第二节　TG型铅蓄电池

蓄电池是一种化学电源，它可以把电能转变为化学能储存起来，使用时再把化学能转变为电能释放出去，前者称作充电，后者称作放电。蓄电池的充、放电是可逆的，可以反复使用，这是蓄电池和其他化学电源的主要区别之一。蓄电池根据极板所用材料和电解液性质的不同，一般可分为酸性（铅）蓄电池和碱性（铁镍或镉镍）蓄电池两种。在我国铁路客车上使用的酸性铅蓄电池为TG型（T表示铁路用，G为本型电池采用管式正极板）。

一、TG型铅蓄电池的构造与电化学反应方程式

TG型铅蓄电池的结构如图1-1所示。

1.正极板群：为增大蓄电池的容量，获得较大的放电电流，蓄电池的极板由10片组成。每片正极板又由板栅铅芯、套管和作用物质三部分构成。

2.负极板群：负极板群是由11片涂膏式负极板组成，每片负极板由栅格状基板和铅膏两部分构成。在蓄电池极板群的制作中，均使负极板片数比正极板片数多一片，这是由于蓄电池在放电时正极板上的二氧化铅要变成硫酸铅，作用物质体积发生膨胀，如果正极板和负极板数量相同，放电时最外侧的一块正极板只一面发生作用，易产生单面膨胀造成极板弯曲。

新造蓄电池在工厂内要进行化成充电，其目的是要使两极板上的作用物质（此时的极板为生板）电化成有用的作用物质，即正极板上为多孔性的二氧化铅，负极板上为海绵状铅，同时具有疏松适度的结构。经化成后的正负极板群，在其极板表面不仅积聚了有效的作用物质，而且也构成了电池在充放电过程中的电流通路。

3.隔板：隔板用来隔离正、负极板，防止它们互相短接。

4.电池槽：电池槽是盛装极板群和电解液的容器，其底部有支持极板的脚垫，以防止作用物脱落造成极板底部短接。

5.电池盖及浮标如图1-2所示。

电池盖上有极耳孔、注液孔及浮标孔，浮标孔盖中央处装有浮标套、浮标和浮标孔盖，浮标是指示电解液液面高度的装置，它的上部有三条指示线，中间为蓝色，其他两条为红色。当蓝色指示线与浮标孔盖顶面在同一水平时，表示液面高度合适，当上端或下端红线与浮标孔盖顶面在同一水平线时表示液面高度已达到最低或最高限，遇此情况应对液面高度进行调整。注液孔上旋有注液孔盖，其侧面有排气孔。注液孔盖旋下后可以给电池补液，充电时电池内产生的气体可从排气孔排出。蓄电池全部组装好后，用沥青将盖与槽封固，防止进入灰尘和电解液溢出。

6.铅蓄电池的电化反应方程式（充电）

当蓄电池放电时，蓄电池的放电应放到规定的终止电压即停止，即蓄电池不宜过度放电（简称过放电）蓄电池过放电时，容易使与有效作用物质混在一起的微小硫酸铅结晶形成较大的晶粒，增大极板电阻，再充电时就很难还原，甚至结晶到一定程度后导致蓄电池容量严重下降。

当蓄电池充电终期时，由于正负极板上的硫酸铅（PbSO4）大部分已被还原成二氧化铅（PbO2）和海绵状铅（Pb），若再继续充电，充电电流只能起到分解水的作用，结果在负极板上有氢气（H2）逸出，在正极板上则有氧气（O2）逸出，造成强烈的冒气现象。因此，蓄电池充电终期应注意充电电流不宜过大，否则，产生强烈气泡，造成极板上的作用物质脱落，影响蓄电池的寿命。

二、电解液

它是电池进行电化学反应的参加物和内部导电的条件。铅蓄电池的电解液是用浓硫酸和纯水按一定比重调制而成的稀硫酸。所用的浓硫酸是一种无色、无臭的透明油状体，在15℃时的比重为1.835，含纯硫酸93.2％，所用的水必须是经过净化的水（如蒸馏水），不能用自来水和其他天然水代替。其中蒸馏水中氯离子含量不得大于5.5mg/L，铁离子含量不得大于5.0mg/L，蓄电池用蒸馏水作电导实验时，其绝缘值应大于或等于0.3MΩ。

三、铅蓄电池的特性

1.电动势

在实际运用中，铅蓄电池的电动势可按E=0.85+d（V）计算，式中d是电解液在极板有效物质细孔中的比重值（15℃）。在充电或放电终了后的一段不长的时间内，蓄电池的电动势在充电后略有降低，在放电后则略有升高。

蓄电池的电动势在静态时均为2.00～2.06V，一般按2V左右计算。

2.端电压

蓄电池的端电压随电池充放电的状态而变化。放电时端电压降低，充电时端电压要比电动势高，相差的数值等于放电电流或充电电流在电池内阻上的电压降。

3.容量

蓄电池由充电充足状态，放电至规定终止电压时所放出的总电量为蓄电池的容量，它表现出蓄电池的蓄电能力。当蓄电池以恒定电流放电时，它的容量C等于放电电流值I放和放电时间T放的乘积，单位为A·h，即：C=I放T放。蓄电池的容量大小与很多条件有关，如蓄电池的充电程度、放电电流、放电时间；电解液的比重、温度；电池的效率和新旧程度以及蓄电池极板表面进行电化反应时参加反应的作用物质的多少等。影响运行中蓄电池容量的主要因素有以下两个方面。

（1）放电率：蓄电池放电至终了电压的快慢叫做放电率。放电率可以用放电电流的大小或者放电至终了电压的时间长短来表示。例如一只315A·h容量的蓄电池，以52.5A电流放电，6h后达到终了电压。此时，如用电流表示放电率为52.5A率；如以时间表示则为6h率。一般放电率多用时间表示。

（2）电解液温度：电解液温度高时，蓄电池容量增大。反之容量下降。

为了统一考察蓄电池的容量，根据检修规程的规定，TG型蓄电池的额定容量是以电解液平均温度为30℃时6h率的放电容量为标准。

4.内阻

蓄电池的内阻包括极板的电阻、电解液的电阻以及作用物质细孔内所含电解液的电阻等，其中主要是作用物质的电阻和电解液的电阻。蓄电池的内阻与电解液的温度成反比，温度高时内阻小，温度低时内阻大。此外，电池的内阻还随电池充放电程度而变化，充电时内阻逐渐减小，放电时内阻逐渐增大。

5.自放电

蓄电池在外电路开路时其容量的无益消耗称为自放电。造成铅蓄电池自放电的因素很多，如负极板海绵状铅的自动溶解，正极板二氧化铅的自动还原和电解液中混有有害杂质等，都能引起自放电的产生。

6.效率

表示蓄电池电量或能量利用程度的百分数称为蓄电池的效率。蓄电池的效率的表示方法有两种，即安时效率和瓦时效率

蓄电池的安时效率一般能达到85％～90％，瓦时效率能达到70％。

四、铅蓄电池充放电工作

蓄电池的充放电工作是蓄电池检修过程中的重要环节。通过它可以检查蓄电池定检后的技术状态，同时恢复电池的容量。充、放电工作的质量对蓄电池的运用性能和使用寿命影响很大。蓄电池的充电方法有定电流充电法、定电压充电法和分级定电流充电法几种，客车电池定检中的充电均采用分级定电流充电法。几种经常进行的充放电工作的意义分述如下。

1.初充电

指新造电池使用前的第一次充电。目的是恢复新造电池在化成后的部分放电和极板作用物质未被化成的部分充分化成。

2.普通充电

运用电池因放电或经过检修后为恢复容量而进行的充电。

在上述两种充电过程中，如遇到电池温度接近45℃时应适当减小电流或采取降温措施，通常采用强通风冷却或事先将电池放在水槽中用循环水降温。充电时电解液的温度不得超过45℃。

3.放电试验

（1）容量放电：经过定期检修的蓄电池，为了检查第一次充电后的容量，应进行全容量的放电称容量放电。根据试验结果，可以了解充电的质量和运用电池自上次定检以后的使用情况。当测得的实际容量低于标称容量的70％时，一般不再装车使用。容量放电以6h率电流进行放电，终止电压为1.75V。同车蓄电池的容量差不超过10％。

（2）准放电：凡实行定期检修并需分解的蓄电池，应首先进行一次部分容量的放电称准放电。准放电以6h率电流进行放电，终止电压为1.9V。

4.补充电

在列车上运用的电池，当遇到某些特殊情况如列车中途意外停车或列车编组母车不足，以及长期停用的母车电池自放电严重等，造成电池容量过少时，可在车库内进行补充电。补充电所用电流的大小，根据电池的具体情况而定，一般以10h率为宜。