（一）蓄电池的定义
汽车蓄电池是一种将化学能转化为电能的装置，是可逆的直流电源。一旦连接外部负载或接通充电电路，即开始了它的能量转换过程。在放电过程中，蓄电池的化学能转变成电能；在充电过程中，电能转变成化学能。
（二）蓄电池的种类
车用蓄电池可分为两类：铅酸蓄电池和碱性蓄电池。其中，铅酸蓄电池又分为普通型、干荷电型、湿荷电型、免维护型和胶体型等。
一般轿车上使用的电池为铅酸蓄电池，且是起动型蓄电池，其可分为普通电池、干荷电池和免维护蓄电池3种。
①普通电池：普通电池的极板是由铅和铅的氧化物构成的，电解液是硫酸的水溶液。它的主要优点是电压稳定、价格便宜；缺点是比能（即每千克电池存储的电能）低、使用寿命短和日常维护频繁。
②干荷电池：它的全称是干式荷电铅酸电池，主要特点是负极板有较高的储电能力，在完全干燥状态下，能在两年内保存所得到的电量，使用时，只需加入电解液，等过20～30min就可使用。
③免维护蓄电池：在有效使用期内无须再进行添加蒸馏水等维护工作的蓄电池称为免维护蓄电池，或无须维护蓄电池，英文名称是Maintenance-FreeBattery，简称MF蓄电池。
（三）蓄电池的功能
蓄电池作为汽车上的辅助电源，它的功能主要有以下几方面。
（1）发动初起动时，能够提供较大的电流，使起动机带动发动机旋转。
（2）在发动机低转速时，或发电机不发电时，保证车上用电设备正常工作。
（3）发动机中高速运转时，将发电机剩余的电能储存起来。
（4）可以吸收系统电压的波动。
（5）保证长时间汽车的记忆功能及报警功能有效。
（四）蓄电池的结构
图2-1所示是铅蓄电池的结构图，包括极板、隔板、电解液、外壳、联条和极柱等部分。
图2-1 铅蓄电池结构图
1.极板
极板由栅架和活性物质构成，分为正极板和负极板，是蓄电池的核心部分，由栅架和填充在上面的活性物质组成，如图2-2所示。蓄电池的充放电是通过极板上的活性物质和电解液进行的。
栅架的作用是容纳活性物质并使极板成形。栅架一般由铅锑合金构成（含锑量为2%～3.5%），具有良好的导电性、耐腐蚀性和一定的机械强度，其作用是固结活性物质。正极板上的活性物质是二氧化铅（PbO2），呈棕红色。负极板上的活性物质是纯铅，是一种灰色海绵状物质。
极板的厚度对蓄电池的容量和起动性能有着极大的影响。目前，国产极板厚度为1.8～2.4mm，其中，正极板厚度为2.2mm，负极板厚度为1.8mm；国外大都采用1.1～1.5mm的薄型极板。采用薄型极板可提高蓄电池的容量和起动性能。
为增大蓄电池的容量，可将多片正、负极板分别并联，用横板焊接成正、负极板组，横板上有极柱，各片间留有空隙。安装时，各片正、负极板相互嵌合，中间插入隔板后装入蓄电池单格便形成单格电池，在每个单格电池中负极板总比正极板多一片，如图2-3所示。因为正极板活性物质比较疏松，且正极板处的化学反应剧烈，反应前后活性物质体积变化较大，所以正极板加在负极板之间可使其两侧放电均匀，从而减轻正极板的翘曲和活性物质脱落。
图2-2 极板结构
图2-3 极板组
2.隔板
隔板是蓄电池的重要组成部分，由多孔的绝缘物质构成，其作用是把正、负极板隔开，避免正、负极板接触短路。电解液可以透过隔板导电，隔板的弾性可延缓正极板上活性物质的脱落。
3.电解液
电解液是蓄电池内部发生化学反应的主要物质，由化学纯净硫酸和蒸馏水按一定的比例配制而成，其相对密度一般在1.24～1.28。硫酸电解液必须以化学纯硫酸与蒸馏水配制而成，工业用硫酸和一般的水因含有铁、铜等杂质，会引起自放电和极板损坏，不能用于蓄电池。电解液在加入蓄电池时，其温度须控制在22～32℃。
使用电解液时应根据当地最低气温或制造厂的要求进行选择，如表2-1所列。
表2-1 电解液相对密度与放电程度对照表 g/cm
注：表中相对密度值是指温度为25℃时的值，环境温度每升高1℃，应在测得的密度值上加0.007，每降低1℃则应减0.007。
4.外壳
蓄电池的外壳用来盛放电解液和极板组，外壳应耐酸、耐热、耐振，通常用硬橡胶或聚丙烯塑料制成。
蓄电池电压一般有6V和12V两种规格，因此，外壳内由间壁分成3个和6个互不相通的单格，底部制有凸筋用来支撑极板组。凸筋之间的间隙可以积存极板脱落的活性物质，避免正、负极板短路。每个单格的盖中间有加液孔，可以用来检查液面高度和测量电解液的密度，加液孔平时用加液孔螺塞拧紧。加液孔螺塞中心的通气孔应保持畅通，使蓄电池电化学反应放出的气体随时逸出。在极板组上部装有防护板，以防止测量电解液相对密度、液面高度或添加电解液时损坏极板上部。
5.联条
联条的作用是将单格蓄电池串联起来，提高整个蓄电池的端电压。联条一般由铅锑合金铸造而成，有外露式、内部穿壁式和跨桥式3种，前者用在硬橡胶外壳和盖上，后两种用在塑料外壳和盖上。单体电池的连接方式如图2-4所示。
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图2-4 单体电池的连接方式
6.接线柱
普通铅酸蓄电池首尾两极板组的横板上焊有接线柱，接线柱有圆锥形、L形和侧孔形3种。为了便于区分，正接线柱上或旁边标有“+”或“P”记号，负接线柱上标有“-”或“N”记号，有些蓄电池正接线柱上涂有红色油漆。
（五）起动型铅蓄电池的型号
蓄电池的型号按《铅酸蓄电池名称、型号编制与命名办法》（JB/T2599—2012）规定，国产蓄电池的型号共分为3段5部分，其产品型号的编制和含义如下：
（1）串联的单格蓄电池数。3表示3个单格，额定电压为6V；6表示6个单格，额定电压为12V。
（2）蓄电池类型是根据其主要用途来划分的。例如，起动用蓄电池代号为“Q”，摩托车用蓄电池代号为“M”，JC表示舰船用铅蓄电池，HK表示航空用铅蓄电池。
（3）蓄电池特征为附加部分，仅在同类用途的产品中具有某种特征而在型号中又必须加以区别时采用。当产品同时具有两种特征时，原则上应按表2-1所示的顺序将两个代号并列标志。
表2-1 蓄电池产品特征代号
（4）额定容量是指20h放电率额定容量，单位为安时（A·h），—般指电池放电流的数值与放电持续时间的乘积。例如，放电电流为4A，可持续放电20h，则该电池的安时数是80A·h。
（5）在产品具有某些特殊性能时，可用相应的代号加在产品型号的末尾。例如，G表示高起动率电池，S表示塑料外壳电池。
例如，蓄电池型号6-QA-195，表示该蓄电池由6个单体电池组成，额定电压为12V，额定容量为195A·h。
（六）铅蓄电池的作用原理
蓄电池的工作原理就是化学能与电能的互相转化。当蓄电池将化学能转化为电能而向外供电时，称为放电过程；当蓄电池与外界直流电源相连将电能转化为化学能存储起来时，称为充电过程。
1.放电过程
如图2-5所示，当蓄电池充足电时，正极板上的活性物质是二氧化铅，负极板上的活性物质纯铅在电解液（纯硫酸+蒸馏水）作用下，发生以下化学反应：
反应前：正极（二氧化铅）、电解液（硫酸）、负极（纯铅）
反应后：正极（硫酸铅）、电解液（水）、负极（硫酸铅）
如果电路不中断，上述电化学反应将继续进行。电解液中的硫酸因氢离子和硫酸根离子的迁移而被消耗，生成了水，所以放电后，电解液的密度是逐渐下降的。这个过程一直进行到化学反应不能再继续进行为止。
2.充电过程
如图2-6所示，如果把放电后的蓄电池接一直流电源，使蓄电池正极接直流电源的正扱，蓄电池的负极接直流电源的负极。当外加电源电压高于蓄电池电动势时，电流将以放电电流相反的方向流过蓄电池，使蓄电池正、负极发生与放电相反的化学反应：
反应前：正极（硫酸铅）、电解液（水）、负极（硫酸铅）
反应后：正极（二氧化铅）、电解液（硫酸）、负极（纯铅）
图2-5 蓄电池放电过程
图2-6 蓄电池充电过程
充电时，正极板外加电流将两个电子经外电路输送到负极板，正极板上原二价铅离子因失去两个电子而成为四价铅离子，再与水反应生成二氧化铅（附着在正极板上）。而在负极板上，由于得到两个电子与原二价铅离子结合生成纯铅（附着在负极板上）。与此同时，从正、负极上电离出来的硫酸根离子则与水中氢离子结合生成硫酸。所以充电时，水被消耗，电解液密度上升。在充电过程中，上述化学反应不断进行，当充电进行到极板上的物质和电解液完全恢复到放电前的状态，又可向外供电。
（七）免维护蓄电池的结构
免维护蓄电池又称MF蓄电池，免维护是指在电池寿命内，不需要对蓄电池进行加注蒸馏水、检测电解液液面高度、检测电解液密度等维护作业。免维护蓄电池特点如下。
①栅架材料采用铅钙合金，既提高了栅架的机械强度，又减少了蓄电池的耗水量和自放电。
②采用了袋式微孔聚氯乙烯隔板，将正极板装在隔板袋内，既可避免正极板上的活性物质脱落，又能防止极板短路。因此壳体底部不需要凸起的肋条，降低了极板组的高度，增大了极板上方的容积，使电解液贮存量增多。
③蓄电池内部安装有电解液密度计，可自动显示蓄电池的存电状态和电解液液面的高低。如果密度计的观察窗呈绿色，表明蓄电池存电充足，可正常使用；若显示深绿色或黑色，表明蓄电池存电不足，需补充充电；若显示浅黄色，表明蓄电池已接近报废。内嵌式密度计的原理如图2-7所示。
图2-7 内嵌式密度计的原理
1—绿色（充电程度为65%或更高）；2—黑色（充电程度低于65%）；3—浅黄色（蓄电池有故障）；4—蓄电池盖；5—观察窗；6—光学的荷电状况指示器；7—绿色小球
④采用了新型安全通气装置和气体收集器，在孔盖内部设置了一个氧化铝过滤器，可阻止水蒸气和硫酸气体通过，同时又可以使氢气和氧气顺利逸出。通气塞中装有催化剂钯，可促使氢、氧离子重新结合成水回到蓄电池中。
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