蓄電池的工作特性主要包括蓄電池的電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)電阻以及充、放電特性。
1．靜止電動(dòng)勢(shì)
靜止電動(dòng)勢(shì)是指蓄電池在靜止?fàn)顟B(tài)(不充電也不放電)下正負(fù)極板之間的電位差(即開路電壓)，用正。表示。它的大小與電解液的相對(duì)密度和溫度有關(guān)，當(dāng)相對(duì)密度在1．050～1．300的范圍內(nèi)時(shí)，可由下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算其近似值：
e0=0.85十25攝氏度的電解液相對(duì)密度(1—8)
汽車用蓄電池的電解液相對(duì)密度在充電時(shí)增高，放電時(shí)下降，一般在1．12～1．30之間波動(dòng)，因此，蓄電池的靜止電動(dòng)勢(shì)也相應(yīng)地變化在1．97～2．15v之間。
2．內(nèi)電阻
蓄電池的內(nèi)電阻大小反映了蓄電池帶負(fù)載的能力。在相同的條件下，內(nèi)電阻越小，輸出電流越大，帶負(fù)載能力越強(qiáng)。蓄電池的內(nèi)電阻為極板電阻、電解液電阻、隔板電阻、連條和極柱電阻的總和，用r0表示。
極板電阻一般很小，并且隨極板上的活性物質(zhì)的變化而變化。充電后電阻變小，放電后電阻變大，特別是在放電終了，由于有效活性物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徙U，則電阻大大增加。
隔板電阻因所用的材料而異。木質(zhì)隔板比微孔橡膠隔板、微子l塑料隔板的電阻大。另外，隔板越薄，電阻越小。
圖1—5所示為電解液內(nèi)阻隨相對(duì)密度變化的關(guān)系曲線。相對(duì)密度為1.2時(shí)(15攝氏度)，硫酸的離解度最好，粘度較小，電阻也最小。
連接條電阻與單體電池的連接形式有關(guān)。傳統(tǒng)外露式鉛連接條電阻比內(nèi)部穿壁式、跨越式連接的電阻要大。
一般來說，起動(dòng)型鉛蓄電池的內(nèi)電阻是很小的(單體電池的內(nèi)電阻約為0．011歐姆)，在小負(fù)荷工作時(shí)對(duì)蓄電池的電力輸出影響很小，但在大電流放電時(shí)(如起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí))，如內(nèi)阻過大，則會(huì)引起端電壓大幅度下降而影響起動(dòng)性能。
全充足電的蓄電池在溫度為20'c時(shí)的內(nèi)阻可按下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算其近似值
r0=ue/（17.1*c20）(1—10)
式中，ue是蓄電池額定電壓，單位為v；c20是蓄電池額定容量，單位a·h。
3．充電特性
蓄電池的充電特性是指在恒流充電過程中，蓄電池的端電壓u，和電解液密度等參數(shù)隨充電時(shí)間變化的規(guī)律。圖1—6所示為一只6-q-105型蓄電池以10.5a的充電電流進(jìn)行充電的特性曲線。
充電時(shí)電源電壓必須克服蓄電池的電動(dòng)勢(shì)正和蓄電池內(nèi)阻產(chǎn)生的電壓降icr0，因此，充電過程中蓄電池的端電壓總是大于蓄電池的電動(dòng)勢(shì)正，即:
uc=e+ icr0 ?(1—11)
由于采用恒流充電，單位時(shí)間內(nèi)所生成的硫酸量相等。所以，電解液相對(duì)密度隨時(shí)間成直線上升，靜止電動(dòng)勢(shì)正。也由于相對(duì)密度的不斷上升而增加。
由圖1—6還可看出，在充電開始后蓄電池的端電壓u，便迅速上升，這是因?yàn)槌潆姇r(shí)活性物質(zhì)和電解液的作用首先是在極板的孔隙中進(jìn)行的，生成的硫酸使孔隙內(nèi)的電解液相對(duì)密度迅速增大所致。以后隨著生成的硫酸量增多，硫酸將開始不斷地向周圍擴(kuò)散，當(dāng)繼續(xù)充電至極板孔隙內(nèi)析出的硫酸量與擴(kuò)散的硫酸量達(dá)到平衡時(shí)，蓄電池的端電壓就不再迅速上升，而是隨著整個(gè)容器內(nèi)電解液相對(duì)密度的上升而相應(yīng)地增高。
當(dāng)充電接近終了時(shí)，蓄電池端電壓將達(dá)到2.3～2.4v，這時(shí)極板上的活性物質(zhì)最大限度地轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸U(pb02)和海綿狀鉛(pb)，再繼續(xù)充電，電解液中的水將開始分解而產(chǎn)生氫氣和氧氣，以氣泡的形式劇烈放出，形成所謂的“沸騰”狀態(tài)。由于氫離子在極板上與電子的結(jié)合不是瞬間完成而是緩慢進(jìn)行的，于是靠近負(fù)極板處會(huì)積存有較多的正離子h+，使溶液和極板之間產(chǎn)生了附加電位差(也稱氫過電位，約0.33v)，因而使端電壓急劇升至2.7v左右。此時(shí)應(yīng)切斷電路停止充電，否則，將造成蓄電池的過充電。過充電時(shí)，由于劇烈地放出氣泡，會(huì)在極板內(nèi)部造成壓力，加速活性物質(zhì)的脫落，使極板過早損壞。所以，應(yīng)盡量避免長(zhǎng)時(shí)間的過充電。但在實(shí)際充電中，為了保證將蓄電池充足，往往需要2～3h的過充電才行。
全部充電過程中，極板孔隙內(nèi)的電解液密度比容器中的電解液相對(duì)密度稍大一些。因此，蓄電池的電動(dòng)勢(shì)e總是高于靜止電動(dòng)勢(shì)eo。充電停止后，由于ic=0,端電壓uc立即下降，極板孔隙內(nèi)電解液和容器中的電解液密度趨向平衡，因而蓄電池的端電壓又降至2.1v左右。
蓄電池充電終了的特征是：
1)蓄電池內(nèi)產(chǎn)生大量氣泡，呈“沸騰”狀。
2)端電壓和電解液相對(duì)密度均上升至最大值，且2—3h內(nèi)不再增加。
4．放電特性
蓄電池的放電特性是指在恒流放電過程中，蓄電池的端電壓uf和電解液相對(duì)密度p等參數(shù)隨時(shí)間而變化的規(guī)律。圖1—7所示為一只6一q一105型蓄電池的放電特性曲線。
由于放電過程中電流是恒定的，單位時(shí)間內(nèi)所消耗的硫酸量相同，所以，電解液的相對(duì)密度沿直線下降。相對(duì)密度每下降0.03～0.038，則蓄電池約放電25％。
放電過程中，由于蓄電池內(nèi)阻r。上有壓降，所以，蓄電池的端電壓仍總是小于其電動(dòng)勢(shì)e,即
uf=e-if*r(1—12)
式中， uf是放電時(shí)蓄電池的端電壓；e是放電時(shí)蓄電池的電動(dòng)勢(shì)；if是放電電流；r是蓄電池的內(nèi)阻。
隨著放電程度的增加，電解液相對(duì)密度不斷下降，電動(dòng)勢(shì)e也下降，同時(shí)內(nèi)阻r。增加，故端電壓uf將逐漸下降。放電時(shí)由于孔隙內(nèi)的電解密度小于外部電解液密度，因此放電時(shí)的電動(dòng)勢(shì)e總是小于靜止電動(dòng)勢(shì)e。
由圖1—7中可見，放電開始時(shí)，其端電壓從2.1v迅速下降，這是由于極板孔隙中的硫酸迅速消耗，密度降低的緣故。這時(shí)容器中的電解液便向極板孔隙內(nèi)滲透，當(dāng)滲入的新電解液完全補(bǔ)償了因放電時(shí)化學(xué)反應(yīng)而消耗的硫酸量時(shí)，端電壓將隨整個(gè)容器內(nèi)電解液相對(duì)密度的降低而緩慢地下降到1.95v。接著電壓又迅速下降至1.75v，此時(shí)應(yīng)停止放電，如繼續(xù)放電，電壓將急劇下降。這是由于放電接近終了時(shí)，化學(xué)反應(yīng)深入到極板的內(nèi)層，而放電時(shí)生成的硫酸鉛較原來活性物質(zhì)的體積為大(是海綿狀鉛的2.68倍，是二氧化鉛的1.86倍)，硫酸鉛聚積在極板孔隙內(nèi)，縮小了孔隙的截面積，使電解液的滲入困難，因而極板孔隙內(nèi)消耗掉的硫酸難以得到補(bǔ)充，孔隙內(nèi)的電解液相對(duì)密度便迅速下降，端電壓也隨之急劇下降。
當(dāng)端電壓降至一定值時(shí)(20h放電率單格電壓降至1.75v)再繼續(xù)放電即為過度放電。過度放電對(duì)蓄電池是有害的，因?yàn)榭紫吨猩傻拇纸Y(jié)晶硫酸鉛，充電時(shí)不易還原，而使極板硫化，容量下降。
停止放電后，由于極板孔隙中的電解液和容器中的電解液相互滲透，趨于平衡，蓄電池的端電壓將有所回升。
蓄電池放電終了的特征是：
1)電解液相對(duì)密度下降到最小許可值(約1.1)。
2)單體電池的端電壓降至放電終止電壓(以20h放電率放電，單格電壓降至1.75v； 10h放電率放電，單格電壓降至1.7v)。
容許的放電終止電壓與放電電流強(qiáng)度有關(guān)，放電電流越大，則放完電的時(shí)間越短，而允許的放電終止電壓越低，見表1—2。
放電情況
放電率
20h
10h
3h
30min
5min
放電電流的大小
0.057c20
0.1c20
0.25c20
c20
3c20
單格電池終止電壓／v
l75
1.70
1.65
1.55
1.5