1、實驗四 蓄電瓶之充電一、前言蓄電瓶為整個電氣系統儲存能量。當需要的時候，蓄電瓶就產生直流電，供應連接在的機件。蓄電瓶的電流，是極機板上活性物質（Active material）及硫酸電解液（Electrolyte）之間，以化學反應而產生的。應用一段期間以後，蓄電瓶變成放電狀態而不再產生電流。但可用外來直流電，以蓄電瓶流出電流相反的方向，流入蓄電瓶再充電。每個電瓶都需充電，使兩極間，發生電化學的不平衡。由於電位差之存在，如放置一良導體，將產生電流，這些電能可作為引擎起動，點火，照明及無線電之動力。二、目的在了解蓄電瓶的構造及原理，學習電瓶充電的要領，培養正確的電瓶使用、保養方法及安全維護觀念。三
2、、儀器設備（a）電池（ 12V），（b）直流充電機，（c ）比重計。四、實驗原理發動機或車輛，為便於啟動電力點火及照明，大多使用蓄電瓶（Storage attery）。這些電瓶大部份屬於鉛酸電瓶（Leadacid attery），利用電化學反應，促使化學能轉變為電能，其發生電位需視型式及酸量和電極而定。 電瓶裡的池室（Cell），不論大小，皆能產生兩伏特之電壓，但池室越大，電子放的越多，使用越久；普通電瓶由3個或6個池室組成，按需要電壓而定，其構造參照圖4-1。 端 子 柱負 極 板 組正 極 板 組隔 板 元 件 池 室 (6 個 )圖 4-1 蓄電池的構造電瓶之額定容量(Rate)為單位小
3、時內，電池可以流通的安培數。60安培小時之電瓶，只為120安培小時電瓶一半之容量。一般而言，池室裡，極板片（plate）越多，安培小時數越大，價錢也越高。 蓄電瓶為若干單獨池室（Cell）裝在一個硬橡膠製的箱中而成（圖4-1）。每一池室的基本單位為正負極板（Positive plate及Negative plate)。極板上附有活性物質在平的格子上，已充電的負極板上、含有灰色海棉狀的鉛（Pb ）。已充電的正極板上、則含有巧克力褐色的二氧化鉛（PbO2)。將若干相同的極板焊在極板托（Plate strap）上、就成為極板組（Plate group）再將兩種極性相反的極板組（正負極板）互相交叉安裝
4、。通常負極板組的極板數，較正極板組的極板多一片，因此暴露在交叉極板組兩邊都是負極板。在交叉的極板組中，每相鄰兩極板之間，都插裝一片多孔的隔版（Separator），使他們保持分離而不接觸狀態。如圖一所示。這些隔板准許圍繞在活性極板周圍的電解液可以自由的流動，這樣的總成叫做元件（Element ）。元件組立完畢後，放入蓄電瓶箱的池室分隔室中。在軟頂式蓄電池中，接下來是裝配電池上蓋，之後再將池室的端子柱（Terminal post ）之間焊接上池室連接線（ Connector），因此各個池室就成為串聯連接，最後將蓄電瓶箱頂端密封起來，就完成了組立工作。每池室頂上都有螺絲蓋，以便掀開灌入電瓶液及蒸餾
5、水之用。這些蓋上都有小孔，便於蒸汽逸出。經長時間使用，由於充電蒸發的關係，水分減少，如液位低於池室板（Cell plate），就應及時添加蒸餾水。硬頂式蓄電瓶為整塊式的上蓋，可以減少蓄電瓶箱上部腐蝕的形成。這種蓄電池的池室間連接線，通過各個池室間的隔離，並將通過處密封起來，以防止電解液通於兩池室之間。這種蓄電瓶，因為各個池室間的連接線較短，且上蓋對硫酸更為密封，所以改進了性能。蓄電瓶的主要端子為正負極柱，其中正極端子柱較大，以便確認而免接錯正負極的危險。每格池室的上蓋有通氣蓋，其目的有二：1）將池室上蓋上檢查電解液面及加水用的開口封蓋起來。2）可供充電時形成的氣體出。電瓶中電解液的比重可以指示
6、電瓶狀況。在常溫時（80），如其比重介於200至1.300之間，表示電池已充分充電了。通常檢驗都把小數點省去，讀做1.260至1.300。比重之測定：使用比重計（Hydrometer）。測定時，應考慮溫度之補正：每高出或低入10時，（以80為標準），應把比重增加或減少0.004，例如，在90，測得電池液比重為1.254，則可推算在80之比重為1.258。電瓶放電時，電瓶液比重減少，這是因為化學作用，吸收硫酸，放出水份的關係。如放置於冰點之下，正極板易於損壞。如果電瓶經充分充電後，情況就相反，電瓶液少有受凍之可能。(因比重較高之水容液凝固點較低)蓄電瓶中每一個電池約有 2 伏特的電動勢，6 伏特
7、的蓄電瓶為三格池室串聯起來而成，12伏特的則為六格串聯而成。如圖4-2所示。 為了要獲得較高的電壓，可以應用多箱蓄電瓶串聯而成。例如，可用兩箱12伏特的蓄電瓶串聯起來而用於 24 伏特系統中，如圖 4-3 所示。蓄電池如何工作2 V2 V2 V2 V2 V2 V12 伏 特6 伏 特+ + + +圖 4-2 一箱蓄電瓶的各格池室間串聯情形12 伏 特 12 伏 特+ +24 伏 特圖4-3 蓄電瓶間的串聯情形電 流 流 動 :由 不 同 的 極 板在 電 液 溶 液 中起 作 用 而 產 生圖4-4 蓄電瓶如何產生電流在蓄電池中，不同極性板的活性物質和硫酸電解液之間，發生化學反應， 就可產生電
8、流（圖4-4）。當化學反應進行時，蓄電池應正在充電。其活性物質的大部份已經發生反應後，則蓄電池就放電了。在下次應用之前，需再行充電。以下將討論這兩種循環的詳情，但我們首先需瞭解電解液如何作成。電解液溶液（電瓶水）在充分充電的蓄電瓶中，電解液係濃硫酸溶液加於水而成（圖4-5）。當溫度為80時，其比重為1.270，意思是說，它比水重1.270倍。其溶液中含硫酸（H 2SO4)36，含水64，各如上圖所示。這種蓄電瓶每格池室的電壓，依其活性物質間的化學性質差異及電解液的濃度而定。蓄電瓶的放電循環當蓄電瓶連接於一個完整的電路中時，電流從蓄電瓶中開始流動，於是放電循環就開始了。電流係由化學作用而產生，其
9、情形如圖4-6。正極板上的二氧化鉛（PbO 2)是（Pb)和氧（O 2）的化合物，硫酸（H 2SO4）則是氫（H 2）和硫酸根（SO 4）的化合物，而硫酸根則是硫（S ）和氧的化合物。正極活性物質中的氧，結合硫酸中的氫而形成水（H 2O）。同時正極活性物質中的鉛，則結合硫酸根而形成硫酸鉛（PbSO 4)。負極板上也發生相似的反應，負極活性物質的鉛，與硫酸根結合而形成硫酸鉛（PbSO 4)。因此，當蓄電池放電時，正負極板都形成硫酸鉛，而電解液中的硫酸則被置換成水。需注意的是，放電時正負極板上的物質，都變成相同的硫酸鉛而聚集在極板上。這種現象使電池喪失電壓，因為電壓是依這兩種物質間的差異而變。當繼
10、續放電，電解液稀釋和極板上硫酸鉛積聚，終使反應停止。因為這個理由，放電時活性物質決不至完全罄盡。在低率放電時，反應較高率放電時完全，因為這些物質接觸的時間較多。當蓄電池不再能產生希望的電壓時，就叫做放電了，再行使用前，須從外部電源，以適當的直流電流再向蓄電池充電。概略的說，參看圖4-7所示的蓄電池全部放電循環圖解，可以瞭解詳情。蓄電池的充電循環蓄電瓶中當充電時所進行的化學反應，主要是它放電時化學反應的倒轉。參看圖7及圖8。正負極板雙方的硫酸鉛，分裂而成P b和SO 4，而水（H 2O）則分裂成氫以形成硫酸（H 2SO4）。同時在正極板上，氧和鉛逕行化學結合而成二氧化鉛（P bO2）。這些反應說
11、明了一項重要的事實，在鉛酸蓄電板中，水實際上參與了鉛酸蓄電池的化學反應。有趣的是，當放電時電解液的比重降低-硫酸（重於水）消失而生成了水。相反的，充36%硫 酸比 重 =1.835+ =64%水比 重 =1.00 電 液比 重 =1.270H2O H2SO4圖4-5蓄電池電解液滿 充 電完 全 放 電H2SO4PbO2正 極 板 負 極 板電 解 成 份蓄 電 池 放 電 時 的 化 學 反 應pbH2OS4PbO2S4 PbSO4圖4-6蓄電池的化學作用電時電解液的比重增加-生成了硫酸而水消失。在蓄電池迅速充電後檢查電解液比重時，讀數可能繼續升高一段時間。因為新生成的酸，需要時間從極板擴散到
12、電解液中，所以當電解液中充滿氣體時所取的比重讀數，會低的不正常。相反地，當氣體從電解液中消散後，所獲得的比重讀數會較高。這種情況經常會導致一種錯誤的印象，以為充電已經中斷後比重還會上升。這不一定經常是真實的。我們已經知道，水在蓄電池的化學作用中，是居於重要的地位。蓄電池所應用的水的純度，經常成為人們爭論的對象。事實上是蒸餾水最好，含有雜質的水，對蓄電池的壽命及性能傷害很大。蓄電池和充電電路蓄電池是電器系統的心臟，它在啟動、充電、點火和附件電路的運轉中，都擔任重要的工作。但事實上，蓄電池是充電電路的一部份在運轉時，蓄電池與發電機的工作成為循環狀態（圖4-9）。其狀況如下 蓄電池供應電流到電器系統
13、，因而形成放電。 發電機倒轉電流流進蓄電池而使之充電。 電壓調整器限制從發電機而來的電壓在安全值以內，使不致對蓄電池以過高速率充電。充電循環在各種引擎轉速是不同的。引擎熄火時，蓄電池單獨對附件電路供電。引+- 起 動 馬 達點 火燈 光 +- 直 流 發 電 機 或 交 流 發 電 機隔 板負 極 板 海 綿海 綿 狀 鉛 變 成硫 酸 鉛 狀 鉛 正 極 板二 氧 化 鉛 變 成硫 酸 鉛 負 極 板 硫 酸 鉛 變 成海 綿 狀 鉛 。 硫 酸 根返 回 電 液 中 。 正 極 板 硫 酸 鉛 變成 二 氧 化 鉛 。 硫酸 根 返 回 電 液中 。硫 酸 中 的 硫 酸 根 與 極 板
14、上 的 活 性 物 質 結 合 而 剩 下 的 更 微弱 的 酸 溶 液 。 硫 酸 中 的 氫 和 二 氧 化 碳 鉛 中 氧 結 合 而 形 成水 ,稀 釋 了 電 液 。 硫 酸 根 從 極 板 返 回 電 液 ,使 原 來 稀 釋的 電 液 濃 度 比 重 增 加 。圖4-7 蓄電瓶充放電循環的化學作用 PbO2PbHSO4PbPbH2SO4SO4O放 電充 電負 荷圖8 充放電時蓄電池中的化學作用發 電 機 蓄 電 池 負 荷發 電 機 和 蓄 電 池 共 同 供 應 負 荷 電 流 發 電 機 蓄 電 池 負 荷發 電 機 供 應 負 荷 電 流 並 向 蓄 電 池 充 電發 電
15、機 蓄 電 池 負 荷蓄 電 池 供 應 負 荷 電 流圖4-9蓄電池和充電電路擎低轉速時，蓄電池和發電機則可能同時供電。而引擎高轉速時，發電機可能取代蓄電池供應充分電流以運轉附件，並向蓄電池再充電。蓄電池型式蓄電池有乾充電式（Dry-charged)、濕充電式（Wet-charged)，二者的差異，係依製造廠運送出場時的方式區別。乾充電式蓄電池具有滿充電的元件，但是在正式使用前，一直不加電解液，所以出場時是乾燥的狀態。一旦在工廠中使它活性化以後，就與濕充電式蓄電池一樣。在製造廠中，蓄電池的元件特別加以充電如下：將元件浸入稀硫酸的電解液中，再將直流電流通過極板，待滿充電後，從電解液中取出並用水
16、清洗，再讓它完全乾燥，最後組立成蓄電池。乾充電式蓄電池只要能不讓潮濕進入，就可以一直保持滿充電的狀態。假如儲藏在涼爽而乾燥的地方，這種蓄電池將會永保出廠時新鮮，而不致在使用前，變成“儲存耗損“而沒電。乾充電式蓄電池的活性化，可由零售店或分配商行之。為確保所用的電解液適當而使蓄電池獲致圓滿的活性化起見，多數製造廠都供應為自己產品特製的電解液，並附有工作法說明書，使用者必須仔細依照這些說明，才能使蓄電池使用良好。在正常狀況下，乾充電式蓄電池活性化的步驟如下：1. 拆除蓄電池上蓋上各格池室開口處的封膠，並拆開通氣帽。2. 在每格池室中，小心地裝入認可的電解液到適當高度（通常在注水口頸的底部）。檢查確
17、認通氣帽的通氣孔暢通後，裝回通氣帽。3. 用比重計檢查比重，並記錄正確的度數。4. 應用日期記號環（Date code ring) ，在蓄電池上輕輕地打印日期記號。5. 讓蓄電池放置幾分鐘後，再檢查每格電池的電解液面。假如需要的話，補充電解液不是水。6. 為預防起見，檢查蓄電池的斷路電壓（Open-circuit voltage）。一般規定是，12伏特的蓄電池，假如試驗時電壓有12伏特或以上，才可付諸使用。假如經試驗電壓只有1012伏特則需充電，假如電壓少於10伏特，則認為那箱蓄電池有缺陷。7. 最後試驗為再檢查電解液的比重。假如顯示讀數從原有讀數下降30點（0.030），則需充電。8. 假如
18、時間於許，應很緩慢地向新近活性化的蓄電池充電。這樣的作法，可以保證用戶獲得滿充電的蓄電池。假如引擎每次運轉不足一小時，則他所裝用的新近活化的蓄電池，一定要充電。9. 蓄電池已付諸使用之後，只加認可的水而不能加硫酸。10. 一旦開始啟用，應予與經常使用，避免長時間閒置。充電的方法恰如通常的濕充電的蓄電池。乾充電式蓄電瓶應儲藏於涼爽而濕度低的乾燥地方，並需確認溫度在60到90之間。在這樣的條件之下，蓄電池可以儲存好幾年而保持良好的充電狀態。但在惡劣的環境之下，它可能在幾星期內就失掉充電狀態。乾充電式蓄電池有什麼優缺點呢？首要的優點是當長期儲存時，不像濕充電池一樣發生硫酸鹽化及腐蝕，缺點是在運輸之前
19、，硫酸必須處理，且難於作品質檢查。濕充電式蓄電池濕充電式蓄電瓶具有充電的元件，並在製造程序中就裝入了電解液。不過儲存時不能保持充電狀態，必須定期再充電。因為這種蓄電池儲存時雖然沒有應用，也會在內部化學物質之間發生緩慢的反應，以致喪失電荷。這種反應叫做自放電（self-discharge）。自放電率直接因電解液的溫度而變。一箱滿充電的蓄電池，儲存在室溫 100的房間內，會在90天後幾乎完全放電。若同樣的蓄電池儲存在60的地方，則90天後只有較微放電。所以濕充電式蓄電池儲存的地方，因是越涼爽越好，只要電解液不會結冰就行。濕蓄電池若能保持充滿電，是不會結冰的，但放電了的蓄電池則會結冰。例如，比重為1
20、.100的放電了的蓄電池在18時結冰，而比重1.260的滿充電的蓄電池，則絕對沒有結冰的危險，除非溫度降到零下75。可以參考表4-1。表4-1 電解液比重與其結冰溫度對照表蓄電池狀況 電解液比重 電解液結冰溫度(）放電 1.100 +181.140 +81.180 - 61.220 -31充份充電 1.260 -75硫酸鹽化蓄電池長時間儲存而沒有再充電的濕充電式蓄電池，可能因正極板格子線氧化，及極板上形成稠密的硫酸鉛結晶而變硬，致使永久損壞。假如硫酸鹽結晶而硬化，蓄電池還可用較正常充電時間為長的緩慢充電率，讓它恢復使用。但假如硫酸鹽結經過份硬化而稠密，則不管充電率或充電時間如何，也絕對無法恢復
21、正常運轉狀態。硫酸鹽化是由蓄電池中化學反應所引起，在本文早已經討論過了。此時正負極板都變成硫酸鉛(PbSO 4)，而硫酸則轉變成 H2O，於是不能再發生反應，就成為放電了的蓄電池了。假如這樣的情況，保持足夠長的時期的話（3090天），則硫酸鉛變硬而成為硫酸鹽化的蓄電池（圖4-11 ）。硬化的硫酸鹽積聚在極板上，希望再將它分解就非常困難。高速率充電只會引起過度發熱，因為此時極板會拒絕太多電流流入，縱令以正常的充電率充電也嫌高。所以硫酸鹽化的蓄電池， 只能以12的正常充電率再充電。即以每格池室每一正極板大約12安培的電流充電。例如一箱典型的6伏特蓄電池，每格電池具有12塊負極板和11塊正極板，假如
22、它硫酸鹽化後，應以低充電率再充電。正 常 硫 酸 鹽 化 永 久 硫 酸 鹽 化圖4-11蓄電池極板的硫酸鹽化硫酸鹽化的蓄電池再充電應需多少時間？依它的硫酸鹽化程度、充電狀況、和蓄電池年齡而定。充電率以電解液溫度不超過120為原則，一直進行到每格電池的比重顯示充滿才停止。硫酸鹽化很嚴重時，可能需要60100小時。假如這時比重仍然達不到正常滿充電標準的話，則需更換蓄電池。濕充電式蓄電池儲存時，應每30天滿充電一次，以防硫酸鹽化。在冬天蓄電池從設備上拆下時，應接受相同照顧，或儲存在冷的地方。近年發展成功一種滴注式充電方法( Trickle-type charge )，所產生的充電率以百萬分安培 (
23、 Milli-ampere )為計量單位，恰好足夠抵銷自放電的損失。注意：應用滴注式充電機充電不要超過六十天，因為長時間很低的充電率，會使正極板格子發生永久損壞。蓄電池安適儲存格言：濕蓄電池儲存時，不要以保持溫暖來愛護它。事實上，最好的辦法式儲存在越冷的地方越好，只要電解液不結冰。通常都將蓄電池儲存在乾燥而涼爽的地方。五、實驗步驟蓄電池拆裝蓄電池拆卸應依下列步驟：1. 仔細地注意正極（+ ）端子的位置，以便下次安裝時以同樣方式安裝。2. 首先分開接地端子，只需用一支套筒扳手放鬆端子上的夾頭，然後用螺絲式拉具拆除夾頭。須注意不可用榔頭敲打蓄電池的端柱。3. 拆除蓄電池，檢查蓄電池承盤和緊壓裝置是
24、否骯髒或腐蝕。可用阿母尼亞溶液或燒鹼（1/4磅加入一夸脫的水中），清洗任何腐蝕的部份。4. 檢查電纜是否腐蝕或絕緣擦傷。電纜或螺絲如有腐蝕，就應予更換。蓄電池安裝應依下列步驟：1. 確認蓄電池已經滿充電。2. 在新蓄電池的頂端，用萬能記號環（Universal coding ring）（圖4-12 ）輕輕刻印日期。環的外圈上12個文字係代表月份，內圈上10個數字則代表年份。例如：B7=1967年二月。3. 將蓄電池放在應有的位置，必要時可應用舉高帶（Lifting strap）工作，須確認蓄電池平正地坐落在承盤中。4. 均勻地扭緊緊壓螺絲，直到蓄電池緊固為止。但不要過度扭緊，否則會使蓄電池相變
25、形或龜裂。5. 再扣裝夾頭以前，應用鋼絲刷將蓄電池端子和電纜夾頭清拭乾淨，這樣才會保證獲得良好的接觸。再端子上應塗以凡士林以防腐蝕，但切不要在端子上油漆。6. 檢查蓄電池的正確極性。接地可能是正極或負極。依電氣系統的設計而定。倒轉了極性足以圖4-12 新蓄電池應用的日期記號環蓄 電 池 電 纜(連 通 至 啟 動 馬 達 )接 地 線 接 地 線雙 蓄 電 池 單 蓄 電 池圖4-13 典型的蓄電瓶安裝法損壞電氣系統。須注意的是，蓄電池正極端子比負極端子為大，應以較大的電纜夾頭來配合它。到最後才連接接地電纜，以免發生短路危險(如圖4-13)。在裝置交流發電機的機具上，連接接地線之前，應使它與蓄
26、電池端子柱做瞬時接觸，在所有的開關和附件切開的情形下，應該沒有火花發生，應檢查是否蓄電池極性顛倒、交流發電機連接不適當或電氣設備有缺陷。7. 在蓄電池端子上扭緊夾頭，應用套筒扳手時須特別小心，以免扭歪蓄電池的端柱。8. 在裝置直流發電機的機具上，連接蓄電池以後及啟動引擎前，應定直流發電機的極性。但在裝置交流發電機的機具上，切不要企圖定極性。蓄電池每格池室的液面檢查蓄電池每格池室的電解液面高度需定期檢查，當正常運轉時期，最少每一星期施行一次。適當的液面是在加水口頸部下端，不要過度注滿，因此蓄電池極板的頂端浸於液面之下。（參看圖4-14)蓄電池中只能應用蒸餾水。假如沒有蒸餾水，應確認使用乾淨軟水而
27、避免硬水。除非電解液由於溢出損失，切不要加硫酸於蓄電池中。蓄電池中加水的工作，需檢查比重後施行，這樣才可以保證獲得真實的讀數。假如液面太低而不便檢查比重，可加水並在電路中運轉幾分鐘，藉以混和水與電解液，然後檢查比重。在結冰的氣候中，除非蓄電池馬上運轉，可以使水與電解液混和，則切不要加水否則會使未混合的水結冰。蓄電池試驗蓄電池的試驗可以告訴你它是否可用，或需要充電，或應予汰換。正常的定期試驗，可以測定蓄電池的壽命。計分下列各種試驗：(1)目視檢查 (Visual inspection)-檢查一般狀況。(2)比重試驗 ( Specific gravity test)-檢查充電情形。(3)輕負荷電壓
28、試驗( Light load voltage test)- 比較各格電池的電壓。(4)高放電率試驗( High rate discharge test)- 檢查內部狀況。目視檢查蓄電瓶的簡單目視檢查，對決定故障的可能原因很有價值，很多不良狀況，可以很容易地發現出來，例如因固定夾太緊或太鬆而致的損壞，外殼或通氣帽變形龜裂或漏液，電解液有明顯的溢出，上端積塵厚重等，任何這些情形，都有使蓄電瓶發生故障。所需的試驗設備蓄電瓶試驗所需的基本設備如下：(1)帶溫度表的比重計通 氣 井 電 液 面 在 極 板 之 上極 板圖 4-14蓄電池中適當的電解液面(2)低讀數的伏特表(3)高放電率蓄電瓶試驗機 作比
29、重試驗時，必須應用帶有溫度表的比重計，因為電解液隨溫度升降而漲縮，比重讀數也會隨溫度不同而變化。比重試驗蓄電瓶的充電情況，可由比重或電解液重量顯示，電解液強度直接隨每一格電瓶的充電情況而變。蓄電瓶中所能儲存的能量究竟有多少？只須找出留在電解液中的硫酸百分數就可以知道，最簡單可靠的方法之一，為測量電解液的比重或重量，通常應用比重計，很快就可以測量出來，比重計上應帶有溫度表，以作溫度誤差校正之用。蓄電瓶電解液比重的計量，係以80時為標準。電解液溫度不在80時，為決定正確的比重讀數，凡80以上時，每10在比重計讀數上加4個重量點（Gravity point）(0.004）； 80以下時，每10減4個
30、重量點（0.004）。這種辦法，就是補償電解液溫度在標準之上或之下時，電解液脹縮影響比重的變化。換算公式為 04.1)8(FTo未 做 溫 度 校 正 前溫 度 校 正 後 比 重比 重例如在120時量得比重讀數為1.234，因為這種讀數是在電解液溫度標準以上40量取的，所以需另加以（44=）16重量點（0.016），得出校正讀數1.250。參看圖4-15。另一例假設在0時量得讀數為1.282，這個讀數係在標準電解液溫度80以下量取的，所以需減去（84=） 32重量點（0.032），得出校正讀數1.250。在熱帶或寒帶使用的蓄電瓶則為特別情形而與上例不同，在熱帶以1.225為滿充電調整讀數，在
31、寒帶以1.280為滿充電讀數。這樣可以在冷熱氣候壓迫的特殊運轉條件下，獲得最佳性能。 應用比重計試驗每格電瓶的比重時，需確認比重計的浮子在液體中自由懸浮，而不接觸管壁、頂部或底部。當量取讀數時，更需確認你的眼睛應與液面一樣高。眼睛與液面成尖角時所取的讀數，往往是不正確的。假如蓄電池中的電解液面太低或難以檢查，可先加蒸餾水或過濾水並充電足夠時間，確認水與電解液完全混和後，再用比重計檢查。當蓄電瓶中已不再產生氣體而進行檢查比重時，在採取讀數之前，需先讓試液中的沈澱物落定或氣體逸盡。正常的蓄電池的比重讀數需在1.215到1.270之間（以電解液溫度80為標準校正）。而各格池室的讀數變化應不超過0.0
32、50。假如讀數不在特定範圍之內，可實施下列步驟：比重小於1.215時：當蓄電瓶的比重讀數小於1.215時（溫度校正後），雖然充電情況低，但它的狀況可能仍是很完美的。再作進一步的試驗之前，應向蓄電瓶充電。（詳細情形應參看本章下文）0F 80 F 120 F讀 為1.282 實 際1.250 讀 為1.234圖4-15 校正比重讀數以適合各種溫度比重大於1.270時：當蓄電池的比重讀數大於1.270時（溫度校正後），雖然表現為過份充電，但它的狀況可能仍是很完美的。在使用中，比重應迅速回復到正常的1.2151.270範圍，需做進一步的試驗，以便更為確定蓄電瓶的狀態。同一蓄電瓶每格池室間的變化大於0.
33、050時：各個電瓶的比重差別大於50比重點（0.050）時，即顯示蓄電池的狀況不完美。這可能由於內在缺陷、短路、不適當的活化性、或過度使用而敗壞等原因，引起每格電池的電解液消耗量不相同所致。這樣的蓄電瓶通常應予已更換。表4-2 典型蓄電瓶在各種比重時的充電狀態比重讀數(溫度校正後) 充電狀態1.260 Sp.Gr. 100%充電1.230 Sp.Gr. 75%充電1.200 Sp.Gr. 50%充電1.170 Sp.Gr. 25%充電1.140 Sp.Gr. 有用的容量很小1.110 Sp.Gr. 已完全放電Sp.Gr.：Specific gravity需特別注意的是，比重讀數不一定能顯示蓄電
34、池的真實充電狀態。假如新進加過水，或因意外或洩漏而損失了硫酸，則讀數會顯示較真實情況為低的充電狀態。所以絕不能單獨用比重讀數來判斷蓄電瓶的情況。充電性能試驗1.檢查電瓶的正負極接頭，是否有氧化生鏽。2.將電瓶上的螺絲蓋掀開，以比重計測量比重，將其數據記錄。電瓶的比重在80 時，需不小於 1.125，否則得到的讀數不可靠。3.然後將電瓶內的電力消耗，並再測量其安培數及比重，將其數據記錄。4.記錄後將充電器的正負極，分別接於電瓶的正負極，並固定兩接頭。(即正極對正極，負極對負極) 如接錯了，電池會受損。5.開啟充電器電源，保持穩定的電壓，且與電瓶電位相同。旋轉充電電流旋鈕已調整適當充電率（Char
35、ging rate)：按以往經驗，有一慣例（Rule-of-thumb)，指示充電電流大小，為池室內的電極板數目之一半，如為15電板之池室，其充電電流只許7.5A。如多個電瓶以串聯方式充電時，則以電極板數目最少之電瓶為準，以標定充電流。或另一方法，充電電流為電池額定容量之7%，一般之電瓶容量約在40100Ah(安培小時)，若電瓶額定容量為50Ah，則以507%=3.5A的電流充電之。如多個電池以串聯方式充電時( 通常在電瓶側面會有標示，如12V50Ah，即為12伏特，容量為50安培小時)，則以額定容量最小之電流為準，來標定充電之電流）。6.在充電時間內，以一小時為一單位，每一小時測量一次比重及
36、電解液溫度，將其數據記錄之，依此類推，如隔 23 小時比重讀數不變，則表示電瓶已經充滿電了。電瓶的溫度需在70 到 90 之間，此時測量數據較準。充電時溫度不宜過高，溫度不宜超出110，否則將引起極板翹曲。超過110時，應立即降低電流。7.充電後，需確認池室內的電解液是否充足。8.將其記錄之數據以表格繪出，將可得到一曲線圖，即可完成此實驗。表4-3 實驗紀錄表時間溫度池室池室池室池室池室池室電解液比重平均時 間 (小 時 )比 重充電過程電解液比重變化曲線注意事項：(1)電瓶需用與它自己所生電流方向相反的外部電流充電。(2)電瓶再充電有兩種方法： 快速充電和慢速充電。(3)假如電瓶硫酸鹽化，則
37、需應用快充電機，但應減低充電率。(4)假如電瓶硫酸鹽化很嚴重而不能快速充電，則需用慢充電法。(5)如應用快速充電法，12伏特電瓶的充電率約為40 安培，而 6 伏特電瓶約為 70 安培。為確保充電完全，在快速充電法之後應再慢速充電一次。補充資料比重電瓶比較試驗（Specific gravity comparison test）（具有整塊上蓋的硬頂式蓄電瓶）具有整塊上蓋的硬頂式蓄電瓶試驗電壓時，不應每格電瓶試驗一次。所以下列的某些試驗方法，不能用於這種蓄電瓶。在具有整塊上蓋的蓄電瓶中，比較各格電池時，應用前面所述的方法，檢查每格的比重。於是比較各格的比重讀數，以判斷蓄電瓶的狀態。輕負荷電壓試驗應
38、用這種實驗作為一種快速檢驗，以比較每格電瓶的電壓。但這種試驗需於蓄電池充電之前施行，否則有缺陷的電瓶，可能顯示錯誤讀數而通過這一試驗，沒有被發現出來。具有整塊上蓋的蓄電瓶不能施行這種試驗，否則會毀壞上蓋。需應用前述“比重電池比較試驗”代替這種方法。輕負荷電壓試驗，係應用每一刻度為0.01伏特的低讀數伏特表，以很輕的負荷做試驗。程序如下：1.首先檢查每格電瓶的電解液面，如有必要，應用蒸餾水調整適當的液面。2.運轉啟動馬達三秒鐘，以便從蓄電瓶中移去表面充電（Surface Charge)(假如蓄電池沒有裝在機具上，可應用150安培的負荷。）假如引擎起動了，應立即使它停止。3.扭亮頭燈以使蓄電瓶具有
39、輕負荷（假如蓄電瓶沒有裝在機具上，可另裝接10安培的負荷。）4.一分鐘後，在頭燈或負荷仍舊加在蓄電瓶上的狀態之下，應用伏特表檢查每格電池的電壓。將試針跨在每格電池的正負極端子上。注意正確的電壓，但只需記住 最高和最低的電池讀數。5.判斷電瓶的電壓 假如全部電瓶的讀數都為1.95伏特或更高，且各格電瓶的差異小於0.05伏特（5格刻度），則這箱蓄電瓶的狀況應係良好且有滿充電( 如圖 4-16。 假如讀數在1.95伏特之上和之下兩方，且各格電瓶間的差異小於0.05伏特，則這箱蓄電池的狀況良好，但需要充電（圖4-17)。 假如任何一格電瓶的讀數為1.95伏特或更高，且各格電池間的差異為0.05伏特或更
40、高，則這箱蓄電池應予更換（圖4-18），應為它不是有缺陷或損壞，就是耗盡了不能再用。假如全部電池的讀數都小於1.95伏特，則這箱蓄電池的電壓太低，難於作正確的試驗（圖4-19 ）。應先做迅速充電（Boost charge），然後再做試驗。1.95各 隔 池 室 電 壓 差 異 小 於 0.5伏 特全 部 電 瓶 的 讀 數 都 為 1.95伏 特 或 更 高良 好 蓄 電 池 充 分 充 電蓄電池輕負荷試驗圖 4-16 全部電瓶的讀數都為1.95伏特或更高電 池 的 讀 數 在 1.95之 上 下 左 右良 好 蓄 電 池 需 要 充 電蓄電池輕負荷試驗 1.95各 隔 池 室 電 壓 差 異
41、 小 於 0.5伏 特圖 4-17 全部電瓶的讀數都為1.95伏特或更高一 格 或 多 格 電 池 的 讀 數 在 1.95或 更 高更 換 蓄 電 池蓄電池輕負荷試驗 1.95各 隔 池 室 電 壓 差 異 大 於 0.5伏 特圖 4-18 一格或多格電池的讀數在1.95或更高全 部 池 室 的 讀 數 在 1.95以 下1.95作 迅 速 充 電 後 再 檢 查太 低 不 能 試 驗圖 4-19 一格或多格電池的讀數在1.95或更高向所有額定為100安培小時或更小容量的12伏特蓄電池作迅速充電時，應以50安培20分鐘（包括6及12伏特）作迅速充電時，應以60安培30分鐘（即1800安培分）
42、行之。假如現有的充電機不能作60安培充電時，則作可能的最高率充電，直到蓄電池以充電1800安培分為止。例如你現有的充電機最高充電率為40安培45分鐘（40安培45分鐘=1800安培分）的充電率向蓄電池充電。假如在初次迅速充電之後，各格電池仍沒有上升到1.95伏特，可作第二次的迅速充電。假如電壓仍不能上升到1.95伏特，則應予換新。假如作迅數充電後良好，在回復使用前，更以慢充電方式（Slow charge method）作充分的再充電。預測蓄電池壽命新品蓄電池應是狀況良好，各格電池間的電壓差，幾乎為零或可忽略不計。但當使用幾個月或幾年後，各格電池間的電壓差就變大了。這應該算是正常現象，因為任何蓄
43、電池總會是要老化死亡的。然而，當各格電池間的最大電壓差達到0.05伏特時，則表示蓄電池已經耗盡了而需更換。上述的輕負荷電壓試驗，可以預測蓄電池何時會耗盡而死亡的時間。我們可以定期應用這種方式，量出蓄電池的耗損情形而預測它的最後壽期。高放電率試驗已知蓄電池在良好狀態時，可用比重試驗測量它的放電性能。然而這種試驗，無法顯示任何其他可能引起蓄電池性能不良的因素。為確認其具有向負荷輸送電流的能力，須作高放電率試驗，可以顯示蓄電池用其他方法無法查出的內部狀況。這種試驗，係用蓄電池高放電率試驗機（High discharge battery tester）施行（圖 4-20）。這種儀器原則上市一種高容量固
44、定或可便電阻器製成，通過這個電阻，蓄電池可以已知率放電。於是量取伏特表讀數並做比較，此時在負荷下的端子電壓，被用作性能的標準。在做這一試驗時，須具有下序各條件： 蓄電池比重在80時須不小於1.215，否則得到的讀數不可靠。 蓄電池溫度須在70到90之間。端子電壓並不維持恒定，但實際上當蓄電池溫度降落在這個範圍之下時，端子電壓也減小。例如：80時12伏特蓄電池在負荷狀態下，其端子電壓可能高到10.8伏特，而同宜蓄電池同樣負荷下，0時則只有8.4伏特。須注意的是，蓄電池安培小時容量通常都印在箱殼上。6伏特的蓄電池施行試驗時，加以兩倍其容量的固定負荷。12伏特的蓄電池則加以三倍其容量的固定負荷。整箱
45、蓄電池的試驗將高放電率試驗機與蓄電池連接，如圖 4-20 所示。須確認依照製造廠的說明進行試驗。在固定負荷下，使蓄電池放電約20秒鐘，再讀出其端子電壓。假如蓄電池係在圓滿狀態，則6伏特蓄電池的端子電壓讀數應維持 4.5伏特以上，12伏特蓄電池應在 高 放 電 率 試 驗 機蓄 電 瓶圖4-20 連接在蓄電瓶上的高放電率試驗機+負 荷 -+-蓄 電 瓶伏 特 表 (兩 試 針 )圖4-21 每格池室的高放電率試驗9 伏特以上。假如端子電壓下降低於此值，則蓄電池應有缺陷，否則就是沒有向比重試驗所示比重讀數時一樣的滿充電。為確認蓄電池的狀況，首先須小心地充電，然後重作試驗。每格電池的試驗假如整箱蓄電
46、池的高放率試驗，對蓄電池狀態發生疑問，則須作每格電池試驗（cell test）凡電池連接現暴露在外的蓄電池都應如此。這種試驗，是在負荷狀態下檢查每格電池的電壓，與輕負荷試驗相同。但在這種試驗中，用於整箱蓄電池的固定負荷，現在用到每格電池。又作這種試驗所用的高放電率電池試驗機，須具有低讀數伏特表。將伏特表的試針跨觸於任一格電池的正負極端子上（圖4-21）。注意電壓讀數，並以同樣方式將試針跨觸在其他各格電池的端子上。各格電池間電壓讀數的差異偌大於0.20伏特，就表示蓄電池可能有電氣缺陷。為確認起見，應小心地再向蓄電池充電後重複試驗。倘仍不能消除這種差異，則須更換蓄電池(如表4-4)。表4-4蓄電瓶
47、試驗表試驗結果 狀況 正確處理方式比重試驗比重在1.2151.270 之間 已充電 作高放電率試驗比重低於1.215 已充電 再充電;作高放電率試驗各格電池間的比重差異大於50比重點（0.050）電池內部短路酸液流失蓄電池老舊更換輕負荷試驗各格電池間的電壓差異大於0.050伏特電池內部短路電池內部硫酸鹽化電池老舊更換高放電率試驗*最小端子電壓：4.5伏特（6伏特蓄電池）9.0伏特（12伏特蓄電池）已放電蓄電池老舊再充電更換*安培負荷應等於2安培小時率（6伏特蓄電池）及3安培小時率（12伏特蓄電池）蓄電池充電蓄電池可以產生的電流量，為它內部能發生的化學反應量所限制。由於缺陷或長期使用，內部的化學
48、反應結束，則這箱蓄電池叫做已經放電了而不能再產生電流。此時可用外來的直流電源，朝它流出電流的反對方向流入而再充電。當放電時，+充 電 機充 電 時 電 流反 方 向 流 動+負 荷放 電 時 電 流流 動 方 向 圖4-22 蓄電瓶充放電時的電流流動電流從蓄電池正極端子流出，經過電路，再從負極端子流回蓄電池中（圖4-22）。在蓄電池中，電流係從負極流向正極。向蓄電池再充電時，電流流動的方向則相反，如圖所示。在蓄電池中恢復了化學能而變成活性化狀態。於是蓄電池變成充電了，已被再產生電流。充放電時，蓄電池內部所發生的化學作用，在本章上文已經說明了。蓄電池再充電的方法有二：快充電（Fast charg
49、ing）慢充電（Slow charging）狀態完美但需再充電的蓄電池，可以接受大量的充電電流，而沒有不良影響。這種蓄電池可用蓄電池快充電機（Battery fast charger）以高充電率快速地充電。然而，硫酸鹽化了的蓄電池則不能接受高充電率電流，否則可能招致損壞。因為蓄電池再硫酸鹽化狀態時，增加了電流流入的電阻，高充電率電流通過這樣的電阻，會產生熱，使極板彎曲，使電液沸騰，最後損毀了隔板。並且上蓋、通氣帽、或箱殼等，也可能損壞或變形。這種狀態的蓄電池，須經過長時間以低充電率充電，極板上所形成的硫酸鹽，會逐漸分解而恢復正常充電後的狀態。電液的溫度，絕不可熱到120以上。假如蓄電池硫酸鹽化了，使用快充電機而減少充電率，及施行慢充電。詳情參看本章前面”硫酸鹽化的蓄電池” 一節所述。快充電快充電係短時間對蓄電池予以高充電率電流。將快充電機與蓄電池連接，確實依照製造廠對使用這種充電機的說明辦理。首先拆卸蓄電池蓋，必要時，在每格電池中加以蒸餾水到製造廠所介紹的液面高度。對6伏特蓄電池充電時，調整充電率約為70安培，12伏特蓄電池約為40安培，調整妥善後
