蓄电池放电后极板上的PbSO4因某种原因变成了粗晶体。由于粗晶体的PbSO4很难溶解电离，因而在正常充电时很难被还原为PbO2和Pb，从而使得“充足电”后的蓄电池其极板上的活性物质减少，导致蓄电池容量下降，内阻增大。铅酸蓄电池极板硫化是导致其使用寿命缩短的主要原因。
（4）充电注意事项
为防止充电时出现意外，在蓄电池充电时，应注意如下事项：
1）在室内充电时，室内应有通风设备，应打开加液孔盖，以使气体顺利排出。
2）在充电的室内严禁用明火取暖。
3）充电时应先接好电线，再开电源开关；停止充电时则应先关断充电电源。
4）导线的连接务必可靠，以防突然断开产生电火花而造成火灾或爆炸事故。
5）充电设备不要与被充电蓄电池放置在同一个房内，以避免从电解液中冒出的“酸气”腐蚀充电设备。