蓄电池的原理和维护管理7
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蓄电池工作原理
蓄电池是一种能够将化学能转化为电能,并在需要时将电能反转回化学能进行储存的设备。
它由正负两极的电极和负极间的电解质组成。
蓄电池工作的原理可以分为充电和放电两个过程。
在充电过程中,外部电源施加在蓄电池的正负极上,使得正极电流流入电池,负极电流流出电池。
同时,在蓄电池内部发生的电化学反应导致电池内部的化学能增加,即将外部电源提供的电能转化为化学能并储存起来。
充电过程中,正极电极可能会发生氧化反应,负极电极可能会发生还原反应。
在放电过程中,蓄电池不再接受外部电源的供电,而是将之前储存的化学能转化为电能输出。
电池的正负极连接外部负载,通过电解质中的离子传输以及正负极上的电化学反应,产生电流供给负载使用。
放电过程中,正极电极可能会发生还原反应,负极电极可能会发生氧化反应。
当蓄电池放电完毕后,化学能已经完全转化为电能,电池无法再继续输出电能。
若继续将外部电源连接到蓄电池上进行充电,则可以将之前消耗的电能重新转化为化学能储存起来。
总之,蓄电池通过正负两极间的化学反应,将化学能转化为电能,并在需要时将电能反转回化学能进行储存,实现了电能的储存与释放。
这使得蓄电池成为了广泛应用于移动设备、电动车辆等领域的重要能源供应设备。
蓄电池的正确使用和维护(总2页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除摘要:蓄电池是变电站直流系统的一个重要组成部分,蓄电池在供电可靠性保障和提高方面起到了十分重要的作用,现阶段使用较为广泛的蓄电池主要是全密封铅酸蓄电池,这类蓄电池具有免维护的优点,但相应地,电池密封也给蓄电池的日常维护和巡视带来较大困扰。
关键词:蓄电池;正确维护;使用1 影响蓄电池正常使用寿命的因素(主要指免维护的铅酸蓄电池)1.1 运行环境温度因素。
周围运行环境温度较高是影响蓄电池正常使用寿命的重要因素,大部分蓄电池的生产厂家要求蓄电池的正常运行环境温度应在15~20℃之间,蓄电池在正常使用时,随着周围环境温度的升高,蓄电池的放电能力也会得到相应提高,但是若周围环境温度超过25℃时,温度每升高10℃,蓄电池的正常使用寿命就会减半。
1.2 蓄电池的过度放电。
对蓄电池来讲,被过度放电也是影响蓄电池正常使用寿命的另一个重要因素。
这种现象主要发生在变电站交流电源停电以后,使用蓄电池作为负载的供电电源期间。
当蓄电池被过度放电时,尤其是当蓄电池过度放电到输出电压接近零时,会导致电池内部电解液中大量的硫酸铅被吸附到电池内部阴极导体的表面,导致电池阴极发生“硫酸盐化”现象。
由于硫酸铅属于绝缘体,在阴极导体表面大量形成会对电池的充、放电性能产生不利的影响,在阴极导体表面形成的硫酸铅越多,蓄电池的内阻将变得越大,电池的性能就会越差,使用寿命就缩短。
1.3 板栅腐蚀程度。
板栅的腐蚀,也是影响蓄电池正常使用寿命的重要因素。
在蓄电池开路的状态下,蓄电池内部阴极导体铅合金与活跃的二氧化铅直接接触,并且共同浸泡在硫酸溶液中,它们各自与硫酸溶液建立起不同的电极电位。
正常使用过程中,蓄电池正极栅板会不断溶解,特别是在蓄电池过度充电情况下,正极由于发生析氧反应,h2o被消耗,h+不断增加,从而导致正极附近溶液ph值下降,板栅的腐蚀速率增加。
学方程式是:综上所述,正极产生的氧气可在负极形成逆反应并还原成水免蓄电池内部能量的损失,所以,为保证上述反应的体系能够充分发挥作用,电池被设计成为密封结构,也就是常说的阀控式密封铅酸蓄(VRLA蓄电池)。
VRLA蓄电池性能分析容量特性VRLA蓄电池的容量标称值以安时数(Ah)表示电池放电到规定终止电压的时间的乘积。
其安时数越大也就越大。
但是对每一块使用中的蓄电池来说,个固定的值,因为标称值是指定在0.1倍标称值(流强度下放电得到的容量值。
例如,100Ah的蓄电池按急剧下降造成的,如图1所示。
图112V VRLA蓄电池放电特性曲线充放电特性及环境因素蓄电池的充、放电也有其自身的规律,仍以某厂家提供的池技术参数进行说明。
25℃时,12V系列蓄电池浮充充电电压为初始充电电流为0.1CA(10A),充电24小时即可充足充电电流值连续3h无变化,表明电池已充足电上次储存的电量完全放光)的蓄电池为例,最初的充电电流规定0.1CA,例如对于100Ah的蓄电池的充电电流为段蓄电池电压逐渐升高,8小时后蓄电池电压基本达到最大时充入的电量还不到80%,想要充满至少还要继续小电流充电如果此后的充电电流不是足够小,极板和电解液之间的表面就会形成高浓度硫酸层,导至蓄电池电压虚高,无法充满,如图2所示图212V VRLA蓄电池充电曲线作者简介:姜俊斐(1983—),男,内蒙古人,中国民用航空呼伦贝尔空中交通管理站工程师,研究方向为民航通导、监视方向。
Science&Technology Vision科技视界姻制度仍然是建立在封建制度基础之上。
312V VRLA 蓄电池不同温度下的放电特性曲线使用寿命蓄电池的使用寿命一般可简单的定义为:蓄电池衰老到原有容量即为寿命终止。
电池维护规程中规定,当电池容量小于额定容,该电池可以申请报废。
否则当电池容量不足对该电池的性能没有明确了解时,一旦交流停电就很容易造成用电系统供电中断的事故。
蓄电池的工作原理蓄电池是一种能够将电能转化为化学能并储存起来的装置,它在现代社会中扮演着非常重要的角色。
蓄电池被广泛应用于各种设备和系统中,如汽车、手机、笔记本电脑、太阳能发电系统等。
蓄电池的工作原理是基于化学反应的,它能够在电池充电时将电能转化为化学能,然后在需要时将化学能转化为电能供给外部设备使用。
蓄电池的基本结构包括正极、负极、电解质和隔膜。
正极和负极通常由不同的化学物质组成,它们之间通过电解质和隔膜隔开。
当蓄电池充电时,正极和负极之间会发生化学反应,将电能转化为化学能储存在电池中。
而当电池需要释放能量时,化学能会再次转化为电能,从而为外部设备提供电力。
蓄电池的工作原理可以通过不同类型的电池来加以解释。
目前常见的蓄电池类型包括铅酸蓄电池、镍镉蓄电池、镍氢蓄电池、锂离子蓄电池等。
这些不同类型的蓄电池在工作原理上有所不同,但都是基于化学反应来实现能量的转化和储存。
铅酸蓄电池是最常见的一种蓄电池类型,它的工作原理是通过正极的氧化还原反应和负极的氢气析出反应来实现能量的储存和释放。
在充电时,正极上的二氧化铅会被还原为铅,而负极上的氢气会被氧化为水。
而在放电时,这些反应会逆转,从而释放出储存的能量。
镍镉蓄电池和镍氢蓄电池的工作原理也是基于正极和负极之间的化学反应。
镍镉蓄电池使用氢氧化镍作为正极材料,氢氧化镉作为负极材料,而镍氢蓄电池则使用氢氧化镍和氢氧化钴作为正极材料,氢氧化镍和氢氧化镍钴锂作为负极材料。
在充电时,正极和负极之间会发生氧化还原反应,将电能转化为化学能储存在电池中。
而在放电时,化学能会再次转化为电能,从而为外部设备提供电力。
锂离子蓄电池是目前应用最广泛的一种蓄电池类型,它的工作原理是基于锂离子在正极和负极之间的迁移。
在充电时,锂离子会从正极迁移到负极,同时伴随着电子的流动,从而将电能转化为化学能储存在电池中。
而在放电时,锂离子会再次从负极迁移到正极,伴随着电子的流动,从而释放储存的能量。
蓄电池基础知识目录1. 蓄电池基础知识概述 (3)1.1 蓄电池的基本概念 (4)1.2 蓄电池的作用和分类 (5)1.3 蓄电池的历史和发展 (6)2. 蓄电池的工作原理 (7)2.1 化学电池的工作原理 (8)2.2 蓄电池的充放电过程 (10)2.3 蓄电池的能量转换 (11)3. 蓄电池的种类与特性 (12)3.1 铅酸蓄电池 (14)3.1.1 铅酸蓄电池的结构 (15)3.1.2 铅酸蓄电池的优点与缺点 (16)3.2 镍镉蓄电池 (18)3.2.1 镍镉蓄电池的结构和工作原理 (19)3.2.2 镍镉蓄电池的优缺点 (20)3.3 镍氢蓄电池 (21)3.3.1 镍氢蓄电池的结构和工作原理 (22)3.3.2 镍氢蓄电池的优缺点 (23)3.4 锂离子蓄电池 (25)3.4.1 锂离子蓄电池的结构和工作原理 (26)3.4.2 锂离子蓄电池的优缺点 (28)3.5 其他类型的蓄电池 (29)3.5.1 钠硫电池的工作原理和特性 (30)3.5.2 液流电池的工作原理和特性 (31)4. 蓄电池的选型与应用 (33)4.1 蓄电池选型依据 (34)4.2 蓄电池在电力系统中的应用 (35)4.3 蓄电池在通信系统中的应用 (36)4.4 蓄电池在交通运输中的应用 (37)4.5 蓄电池在家庭储能系统中的应用 (38)5. 蓄电池的维护与寿命管理 (40)5.1 蓄电池的充放电管理 (40)5.2 蓄电池的维护技巧 (42)5.3 蓄电池的故障诊断与排除 (43)5.4 蓄电池的更换与报废 (44)6. 蓄电池的安全与环保 (45)6.1 蓄电池的安全注意事项 (46)6.2 蓄电池的爆炸和火灾预防 (47)6.3 蓄电池的回收与环保 (48)7. 蓄电池的技术发展趋势 (49)7.1 高能量密度蓄电池的研究 (51)7.2 低成本蓄电池的开发 (52)7.3 快速充电技术的发展 (53)7.4 蓄电池回收利用技术进步 (55)1. 蓄电池基础知识概述蓄电池是一种能够将化学能转化为电能的装置,广泛应用于各种电子设备、交通工具和储能系统中。
变电站蓄电池的运行与维护分析一、蓄电池的运行原理变电站蓄电池是通过化学反应将电能储存到电化学电池中,当电网出现故障时,蓄电池能够迅速提供电能,用以保障电网的正常运行。
蓄电池的运行原理主要是依靠正极和负极之间的化学反应来释放和储存电能。
保证蓄电池的正常运行,需要对其进行定期的检测和维护。
1. 管理人员的培训变电站蓄电池的运行管理需要有专业的人员进行操作和监管。
需要对蓄电池管理人员进行专业的培训,使其熟悉蓄电池的运行原理、常见故障及处理方法等知识,从而保证蓄电池的安全运行。
2. 定期检测定期对蓄电池进行检测是保证其正常运行的重要手段。
包括对蓄电池的电压、电流、温度等参数进行监测,发现异常情况及时处理,以防止蓄电池的故障对电网造成影响。
3. 温度控制蓄电池在运行时会有一定的热量产生,过高的温度会影响蓄电池的寿命和性能,甚至引发安全事故。
需要对蓄电池的温度进行控制,采取降温措施,保持蓄电池在适宜的温度范围内运行。
4. 充放电管理蓄电池的充放电管理直接影响其寿命和性能。
通过科学合理的充放电控制,可以延长蓄电池的使用寿命,提高其性能。
需要对充放电过程进行监控和管理,确保蓄电池的充放电过程正常稳定。
三、蓄电池的维护方法1. 清洁蓄电池在运行过程中会产生一定的气体和蒸汽,长期积累会形成蓄电池表面的污垢,影响蓄电池散热和充放电效率。
定期对蓄电池进行清洁是保证其正常运行的重要方式。
2. 添加水蓄电池在充放电过程中会逐渐耗尽水分,因此需要定期检查并添加蒸馏水,以保持蓄电池内部的湿度,延长其使用寿命。
3. 定期充电蓄电池如果长期不使用,会出现自放电现象,导致电能损失。
对于长期不使用的蓄电池,需要定期进行充电,以保证其电能存储的性能。
4. 定期维护四、蓄电池运行与维护需注意的问题1. 安全问题蓄电池在运行过程中会产生氢气和硫化氢等有害气体,一旦泄漏易引发爆炸事故。
在蓄电池的运行和维护过程中,需要注意安全防护措施,确保管理人员的安全。
蓄电池充放电维护方案(总14页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--蓄电池充放电维护一、蓄电池充放电维护的概论二、IEEE1188之相关规定三、中国移动公司电源维护规程四、蓄电池维护方案一、蓄电池充放电维护的概论1、电源维护的必要性在电力和通信企业中,各种通信设备必须有交流或直流电源供给,方能完成通信工作。
蓄电池可以将电能转换为化学能而储存起来,在用电时再将化学能转变为电能,是一种供电方便、安全可靠的直流电源。
它具有较稳定的电压和较大的容量;蓄电池可与整流模块并联浮充供电,也可以作为市电中断时的备用电源,它不受市电突然中断影响,因此,一直在通信系统得到了十分广泛的应用。
如:浮充供电、事故照明、信号指示、摇控、油机发电机组和汽车等的起动点火等都离不开蓄电池。
因此,作为储能装置的各种蓄电池在通信电源系统中是直流供电系统的重要组成部分,蓄电池在电信企业中的重要性越加显明。
蓄电池使用得好坏,对于能否保证通信的安全可靠关系极大,而且对于蓄电池的使用寿命有直接影响。
维护蓄电池要保证使它经常处于良好可靠的状态,在任何情况下应保证供电不中断。
对蓄电池运行和维护的基本要求是:要使蓄电池经常处于充分充满的状态,而又不产生过充电,在单独向主机供电时,应放出额定容量的80%以上。
阀控式密封蓄电池因为有突出的特点已被广泛应用,但在制造和运行中也还存在着一些值得注意的问题,应时刻牢记它决不是"免维护"电池。
为此,在1994年2月22日,原邮电部电信总局(1994)108号文下发各省,指出目前装有安全阀的阴极吸收式密封铅酸蓄电池,不是"免维护"蓄电池(称为阀控式密封蓄电池),不要被"免维护"所误导。
2、充放电维护的必要性对于蓄电池维护,最常用的方法就是放电试验,采取用实际负载进行蓄电池的核对放电维护存在着一些风险性,并且一次放电试验的时间很长,维护人员的劳动强度很大,容易造成疲劳工作降低工作质量. 建议采用先进的智能放电仪表进行每年一次的核对放电试验,由于智能仪表简单易操作,有各方面的安全自动保护功能和高测试精度,所以可大大降低维护人员的劳动强度,提高工作质量.在铅酸蓄电池的使用中,如果蓄电池组长时间处于浮充或闲置等相对静止状态,蓄电池极板上活性物质的活性就会下降,使容量逐渐降低,从而影响蓄电池的寿命,所以保持蓄电池处于动态的活性状态是蓄电池维护的重中之重。
蓄电池的日常维护蓄电池是很多电子设备的重要组成部分,它们提供了稳定的电源,使得我们的生活和工作更加便利。
但是,蓄电池也需要定期维护,以确保它们的正常运行和延长它们的使用寿命。
本文将介绍蓄电池的日常维护方法,帮助您更好地管理您的电子设备。
一、检查电池连接蓄电池连接的紧密度对于电池的性能有着重要的影响。
如果电池连接不紧密,电池的电量可能会泄漏,从而导致电池寿命的缩短。
因此,您应该定期检查电池连接是否紧密,并确保电池连接的螺钉没有松动。
二、清洁电池电池在使用过程中会积累灰尘和污垢,这些污垢会影响电池的性能。
因此,您应该定期清洁电池。
您可以使用软布或刷子轻轻擦拭电池表面,以去除表面的污垢。
您也可以使用温水和肥皂清洁电池,但是需要注意不要让水进入电池内部。
三、检查电池液位蓄电池的液位对于电池的性能有着重要的影响。
如果电池液位过低,电池的电量可能会下降,从而影响电池寿命。
因此,您应该定期检查电池液位,并确保液位在适当的范围内。
如果电池液位过低,您可以添加适量的蒸馏水,但是需要注意不要添加过多。
四、充电电池蓄电池需要定期充电,以确保电池的电量充足。
您可以使用电池充电器对电池进行充电,但是需要注意不要过度充电。
过度充电会导致电池内部的化学反应过度,从而影响电池寿命。
五、替换电池蓄电池的寿命是有限的,一旦电池寿命到期,您需要替换电池。
通常情况下,电池的寿命为2-3年左右。
如果您发现电池的性能下降或者电池无法充电,那么就需要考虑替换电池了。
六、安全注意事项在进行蓄电池维护的过程中,需要注意电池的安全。
首先,不要在电池周围吸烟或使用明火。
其次,不要将电池暴露在高温或者低温环境下,因为这会影响电池的性能。
最后,不要将电池丢弃在火源或者水中,因为这会导致电池爆炸或者泄漏。
结论蓄电池的日常维护是确保电子设备正常运行和延长电池寿命的重要步骤。
通过定期检查电池连接,清洁电池,检查电池液位,充电电池和替换电池,可以保证电池的正常运行。
变电站直流系统蓄电池运行与维护摘要:在直流系统中蓄电池是非常重要的部分,它在变电站系统中用途比较大。
一般的蓄电池都处在备用浮充电状态,在交流电出现失电情况时,蓄电池会给发生事故的符合线路提供能量。
在变电站中,供电系统一般都是直流电源。
直流电源系统对于蓄电池的作用比较大,在变电站设备进行通信、分合闸操作、设备电源调整、自动装置操作中,可以实现电源事故照明。
所以,蓄电池组在直流电源中可以保证变电站更好的运行。
关键词:直流系统;变电站;蓄电池;维护和运行1 变电站蓄电池的工作原理充电和放电是蓄电池工作过程的两个重要部分,其中充电可以为蓄电池储备能量,而放电则是提供电的一个过程,由于在变电站中经常使用的VRLA蓄电池时常处于浮充的状态,所以过程当中不需要调整酸碱度和添加电解液,方便人们的使用。
2 蓄电池运行中的常见问题2.1运行环境温度过高蓄电池的运行环境温度过高对其使用寿命有很大影响,环境温度升高将加剧蓄电池正、负极板的腐蚀情况,硫酸盐化严重,同时也将增加其内部水分的消耗,使得电解液干涸,从而缩短蓄电池的循环使用寿命。
阀控式铅酸蓄电池的容量会随着温度的升高而减少,在25℃以上时,每升高6~10℃蓄电池的容量将会减少一半。
因此,必须根据环境温度的变化合理地调整蓄电池组的充电电压,一般每升高1℃,充电电压应下降2~4mV。
同时应保证蓄电池室的良好通风,必要时应使用空调设备,以控制蓄电池室的温度保持在20℃~25℃以内,达到最佳工作状态。
2.2蓄电池长期处于浮充电状态阀控式铅酸蓄电池若长期处于浮充电状态下,只充电而不放电,将会造成蓄电池的正极板钝化,使蓄电池内阻增大,电池容量大幅下降。
同时由于正极的析氧反应,将会导致蓄电池内部水分的消耗与氢离子的增加,从而加速栅板腐蚀,缩短蓄电池的使用寿命。
浮充电压应选择适当,不能过高或过低。
过高的浮充电压会使得蓄电池处于过充电状态,有可能造成蓄电池的缓慢失水。
而过低的浮充电压会使得浮充电流减小,从而相对地延长充电时间,长此以往,将有可能造成电极的硫酸盐化。
蓄电池的使用与维护要求蓄电池是一种储存电能的设备,广泛应用于各种领域。
正确的使用和维护蓄电池可以延长其使用寿命,提高效率。
本文将介绍蓄电池的使用与维护要求。
一、正确使用蓄电池1. 充电:在使用蓄电池之前,首先需要进行充电。
充电时间应根据蓄电池的容量和使用要求来确定,一般情况下,充电时间不宜过长或过短。
充电时应使用合适的充电器,避免过度充电或过快充电,以防止蓄电池发生过热或损坏。
2. 放电:在使用蓄电池时,应根据需要合理安排放电时间和放电量。
过度放电会导致蓄电池容量减小,影响其使用寿命。
因此,应避免长时间放电和过度放电,及时充电以保持蓄电池的正常工作状态。
3. 温度控制:蓄电池的性能与环境温度密切相关。
过高或过低的温度都会影响蓄电池的性能和寿命。
因此,在使用蓄电池时,应尽量避免暴露在极端温度下,并保持适宜的工作温度范围。
4. 防止短路:蓄电池在使用过程中应避免发生短路。
短路会导致电流过大,可能引发火灾等安全事故。
因此,使用蓄电池时要注意避免蓄电池与导电物体直接接触,并定期检查蓄电池连接线路是否正常。
二、蓄电池的日常维护1. 清洁保养:定期清洁蓄电池的外壳和连接端,以防止灰尘、腐蚀物等对蓄电池的损害。
清洁时应使用干净的布或刷子,避免使用湿润的工具,以防止进水导致短路。
2. 检查电压:定期检查蓄电池的电压,以确保其工作状态正常。
电压过高或过低都可能导致蓄电池故障或损坏。
如果发现电压异常,应及时进行维修或更换。
3. 液位检查:对于液体蓄电池,应定期检查电解液的液位。
如果液位过低,应及时添加蒸馏水或电解液,以保持蓄电池的正常运行。
但要注意不要过度添加,以免溢出。
4. 定期充放电:定期对蓄电池进行充放电,可以提高其电池活性,延长使用寿命。
充放电时应按照蓄电池的规定进行操作,避免过度充电或过度放电。
5. 定期检查:定期对蓄电池进行全面检查,包括外观、连接线路、接触件等。
如发现损坏、腐蚀、松动等问题,应及时修复或更换。
蓄电池的原理和维护管理一、阀控式铅酸蓄电池的定义阀控式铅酸蓄电池的英文名称为Valve Regulated Lead Battery(简称VRLA电池),其基本特点是使用期间不用加酸加水维护,电池为密封结构,不会漏酸,也不会排酸雾,电池盖子上设有单向排气阀(也叫安全阀),该阀的作用是当电池内部气体量超过一定值(通常用气压值表示),即当电池内部气压升高到一定值时,排气阀自动打开,排出气体,然后自动关阀,防止空气进入电池内部。
二、阀控式铅酸蓄电池的基本原理阀控式铅酸蓄电池的电化学反应原理阀控式铅酸蓄电池的电化学反应原理就是充电时将电能转化为化学能在电池内储存起来,放电时将化学能转化为电能供给外系统。
其充电和放电过程是通过电化学反应完成的,电化学反应式如下:从上面反应式可看出,充电过程中存在水分解反应,当正极充电到70%时,开始析出氧气,负极充电到90%时开始析出氢气,由于氢氧气的析出,如果反应产生的气体不能重新复合得用,电池就会失水干涸;对于早期的传统式铅酸蓄电池,由于氢氧气的析出及从电池内部逸出,不能进行气体的再复合,是需经常加酸加水维护的重要原因;而阀控式铅酸蓄电池能在电池内部对氧气再复合利用,同时抑制氢气的析出,克服了传统式铅酸蓄电池的主要缺点。
阀控式铅酸蓄电池的氧循环原理阀控式铅酸蓄电池采用负极活性物质过量设计,AG或GEL电解液吸附系统,正极在充电后期产生的氧气通过AGM或GEL空隙扩散到负极,与负极海绵状铅发生反应变成水,使负极处于去极化状态或充电不足状态,达不到析氢过电位,所以负极不会由于充电而析出氢气,电池失水量很小,故使用期间不需加酸加水维护。
阀控式铅酸蓄电池氧循环图示如下:可以看出,在阀控式铅酸蓄电池中,负极起着双重作用,即在充电末期或过充电时,一方面极板中的海绵状铅与正极产生的O2反应而被氧化成一氧化铅,另一方面是极板中的硫酸铅又要接受外电路传输来的电子进行还原反应,由硫酸铅反应成海绵状铅。
在电池内部,若要使氧的复合反应能够进行,必须使氧气从正极扩散到负极。
氧的移动过程越容易,氧循环就越容易建立。
在阀控式蓄电池内部,氧以两种方式传输:一是溶解在电解液中的方式,即通过在液相中的扩散,到达负极表面;二是以气相的形式扩散到负极表面。
传统富液式电池中,氧的传输只能依赖于氧在正极区H2S04溶液中溶解,然后依靠在液相中扩散到负极。
如果氧呈气相在电极间直接通过开放的通道移动,那么氧的迁移速率就比单靠液相中扩散大得多。
充电末期正极析出氧气,在正极附近有轻微的过压,而负极化合了氧,产生一轻微的真空,于是正、负间的压差将推动气相氧经过电极间的气体通道向负极移动。
阀控式铅蓄电池的设计提供了这种通道,从而使阀控式电池在浮充所要求的电压范围下工作,而不损失水。
对于氧循环反应效率,AGM电池具有良好的密封反应效率,在贫液状态下氧复合效率可达99%以上;胶体电池氧再复合效率相对小些,在干裂状态下,可达70-90%;富液式电池几乎不建立氧再化合反应,其密封反应效率几乎为零。
阀控式铅酸蓄电池的基本结构构成阀控铅酸蓄电池的主要部件是正负极板、电解液、隔膜、电池壳和盖、安全阀,此外还一些零件如端子、连接条、极柱等。
阀控式铅酸蓄电池的设计1 板栅合金的选择参加电池反应的活性物质铅和二氧化铅是疏松的多孔体,需要固定在载体上。
通常,用铅或铅基合金制成的栅栏片状物为载体,使活性物质固定在其中,这种物体称之为板栅。
它的作用是支撑活性物质并传输电流。
1.1正板栅合金阀控电池是一种新型电池,使用过程中不用加酸加水维护,要求正板栅合金耐腐蚀性好,自放电小,不同厂家采用的正板栅合金并不完全相同,主要有:铅—钙、铅—钙—锡,铅—钙—锡—铝、铅—锑—镉等。
不同合金性能不同,铅—钙。
铅—钙—锡合金具有良好的浮充性能,但铅钙合金易形成致密的硫酸铅和硫酸钙阻挡层使电池早期失效,合金抗蠕变性差,不适合循环使用。
铅-钙-锡-铝、铅-锑-镉各方面性能相对比较好,既适合浮充使用,又适合循环使用。
1.2负板栅合金阀控电池负板栅合金一般采用铅-钙合金,尽量减少析氢量。
2板栅厚度正极板厚度决定电池寿命,极板厚度与电池预计寿命的关系见下表:3铅酸蓄电池设计上正负极活性物质利用率一般按30—33%计算,正负极活性物质比例为1:1,实际应用中,负极活性物质利用率一般比正极高,对于阀控铅酸蓄电池,考虑到氧再化合的需要,负极活性物质设计过量,一般宜为1:1.0—1.2。
4 隔膜的选择阀控铅酸蓄电池中隔膜采用的是玻璃纤维棉,应该具有如下特征:①优良的耐酸性能和抗氧化能力;②厚度均匀一致,外观无针孔、无机械杂质;③孔径小且孔率大;④优良的吸收和保留电解液能力;⑤电阻小;⑥具有一定的机械强度,以保证工艺操作要求;⑦杂质含量低,尤其是铁、铜的含量要低。
5 壳盖结构和材料选择阀控电池壳盖结构设计主要是强度设计,散热设计和盖上的极柱密封设计。
强度设计要求电池外壁在紧装配和承受内气压时外壁不应有明显的气胀变形,对于PP外壳,应加钢壳加固,对于2V 系列电池,ABS和PVC外壳,壁厚一般要达到8—10mm。
散热设计要求电池外壳散热面积大、材料导热性好且壁厚越薄越好。
壳体结构相对比较简单,只需考虑强度和盖子封装配合即可。
6 壳盖密封和极柱密封结构电池壳盖密封分为热封和胶封,热封是最可靠的密封方式,PP材料采用热封,ABS和PVC材料一般采用胶封,胶封关键是要采用合适的环氧树脂。
极柱密封技术是阀控电池生产的一项关键技术,不同的厂家采用的方式不完全相同。
7 电解液阀控电池电解液中硫酸含量一般按理论量的1.5倍设计,电解液比重一般为1.30g/m1左右。
8 安全阀安全阀是阀控电池的一个关键部件,安全阀质量的好坏直接影响电池使用寿命,均匀性和安全性。
根据有关标准和阀控电池的使用情况,安全阀应满足如下技术条件:①单向开阀;②单向密封,可防止空气进入电池内部;③同一组电池各安全阀之间的开闭压力之差不应超过平均值的20%;④寿命不应低于15年;⑤滤酸,可防止酸和酸雾从安全阀排气口排出;⑥隔爆,电池外部遇明火时电池内部不应引爆;⑦抗震,在运输和使用期间,安全阀不会因震动和多次开闭而松动失效;⑧耐酸;⑨耐高、低温。
目前市场使用的安全阀主要有:柱式、帽式和伞形安全阀,其结构见下面示意图。
阀控式铅酸蓄电池容量的影响因素1 放电率对电池容量的影响铅蓄电池容量随放电倍率增大而降低,在谈到容量时,必须指明放电的时率或倍率。
电池容量随放电时率或倍率不同而不同。
1.1容量与放电时率的关系对于一给定电池,在不同时率下放电,将有不同的容量,下表为bosfaGFMl000电池在常温下不同放电时率放电时的额定容量。
放电率1 2 3 4 5 8 10 12 24(hr)容量550 656 750 788 850 952 1000 1044 1128 (Ah)1放电倍率越高,放电电流密度越大,电流在电极上分布越不均匀,电流优先分布在离主体电解液最近的表面上,从而在电极的最外表面优先生成PbSO4。
PbSO4的体积比PbO2和Pb大,于是放电产物硫酸铅堵塞多孔电极的孔口,电解液则不能充分供应电极内部反应的需要,电极内部物质不能得到充分利用,因而高倍率放电时容量降低。
1.3放电电流与电极作用深度关系在大电流放电时,活性物质沿厚度方向的作用深度有限,电流越大其作用深度越小,活性物质被利用的程度越低,电池给出的容量也就越小。
电极在低电流密度下放电,i≤100A/m²时,活性物质的作用深度为3×10-3m-5×10-3m,这时多孔电极内部表面可充分利用。
而当电极在高电流密度下放电,i≥200A/m²时,活性物质的作用深度急剧下降,约为0.12X10-3m活性物质深处很少利用,这时扩散已成为限制容量的决定因素。
在大电流放电时,由于极化和内阻的存在,电池的端电压低,电压降损失增加,使电池端电压下降快,也影响容量。
2 温度对电池容量的影响环境温度对电池的容量影响较大,随着环境温度的降低容量减小。
环境温度变化1℃时的电池容量变化称为容量的温度系数。
根据国家标准,如环境温度不是25℃,则需将实测容量按以下公式换算成25℃基准温度时的实际容量Ce,其值应符合标准。
公式中:t是放电时的环境温度K是温度系数,10hr的容量实验时K=0.006/℃,3hr的容量实验时K=0.008/℃,1hr的容量实验时K=0.01/℃3 阀控铅酸蓄电池容量的计算阀控式铅酸蓄电池的实际容量与放电制度(放电率、温度、终止电压)和电池的结构有关。
如果电池是以恒定电流放电,放电至规定的终止电压,电池的实际容量Ct=放电电流I×放电时间t,单位是Ah。
阀控铅酸蓄电池的失效模式1 干涸失效模式从阀控铅酸蓄电池中排出氢气、氧气,水蒸气、酸雾,都是电池失水的方式和干涸的原因。
干涸造成电池失效这一因素是阀控铅酸蓄电池所特有的。
失水的原因有四:①气体再化合的效率低;②从电池壳体中渗出水;③板栅腐蚀消耗水;④自放电损失水。
3 热失控的失效模式大多数电池体系都存在发热问题,在阀控铅酸蓄电池中可能性更大,这是由于:氧再化合过程使电池内产生更多的热量;排出的气体量小,减少了热的消散;若阀控铅酸蓄电池工作环境温度过高,或充电设备电压失控,则电池充电量会增加过快,电池内部温度随之增加,电池散热不佳,从而产生过热,电池内阻下降,充电电流又进一步升高,内阻进一步降低。
如此反复形成恶性循环,直到热失控使电池壳体严重变形、涨裂。
为杜绝热失控的发生,要采用相应的措施:①充电设备应有温度补偿功能或限流;②严格控制安全阀质量,以使电池内部气体正常排出;③蓄电池要设置在通风良好的位置,并控制电池温度。
4 负极不可逆硫酸盐化在正常条件下,铅蓄电池在放电时形成硫酸铅结晶,在充电时能较容易地还原为铅。
如果电池的使用和维护不当,例如经常处于充电不足或过放电,负极就会逐渐形成一种粗大坚硬的硫酸铅,它几乎不溶解,用常规方法充电很难使它转化为活性物质,从而减少了电池容量,甚至成为蓄电池寿命终止的原因,这种现象称为极板的不可逆硫酸盐化。
为了防止负极发生不可逆硫酸盐化,必须对蓄电池及时充电,不可过放电。
5 板栅腐蚀与伸长在铅酸蓄电池中,正极板栅比负极板栅厚,原因之一是在充电时,特别是在过充电时,正极板栅要遭到腐蚀,逐渐被氧化成二氧化铅而失去板栅的作用,为补偿其腐蚀量必须加粗加厚正极板栅。
所以在实际运行过程中,一定要根据环境温度选择合适的浮充电压,浮充电压过高,除引起水损失加速外,也引起正极板栅腐蚀加速。
当合金板栅发生腐蚀时,产生应力,致使极决于正极板寿命,其设计寿命是按正极板栅合金的腐蚀速率进行计算的,正极板栅被腐蚀的越多,电池的剩余容量就越少;电池寿命就越短。