蓄电池的工作特性曲线

蓄电池的工作特性包括：静止电动势、内阻、充电特性和放电特性。

1.静止电动势

定义：蓄电池在静止状态下（充电或放电后静止2～3小时），正负极板间的电位差称静止电动势，用E0(Ej)表示．

测量方法：

（1）用直流电压表或万用表的直流电压档直接测得；

（2）测出电解液密度，然后用经验公式求得。

E0=0.85+ρ25℃

E0:蓄电池的静止电动势;ρ25℃：25℃时的电解液相对密度

在实际使用中，蓄电池电解的温度受环境温度的影响，不可能总保持在25℃，这样就必须将任意温度时的相对密度换算成25℃时的相对密度。换算公式如下：

ρ25℃=ρt+β(t—25)

ρt：电解液任意温度下的实测相对密度；β：相对密度温度系数， β=0.00075; t：实测相对密度时的电解液温度。

2.内电阻

铅蓄电池的内电阻包括:电解液电阻、极板电阻、隔板电阻、联条电阻。

（1）极板电阻：正常使用条件下，极板电阻很小，只有极板发生硫化故障时，极板的电阻才明显增大；

（2）电解液电阻：电解液电阻与电解液的温度、密度有关。密度大、温度低，电解液的粘度增大，渗透力下降，电解液的电阻增大；

（3）隔板电阻：隔板电阻主要取决于隔板的材料、厚度及多孔性；

（4）联条电阻：采用穿壁式结构后，电阻可以忽略不计。

3.蓄电池的充电特性

定义:在恒流充电过程中，蓄电池的端电压V、电动势E和电解液密度随时间变化的规律。

蓄电池的充电过程可分为以下四个阶段:（图1-8）

(1)迅速上升阶段:充电开始，在极板的孔隙表层中首先形成硫酸，且来不及向外扩散，致使孔隙中的电解液密度增大.此阶段蓄电池的端电压和电动势迅速增大

(3)急剧上升阶段:端电压上升致2.3～2.4V时，极板上可能参加变化的活性物质大多恢复为二氧化铅和铅，若继续充电，则电解液中的水被电解成H2和O2，以气泡形式放出，形成“沸腾”。但是氢离子在负极板处与电子的结合不是瞬时完成的，于是在负极板处就积聚了大量的氢离子，使电解液与极板间产生了附加电位差（0.33V），因而端电压上升到了2.7V.

(4)急剧下降阶段：端电压上升到2.7V后应停止充电。若继续充电，则称为过充电。过充电会产生大量的气泡从极板孔隙中冲出，导致活性物质脱落，蓄电池的容量下降。

停止充电后，电源电压消失，积聚在负极板周围的氢离子形成氢气逸出，孔隙内的硫酸向外扩散，电解液混合均匀，端电压迅速下降到稳定值。

（5）充电终了：

充电终了的标志是：电解液呈沸腾状（氢气和氧气的溢出）；电解液密度上升至最大值，且2～3小时内不再上升；单格电池的端电压上升至最大值（2.7V），且2～3小时内不再上升.

4．蓄电池放电特性

蓄电池的放电特性是指恒流放电时，蓄电池的端电压、电动势和电解液密度随时间变化的规律。ρ

蓄电池的整个放电过程可分为以下4个阶段:（图1-9）

开始放电时，化学反应在极板孔内进行，首先消耗的是极板孔内的硫酸，而该范围内硫酸很有限，此时外围硫酸来不及向内补充，所以极板孔内电解液密度迅速下降(电动势迅速

下降) ，端电压迅速下降。

(2)相对稳定阶段

随着极板孔隙内电解液密度的不断下降，孔隙内外电解液的密度差不断增大，在密度差的作用下，硫酸向孔隙内的扩散速度也随之加快，从而使放电电压和放电电流得以维持。当孔隙外补充的硫酸和孔隙内部消耗的硫酸基本相等时，极板孔隙内外的密度差将基本保持一定。此时孔隙内电解液密度将随着孔隙外电解液密度一起下降，端电压也按近似直线规律缓慢下降。

(3)迅速下降阶段

以下3个方面的原因导致了端电压迅速下降。

①当放电接近终了时，孔隙外电解液密度已大大下降，孔隙外硫酸向孔隙内补充的速度减慢，离子的扩散速度下降;

②随着放电时间的延长，极板表面硫酸铅的数量增多，使孔隙变小，将极板活性物质与电解液隔开来;

③硫酸铅本身的导电性能差。放电时间越长，硫酸铅越多，内阻越大。通常把端电压急剧下降的临界点(端电压约为1.1.7V)称为放电终了。若此时仍继续放电，端电压会很快下降到0 ，所以必须停止放电。

(4)电压回升阶段

停止放电后，由于放电电流为0 ，故内阻上的压降为0 ;且因有足够时间让硫酸渗入到极板孔隙内，使电解液混合均匀，所以端电压回升到由此时电解液密度相对应的电动势数值。

蓄电池放电终了，停止放电后，端电压回升是一种表面现象，在没有充电前，若重新接通电路继续放电，电压急剧下降到0的现象又会出现。

(5)放电终了

放电终了的特征是:

单格电池电压下降到放电终止电压值(20h放电率放电时，此值为1.75V);

电解液的相对密度下降到最小许可值，约为1.11。