蓄电池介绍

蓄电池电池二、铅蓄电池的工作原理一、铅蓄电池基本构造三、铅蓄电池的主要特性四、固定型铅蓄电池的使用与维护五、阀控铅蓄电池基本结构六、阀控铅蓄电池原理七、阀控铅蓄电池特点八、阀控铅蓄电池充电控制技术十、太阳能电池供电系统九、阀控铅蓄电池放电控制技术主要内容一、铅蓄电池基本构造由正负极板、隔板、电解液、容器组成。电池正极板负极板正极柱负极柱加液孔塞隔板容器第一节铅蓄电池将若干片正、负极板分别焊在一起，构成极板组，通常负极板比正极板多一片。正、负极板交错插合在一起，正、负极板之间隔以多微孔隔板，装在耐酸的容器中，加盖封口(盖上留有注液孔)后，就构成铅蓄电池。只要注入电解液，经过初充电后即可使用。半化成式极板1、正负极板１)作用：与电解液发生化学反应，储存并释放能量。2)分类：涂膏式极板玻璃丝管式极板化成式极板电池正负极板都由板栅(又称基板)和活性物质组成。板栅是活性物质的载体，并可传导电流。板栅由铅锑合金浇铸而成。活性物质参与电化学反应，储存并释放能量。一氧化铅（PbO）和金属铅粉混合后，加稀硫酸拌成铅膏，附在板栅上就构成涂膏式极板，经过浸泡、充电、放电、水洗、干燥等化成工艺后，形成正负极板上的活性物质。化成终了，正极板上活性物质为二氧化铅(PbO2)，负极板上活性物质为海绵状铅（Pb）。一、铅蓄电池基本构造2）分类：a.木质隔板b.微孔橡胶隔板c.微孔塑料隔板２、隔板1）作用：保证正、负极板间的绝缘，同时让电解液中的正、负离子顺利通过。与极板上的活性物质反应。电池2）要求：具有良好耐酸性、较高的机械强度、微孔多而均匀且不含有害杂质。移动型铅蓄电池中，常用一面光滑，一面带有沟槽的木隔板。装配时，有沟槽的一面朝向正极板，使较多的电解液与正极板起反应。此外，在充电过程中，正极板上析出的氧气可沿直槽上升排除，从而减轻隔板的氧化。一、铅蓄电池基本构造作用：与极板上的活性物质起化学反应，并起离子导电作用。3、电解液注意：任何铅蓄电池的电解液密度，在15℃时都不能超过1．30，否则会加快蓄电池的损坏。15℃时，蓄电池电解液密度为：移动型1．28～1．30之间固定型1．20～1．22之间电池用密度为1.84的H2SO4。加H2O配置：电池作用：用来封装极板和电解液。4、容器：要求：耐酸、绝缘和足够的机械强度。材料：硬橡胶、塑料、有机玻璃、无机玻璃等。二、铅蓄电池的工作原理1、电动势的产生。负极板上的海绵状金属铅由二价铅离子和电子组成。稀硫酸在水中被电离为氢离子和硫酸根离子。负极板浸入稀硫酸溶液后，二价铅离子进入溶液，在极板上留下能自由移动的电子，因而负极板带负电，即产生了电极电位。同样，正极板上的二氧化铅与稀硫酸作用，产生四价铅正离子留在极板上，使正极板带正电，即产生了电极电位。这样，在电他的正、负两极上便产生了电动势。铅蓄电池正极板上的活性物质是二氧化铅，负极板上的活性物质是海绵状铅。在稀硫酸溶液中，由于电化学作用，正、负极板与电解液之间分别产生了电极电位，正、负两极间电位差就是蓄电池的电动势。2Pb2Pb电池3、充电过程的电化学反应PbSOHPbOPbSOOHPbSO42242422充电二、铅蓄电池的工作原理电池2、放电过程的化学反应42442222PbSOOHPbSOPbSOHPbO放电三、铅蓄电池的主要特性铅蓄电池与外界电路联接并有电流流过时，在正负两端测得的电压，称为端电压。1585.0dE1、电动势与端电压①电动势电池开路时，在常温下测得正、负极板之间的电位差称为铅蓄电池的电动势。可用下面经验公式决定：（d15为15ºC时极板微孔内部电解液的密度）②端电压电池内充充内放放rIEUrIEU用一定的电流对铅蓄电池充电时，电池端电压随着充电时间的变化曲线称为充电特性曲线。2、充电特性曲线电池aobdc充电过程中：若充电电流小，内阻压降小，因此充电过程中的端电压与充电终了电压亦略低，反之，则略高。充电初期，充电电流用于极板活性物质恢复。蓄电池的端电压上升很快(oa段)。充电中期，充电电流用于活性物质恢复。端电压在较长时间内缓慢上升(ab段)。充电末期，充电电流主要用于分解水。蓄电池的端电压迅速升高到2.6V左右(bc段)；此后，充电电流完全用于分解水，电极上气泡释出已趋近饱和。端电压稳定在2.6～2.7V左右(cd段)停止充电后，内阻压降消失，蓄电池内各部分硫酸浓度趋于一致，蓄电池电动势稳定在2.06～2.07V或2.13～2.15V(移动型)(曲线段)。3、放电特性曲线铅蓄电池以一定的电流放电时，端电压随着放电时间的的变化曲线称为放电特性曲线。电池VAAVRrR蓄电池cdeaob曲线中的c点为端电压急剧下降的临界点。端电压降到1.8V时，不立即停止放电，会导致极板硫化，缩短蓄电池的寿命。放电初期(oa段)，蓄电池端电压下降很快。放电中期(ab曲线段)，蓄电池端电压下降很缓慢。放电末期(bc段)，端电压又下降很快。蓄电池端电压下降到1.8V时，应立即停止放电。这时，蓄电池电动势立刻上升至2V左右(ce段)。４、铅蓄电池的充、放电率1）放电率铅蓄电池放电到终了电压的速度。通常以１０小时率作为正常放电率。2）充电率铅蓄电池充电到终了电压的速度，通常以１０小时率作为正常充电率。电池５、铅蓄电池的容量2）实际容量：在特定的放电电流、电解液温度与放电终了电压下，蓄电池实际放出的电量。1）额定容量：在规定的工作条件下，蓄电池能放出的最低能量。规定工作条件为：１０小时放电，电解液温度为２５℃，放电终了电压为1.8v。电池3）固定型铅蓄电池的容量选择蓄电池的容量，应能保证在市电停电时间内，供给通信设备最大负载电流。市电可靠条件下，应能保证放电1.25小时市电比较可靠条件下，应能保证放电４小时市电不可靠条件下，应能保证放电６～１６小时电池●铅蓄电池放完电后，２４小时内必须充电，此称为正常充电；●蓄电池部分放电，输出容量不足额定容量一半，但已持续一周；●或一个月内蓄电池未放电，也应正常充电。２、充电方法1）正常充电适用对象电池电池（2）正常充电方法两阶段分级恒流法：第一阶段，用１０小时率电流充电，直到单格电池电压达２.４伏，一般需要５～６小时第二阶段，２０小时率电流充电，直到终了，一般需要８～１０小时。（3）充电终了标志●正负极板剧烈冒泡。●电解液密度达规定值，移动型１.２８～１.３０固定型１.２０～１.２２，且不再上升。●蓄电池单格电压达２.７～２.８伏，不再上升。●涂膏式极板正极板变为棕红色，负极板变为深灰色。●正极板变为浅棕色，负极板变为浅灰色（对涂膏式极板而言）。（4）铅蓄电池放电终了标志：●蓄电池端电压下降到1.8v。●电解液密度下降到1.15～1.17。电池第二节阀控铅蓄电池(VRLA)电池盖安全阀接线柱沥青封口防爆陶瓷过滤器正极板负极板隔板外壳阀控铅蓄电池由正负极板、隔板、电解液、安全阀、气塞、外壳等组成。一、阀控铅蓄电池基本结构1、正负极板采用涂浆式极板，活性物质涂在特制的铅钙合金骨架土。2、隔板采用超细玻璃纤维制成。3、电解液全部电解液均注入极板和隔板中，电池内没有流动的电解液，即使外壳破裂，仍能正常工作。电池盖安全阀接线柱沥青封口防爆陶瓷过滤器正极板负极板隔板外壳4、安全阀装于电池顶部，当电池内部达到一定的数值时，安全阀自动开启，排除气体。5、气塞顶盖上有内装陶瓷过滤器的气塞，可以防止酸雾从蓄电池中逸出。6、外壳电池盖安全阀接线柱沥青封口防爆陶瓷过滤器正极板负极板隔板外壳二、阀控铅蓄电池原理电池1、产生电势的原理2、免维护的原理阀控铅蓄电池原理与普通铅蓄电池相同。充电过程中，正极产生的氧气通过隔板扩散到负极板，负极板上的活性物质在潮湿条件下活性很高，与氧气快速反应，化合成水。因而在使用过程中不用加水。特点：密封性好，无泄露，无污染，使用安全，无须维护。三、阀控铅蓄电池特点四、阀控铅蓄电池充电控制技术1、浮充充电通信电源系统中，为了确保直流电源不间断，通常采用开关整流器与蓄电池组并联的浮充供电方式。电池1）浮充电压设置●标准型单体阀控铅蓄电池浮充电压通常设置在2.25伏，允许变化范围为2.23～2.27伏。●低压型单体阀控铅蓄电池浮充电压应设置在2.20伏，允许变化范围为2.17～2.21伏。●电池放完后，应先用恒流充电，当电池电压达到设定的浮充电压时，再转为恒压充电。●通信电源系统中，阀控铅蓄电池组通常由24只单体电池串联组成，开关整流器的浮充电压应设置为54伏（2.25×24）或54.5伏（2.27×24）。加速寿命试验表明：浮充电压与规定值差5%，电池浮充寿命缩短一半。电池浮充电压设置过低时，阀控电池长期处于欠充电状态，极板深处的活性物质不能参与化学反应，因而在活性物质与板栅之间形成高电阻层，因此，电池的内阻增大，容量下降。充电电压充电电流2.25Ｖ20Ａ恢复容量０100VCI０40100AH电池充电曲线浮充电压设置过高时，电池将长期处于过充电状态，因此，电池内产生的气体量增加，安全阀经常处于开阀状态，电解液中的水分大量损失。通常，水分损失15％，电他的容量就减小15％。此时，电池的寿命就终止了。此外，浮充电压设置过高时，浮充电流过大。试验表明，单体阀控铅蓄电池的浮充电压升高100mV，浮充电流可增大10倍。浮充电流过大时，电池内产生的热量不能及时散掉，电池中将出现热量积累，从而使电池的温度升高。这样又促使浮充电流增大，最终造成电池温度和电流不断增加的恶性循环，这种现象通常称为热失控。实验表明：浮充电压设置在2.28V(25ºＣ)时，12～18个月后，电池的容量严重下降并可导致热失控；浮充电压设置在2.30V(25ºＣ)时，6～8个后可能出现热失控；浮充电压设置在2.35V(25ºＣ)时，4个月后就可能出现热失控。在通信电源系统中，阀控铅蓄电池组通常都由24只单体电池串联组成。开关整流器的浮充电压应当设置在54V(2.25V×24)或54.5V(2.27V×24)。但是，目前有一些开关整流器的浮充电压设置在52V，这样，标准型阀控铅蓄电池将长期充不足电。另外，也有一些开关整流器为了不进行均衡充电，浮充电压设置得过高，这样也将严重影响电池寿命。加速寿命试验表明，浮充电压与规定值相差5％，电他的浮充寿命将缩短一半。2）浮充电压与温度的关系浮充电压的温度系数约为：-3mv/℃温度每升高１℃，单体电池的浮充电压应当下降3mv．电池温度/℃051015020253035402.152.202.252.302.352.40单体电压/V试验表明，在浮充电压不变的条件下，环境温度升高10℃，阀控铅蓄电池的浮充电流将增加10倍3）浮充寿命与环境温度的关系加速寿命试验结果表明，在25度时，国外阀控铅蓄电池的浮充寿命可达20年，国产2V阀控铅蓄电池的浮充寿命也可达到10年以上。在浮充状态下，阀控铅蓄电池能够正常供电的时间称为浮充寿命。寿命年15.621.12526.732.237.843.348.90510152025温度/℃环境温度升高后，浮充电流增大，板栅腐蚀加速，产生氢气的电位降低，电池内将发生电解水反应。同时，温度越高，电解液中水分蒸发得越快。通常温度每升高10ºC，水分蒸发损失约增加一倍，水分减少后，电池的容量下降，寿命也随之减短。以看出，当环境温度从25ºC上升到43ºC时，阀控铅蓄电池的浮充寿命将从20年下降到5年。因此，为了延长寿命，阀控铅蓄电池应当安装在有空调的房间内。此外，安装时，各单体电池之间应留空隙，避免太阳照射，远离开关整流器等热源，采用多层安装时，层数不要太多。电池2、均衡充电阀控铅蓄电池组深度放电或长期浮充供电时，单体电池的电压和容量都可能出现不平衡，为了消除不平衡，必须适当提高充电电压，称之为均衡充电。电池1）均衡充电的时机《电信电源维护规程》●两只以上单体电池的浮充电压低于2.18伏●放电深度超过20%（放出的电量超过额定容量的20%）●闲置时间超过三个月●全浮充时间超过3个月2）均衡充电电压设置恒压限流充电法：环境温度为25℃时，单体阀控铅蓄电池的均衡充电电压