2. 蓄电池基础原理
轨道车辆上的蓄电池并不是"主电源"，而是辅助供电与应急保障电源：在受电弓/第三轨供电正常时，它承担控制回路、照明、通信等低压负载的稳压与滤波；在供电中断时，它要在规定时间内维持应急照明、广播、车门控制、信号与通信设备工作，并支撑柴油车或工程车的起动。理解铅酸与镉镍两类蓄电池的电化学本质、结构差异和参数含义，是后续检测、维护与故障判断的基础。
一、两类电池的电化学原理
铅酸蓄电池的正极为二氧化铅（PbO₂），负极为海绵状铅（Pb），电解液为稀硫酸（H₂SO₄）。放电时，两极活性物质与硫酸反应生成硫酸铅（PbSO₄），电解液中的硫酸被消耗、水增多，密度下降；充电时反应逆向进行，硫酸铅被还原为PbO₂和Pb，硫酸重新生成。其总反应可写为：
放电：PbO₂ + Pb + 2H₂SO₄ → 2PbSO₄ + 2H₂O
充电：2PbSO₄ + 2H₂O → PbO₂ + Pb + 2H₂SO₄由此可得两个重要工程结论：一是电解液密度随荷电状态（SOC）变化，可用密度计粗判SOC；二是放电过程中电解液密度下降、冰点上升，低温环境下亏电电池更易结冰损坏。
镉镍蓄电池正极为氢氧化镍（NiOOH），负极为金属镉（Cd），电解液为氢氧化钾（KOH）或氢氧化钠碱性溶液。放电时NiOOH被还原为Ni(OH)₂，Cd被氧化为Cd(OH)₂；充电时反向恢复。总反应为：
放电：2NiOOH + Cd + 2H₂O → 2Ni(OH)₂ + Cd(OH)₂
充电：2Ni(OH)₂ + Cd(OH)₂ → 2NiOOH + Cd + 2H₂O与铅酸不同，镉镍电池的电解液主要起离子导电作用，并不参与总反应消耗，因此其密度和液位在充放电循环中基本稳定，不能用密度判断SOC；同时其低温性能、耐过充过放能力和循环寿命通常优于铅酸，但存在"记忆效应"和镉污染问题，废旧电池必须按危险废物回收。
二、结构组成对比
铅酸蓄电池由正负极板、隔板、电解液、电池槽和汇流排/极柱组成。轨道车辆常用阀控式（VRLA）铅酸电池，采用AGM隔板吸附电解液或胶体电解液，实现贫液式密封，充电时产生的气体在内部复合，减少补水维护。开口式（富液式）电池则需定期检查液位并补加蒸馏水。
镉镍蓄电池由正负极板（烧结式、袋式或纤维式）、隔膜、碱性电解液、钢质或塑料电池槽及注液口/透气塞组成。袋式极板机械强度高、耐振动，常见于轨道交通；烧结式极板大电流性能好。镉镍电池通常为开口或半密封结构，维护中需关注液位、电解液碳酸盐化程度和极板硫化/镉迁移。
三、关键性能参数及其工程含义
选型、检测与判废都围绕一组参数展开，理解其定义比记住数值更重要。
| 参数 | 含义 | 铅酸典型值（示例） | 镉镍典型值（示例） |
|---|---|---|---|
| 标称电压 | 单体的基准电压 | 2 V/单体 | 1.2 V/单体 |
| 额定容量 | 规定放电条件下的安时数 | 以C₁₀或C₂₀标定 | 以C₅标定 |
| 充电终止电压 | 恒压充电上限 | 2.40～2.45 V/单体（25℃） | 1.45～1.55 V/单体 |
| 放电终止电压 | 防止过放的门槛 | 1.75～1.80 V/单体 | 1.00～1.10 V/单体 |
| 自放电率 | 静置容量损失 | 约3%/月 | 约15%～25%/月 |
| 温度系数 | 电压随温度的变化 | 约−3～−4 mV/℃/单体 | 约−2～−3 mV/℃/单体 |
表中数值为教学示例，实际应以电池厂家技术手册和车辆检修规程为准。需要特别说明的是：容量标定条件必须与放电率一致。同一只电池，10小时率（C₁₀）放出的安时数明显大于1小时率（C₁）放出的安时数，若用C₁₀的额定值去核对C₁放电的实测结果，会误判为容量不足。轨道车辆应急负载多为恒功率或恒流放电，核对容量时应按实际放电电流换算到对应放电率。
四、从参数到现场判断
以一组48 V阀控铅酸电池（24只2 V单体串联）为例：满电静置后测得整组电压约51.2 V，折合2.13 V/单体，属正常浮充后状态；若某只单体在浮充状态下仅1.95 V，而其余单体在2.25 V左右，则该单体可能已硫化或内部短路，需单独均充或更换。对镉镍电池组，满电后静置电压约1.35～1.40 V/单体，若某单体长期低于1.0 V且充电后不回升，多为电解液干涸或极板老化。
掌握上述原理后，后续的充电方法选择、容量核对性放电、内阻测试与故障诊断才有依据：铅酸电池的"欠充硫化"和"过充失水"是两类相反失效模式，镉镍电池的"记忆效应"和"电解液碳酸盐化"则决定了它需要定期深放和换液。参数不是孤立数字，而是电化学反应在端子上的表现。