Исследование аккумуляторной батареи

Тольяттинский Государственный Университет

Кафедра «АТЭО»

Лабораторная работа №1

«Исследование аккумуляторной батареи»

Студент:

Группа:

Тольятти 2003г.

Устройство аккумуляторной батареи.

Рисунок: разрез аккумуляторной батареи

1 – корпус; 2 – крышка; 3 – положительный вывод; 4 – межэлементное соединение;

5 – отрицательный вывод ; 6 – пробка; 7 – индикатор для проверки уровня электролита;

8 – сепаратор; 9 – положительная пластина; 10 – отрицательная пластина.

Корпус батареи имеет шесть секций, в которых размещены шесть последовательно соединенных элементов, напряжением по 2 В. Каждый элемент состоит из положительных и отрицательных пластин, разделенных тонкими и пористыми пластмассовыми пластинами (сепараторами). Малая толщина и большая пористость сепараторов обеспечивает низкое внутренне сопротивление батареи и, тем самым, позволяют получить низкое внутреннее сопротивление батареи и, тем самым, позволяют получить большую силу разрядного тока при низких температурах. В элементы залит электролит, которым служит раствор серной кислоты в дистиллированной воде. Электролит заливается до уровня, на 10-15 мм выше верхнего края сепараторов, или предохранительного щитка. Пластины элементов представляют собой решетки, отлитые из сплава свинца и сурьмы. Ячейки решеток заполнены пористой активной массой. У заряженной батареи активная масса положительных пластин состоит из перекиси свинца (коричневого цвета), а отрицательных – из губчатого свинца (серого цвета). При разряде батареи активная масса положительных и отрицательных пластин превращается в мелкокристаллический сернокислый свинец (белого цвета).

Техническая характеристика аккумуляторной батареи 6СТ55А

Тип батареи 6СТ55А

Номинальное напряжение, В 12

Номинальная емкость при 20-часовом режиме разряда,

и температуре электролита 25 С в начале разряда, Ач 55

Разрядная сила тока при 20-часовом режиме разряда, А 2,75

Разрядная сила тока при стартерном режиме и температуре

электролита -18 С, А 255

Напряжение после 30с разряда при стартерном режиме, В 8,4

Время разряда при стартерном режиме до напряжения 6 В, мин 3

Сила тока разряда, А 5,5

Объем заливаемого электролита, л 3,8

Габаритные размеры, мм:

Длина 2601

Ширина 1721

Высота 2231

Масса, кг:

с электролитом 21

без электролита 17

Маркировка: 6 СТ 55

Стартерная автомобильная батарея, с шестью последовательно соединенными аккумуляторами, двенадцативольтовая, номинальной емкостью 55 Ач.

Первая цифра указывает число аккумуляторов в батарее; буквы СТ – тип батареи (стартерная), следующие за этими буквами число – номинальную емкость батареи (55 Ач)

Последующие буквы – материал моноблока, сепараторов. После всех указанных цифр и букв наносится номер ГОСТа, по которому изготовлена батарея.

Физические процессы, происходящие в аккумуляторе.

Связаны со свойством электролитического растворения металлов, которое заключается, в переходе положительно заряженных ионов металла в раствор. Причем легкоокисляющиеся металлы (свинец) обладают этим свойством в большей степени, чем трудноокисляющиеся. При погружении электрода, на котором образовался свинец, в раствор электролита от свинца начнут отщепляться положительно заряженные ионы свинца и переходить в раствор, при этом электрод будет заряжаться отрицательно. По мере протекания процесса возрастает разность потенциалов раствора и электрода, следовательно, возрастает и осмотическое давление положительных ионов раствора. Вследствие этого переход ионов свинца в раствор не может продолжаться долго и при какой-то определенной разности потенциалов электрода и раствора наступит равновесие между силой электролитической упругости растворения свинца, с одной стороны, и силами электростатического поля и осмотического давления с другой. В результате, растворение свинца прекратится.

При погружении положительного электрода в раствор серной кислоты происходит то же явление, но результат получается иной: двуокись свинца положительного электрода, в ограниченном количестве переходит в раствор, где при соединении с водой ионизируется на четырехвалентные ионы свинца. и одновалентные ионы гидрокисла ОН —. Четырехвалентные ионы свинца, осаждаясь на электроде, создают положительный потенциал относительно раствора.

При указанных концентрациях серная кислота диссоциирует в воде практически только на ионы H+ и HSO4- . Поэтому реакции на электродах описывается следующими

следующими уравнениями:

Общая токообразующая реакция в аккумуляторе:

Таким образом, при разряде аккумулятора расходуется серная кислота, образуется вода, а на обоих электродах – сульфат свинца. При заряде процессы протекают в обратном направлении.

Приготовление электролита

Электролит изготовляют из смеси аккумуляторной серной кислоты с дистиллированной водой. Электролит готовят в фаянсовой, керамической, или эбонитовой посуде. В стеклянной посуде электролит готовить нельзя, так как стекло может лопнуть от высоких температур. Кислоту тонкой струей вливают в воду, непрерывно помешивая раствор стеклянной, или эбонитовой палочкой. Воду в кислоту вливать нельзя, для предотвращения разбрызгивания.

Плотность электролита контролируется ареометром, и при изменении окружающей температуры меняется, поэтому, в зависимости от температуры электролита, при измерении следует учитывать поправки:

Температура электролита, С Поправка, г/см3

от –40 до –26

от –25 до –11

от –10 до +4

от +5 до +19

от +20 до +30

от +31 до +45 -0,04

-0,03

-0,02

-0,01

0,00

+0,01

В зависимости от климатической зоны, в аккумуляторную батарею заливается электролит плотностью:

Климатический район С Время года Полностью заряженная батарея Батарея разряжена

на 25 % на 50 %

Очень холодный (от –50 до -30) Зима 1,30 1,26 1,22

Лето 1,28 1,24 1,20

Холодный (от –30 до -15) Круглый год 1,28 1,24 1,20

Умеренный (от –15 до -8) Круглый год 1,28 1,24 1,20

Теплый влажный (от 0 до +4) Круглый год 1,23 1,19 1,15

Жаркий сухой (-15 до +4) Круглый год 1,23 1,19 1,15

Проверка степени разряженности аккумуляторной батареи

Проверка должна производиться измерением плотности электролита, а так же замером напряжения на выводных клеммах аккумуляторной батарей. У полностью заряженной батареи, напряжение должно быть не ниже 12 В, и плотность соответствовать норме.

Таблица определения степени разряженности аккумуляторной батареи по плотности электролита.

Состояния аккумуляторной батареи Плотность электролита, приведенная к +15С (288К), и температура его замерзания

Полностью заряжена

Температура замерзания эл-та:

С

К 1,31

-77

196 1,29

-74

199 1,28

-68

205 1,27

-58

215 1,25

-50

223 1,24

-42

231

Разряжена на 25 % (зимой)

Температура замерзания эл-та:

С

К 1,27

-58

215 1,25

-50

223 1,24

-42

231 1,23

-40

233 1,21

-28

245 1,20

-25

248

Разряжена на 50 % (летом)

Температура замерзания эл-та:

С

К 1,23