蓄电池技术交流

电池的定义和分类电池的定义：化学能与电能相互转换的装置称为电化学电池。在充电过程中，将电能转化为化学能储存起来，在放电过程中，将化学能转化为电能，供电气使用。电池的分类：1原电池2蓄电池3贮备电池4燃料电池电池的分类原电池：也称一次电池，其活性物质用尽后不能用充电的方法使之恢复，只能废弃。如锌－二氧化锰、锌－氧化汞电池等。蓄电池：也称二次电池，其活性物质消耗尽后可利用充电的方法使之恢复，电池得以再生。如铅－二氧化铅、锌－氧化银电池等。贮备电池：电池的某一重要组成与电池其他组成分开，这时自放电排除，电池可长期贮备。通常电解质被隔离，使用前，迅速加入电解液，“激活”电池，使电池放电。燃料电池：将燃料如氢气、甲醇等作为电池两极的活性物质，当反应物连续通入电池体时，电池可以连续放电，故此类电池也称为连续电池，如H2－O2电池等VRLA电池的发展史＊1859年，法国人Plante发明了铅酸蓄电池，至今已有140多年的历史。＊1938年，美国人A.Dassler提出了密封铅酸蓄电池的气体复合理，为VRLA电池奠定理论基础.＊1957年，德国阳光公司发明了触变性SiO2凝胶的胶体密封铅酸蓄电池。＊1971年，美国Gates公司发明了吸收式AGM隔板，实现了铅酸蓄电池“密封”的突破.＊1988年，哈尔滨光宇蓄电池公司自主研发了VRLA电池，成为国内较早生产VRLA电池的厂家之一。VRLA电池的工作原理VRLA电池的工作原理PbO2+2H2SO4+Pb2PbSO4+2H2O放电充电VRLA电池的关键技术（1）VRLA电池的氧循环示意图过充（正极）H2OO2扩散充电（负极）PbSO4Pb+（O2）同H2SO4反应反应PbO氧循环原理图（GasRecombination）（（HH22OO111///222OOO222HH22OO））VRLA电池的关键技术（2）1、选择高孔隙的AGM隔板，孔隙在93％以上，为氧的复合提供通道2、采取定量灌酸，隔板吸附电解液，有5－10％的孔隙未被充满，在设计上属于贫液式电池3、过量的负极活性物质，正、负极板的容量比一般为1：1.1-1.2，在正极足电以后，负极仍未充足电，防止氢气在负极析出，氢气析出无法复合4、电池极群的紧装配（40－60KPa）保证了隔板与正负极表面的良好接触5、高纯度的Pb－Ca－Sn－Al板栅合金，降低了因板栅腐蚀而析出氢气的可能性6、开闭阀压力稳定可靠的安全阀，保证了电池的安全运行7、采用恒压限流的充电方式，可防止过充电和热失控VRLA电池的两大类技术1、AGM技术VRLA电池的两大类技术2、GEL技术（胶体技术）VRLA电池结构安全阀正负极端子汇流排电解液正极板AGM隔板负极板壳体(-)Pb//H2SO4//PbO2（+）电池的电特性1、开路电压：电池在开路状态下的端电压2、工作电压：电池接通负荷后在放电过程中显示的电压3、终止电压：电池放电时电压下降到某个值而停止或下降到不宜再继续放电的最低工作电压4、容量：电池在一定放电条件下所能给出的电量称为电池的容量，单位为（A.h）电池容量分为理论容量、额定定量、实际容量和标称容量5、放电制度：是指放电时电池的放电速率、放电形式、终止电压和环境温度6、倍率：是指电池放电时的电流的数值为额定容量数值的倍数7、电池寿命：电池的使用寿命与使用条件有关，可分为浮充使用寿命和循环使用寿命，当电池放电容量低于额定容量80％视为电池寿命终止电池的电特性（1）－开路电压开路电压电池在开路状态下的端电压光宇电池标准开路电压约2.13V开路电压差△U≤20mv电池的电特性(2)-工作电压工作电压当有电流通过电池的时候，电池的端电压终止电压:电池放电时,电压下降到某个值而停止或下降到不宜在继续放电的最低工作电压电池的电特性（3）－容量容量理论容量：根据活性物质的量计算而得的理论值额定容量：制造电池时，规定电池在一定的放电条件下应该放出的最低限度的容量。实际容量：放电时放电电流与放电时间的乘积,单位为A.H电池的电特性(4)-放电制度放电制度放电速率、放电时间、终止电压等放电速率时间率：10hr、5hr电流率：0.1C100.2C10电池的电特性(4)-放电制度放电特性温度高，放出容量多；反之，放出容量少放电电流大，放出容量少；反之，放出容量增多C25=Ct/[1+K(t-25)]t—放电时环境温度10HR放电时：K=0.006/℃5HR放电时：K=0.007/℃3HR放电时：K=0.008/℃1HR放电时：K=0.01/℃以1000Ah电池为例,分别采用不同的电流放电，终止电压为1.80V,温度为25℃:10hr5hr3hr1hr100A＜170A＜250A＜550A1000Ah＞850Ah＞750Ah＞550Ah电池的电特性(5)-自放电自放电电池在未与负载形成回路的情况下，而不断有容量放出的现象1.板栅材料自身的自放电性能2.环境温度3.杂质含量4.电解液浓度电池的电特性(6)-使用寿命使用寿命循环使用寿命、浮充使用寿命1.贫液电池寿命能达到10-15年左右2.电池充放电频繁或充电不足容易造成电池寿命缩短电池个体安装方式简图竖式放置（立放型）水平放置（薄型）电池安装注意事项1、安装方案应根据地点、条件如：地面荷重、通风环境、阳光照射、机房布局及维修方便。2、蓄电池荷电出厂，在运输安装过程中谨防短路。3、蓄电池在安装之前，应仔细检查蓄电池的开路电压是否正常，有无壳体破损、溢酸等现象。4、电池组电压较高，在安装使用及维护中，应使用绝缘工具，带绝缘手套，防止电击。5、连接电缆尽可能短，以防产生过多的压降。6、电池连接时，螺丝必须紧固，防止虚接。7、在安装结束时，应再次检查系统电压和电池正负极方向，确保电池组安装正确。8、蓄电池应按厂家组号安装，以保证蓄电池组最佳性能组和。电池组的验收标准1、电池外壳、上盖及端子无物理性损伤2、无漏液、爬酸现象3、在充足电的情况下，一次循环内达到额定容量的100％4、电池的开路电压小于等与20mv5、电池的浮充电压差小于等于50mv6、电池在浮充运行中，无发热溢酸现象电池的维护（1）－充电制度一、电池的浮充电1、浮充的概念2、对电池组进行浮充电的必要性3、浮充电压的标准设置。4、应根据机房温度，适当调整浮充电压。二、电池的均衡充电1、均衡充电的概念2、光宇电池无需均衡充电三、电池放电后采用恒压限流式对电池组进行恢复充电。四、如电池组须储存，根据储存的时间，开通时应对电池组进行补充电浮充电压与温度的关系曲线2.23V(25ºC)浮充特性浮充电压受温度的影响较大，当环境温度偏离25℃±5℃时应该调节电池的浮充电压U浮=2.23V+0.003(25-t)电池的维护（2）－放电制度一、放电制度1、放电速率2、放电形式3、终止电压4、环境温度二、温度与容量的关系三、核对性放电四、离线式放电五、在线式放电温度与容量的关系曲线温度对容量的影响C25=Ct/[1+K(t-25)]t—放电时环境温度10HR放电时：K=0.006/℃5HR放电时：K=0.007/℃3HR放电时：K=0.008/℃1HR放电时：K=0.01/℃蓄电池容量的测试（1）核对性放电：在通讯电源维护制度中，规定了由蓄电池组向实际通信设备进行单独供电，以考察蓄电池是否满足最大平均负荷的需要，这种放电制度，称为核对性放电1在直流供电系统中，关掉整流器，让蓄电池对通信设备供电，放出电池容量的30％－40％，放电时要测量电池的端电压、温度、室温和放电时间。2放电结束后，对电池组采用恒压限流式充电方式对电池组进行恢复充电。3放电过程中，做好数据测试工作，留作以后再次测试时比较蓄电池容量的测试（2）离线式测量方法1蓄电池充满电后静置1－24h，在环境温度25C°的条件下开始放电2放电前检测电池的端电压，放电期间记录蓄电池的放电电流、时间及环境温度，放电电流波动不得超过规定值的1％3测量时间间隔为：10h率放电1h,3h放电0.5h,1h率放电10min,放电末期随时测量4放电电流与放电时间的乘积即为电池的容量5放电结束后，充入电量应是放出电量的1.2倍蓄电池容量的测试（3）在线式测量法1在供电系统中，关掉整流器由电池组放电，在蓄电池组放电中找出电池组中电压最低，容量最差的一只来作为容量测试的对象2放电后，对电池组进行充电，充满后稳定1小时以上3对最差的一只电池进行10h放电实验，放到终止电压，记录后放电电压、放电时间4放电时间与放电电流的乘积为该电池的容量5放电结束后，用充电机对该只电池进行充电电池的维护（3）－经常检测项目1、检测电池的浮充电压、电流及环境温度2、检测电池是否有爬酸、漏液、连接条氧化现象3、每半年检测电池的连接部分是否有松动现象。4、电池组尽量避免过放电，过放电后，应及时对电池组进行恢复充电，否则影响电池的使用寿命。5、每年对电池组进行一次核对性放电试验，放出电池容量的30％－40％为易。6、蓄电池组若需储存，应断开电池组与充电设备及负载的连接部分，并保持环境阴凉、干燥、通风、否则会造成电池组长时间小电流放电，影响电池使用寿命。7、不得使用有机溶剂而应用肥皂水清洁电池，避免用易产生静电的干布擦拭电池。8、机房内，应保持卫生清洁电池的维护（4）－周期维护项目月度保养：1保持电池机房清洁卫生2测量电池机房环境温度3逐个检查电池的清洁度、端子的损伤及发热痕迹、外壳及盖的损坏或过热痕迹4测量和记录电池系统的总电压、浮充电流、单体电压季度保养：1重复各项月度检查2测量和记录各在线电池的浮充电压，若经过温度校正有两只以上电池低于2.18V，请与厂家联系年度保养：1重复季度所有保养、检查2每年检查连接部分是否有松动现象3每年电池组以实际复合进行一次核对性放电三年保养：1每三年进行一次容量试验，到使用六年后每年做一次，若该组电池实放容量低于额定容量的80％，则认为该电池组寿命终止电池的维护（5）－－对开关电源参数的设置要求1、开关电源的稳压精度应控制在1％2、电池组的充电限流值应设置为0.1C10A,如循环使用，应设置为0.15C10A,最大不得超过0.2C10A3、电池组的保护电压（高低压告警、脱离负载电压）4、开关电源无需均衡充电5、开关电源应具备温度补偿功能VRLA电池的失效模式（1）－－板栅的腐蚀与增长板栅的腐蚀是VRLA电池失效的重要原因，电池在开路状态、浮充状态或充电状态，都存在板栅腐蚀现象。特别在过充电状态下，正极由于析氧反应，水被消耗，氢浓度增加，导致正极酸浓度增加，板栅腐蚀加速，电池长期处于过充电状态，容量降低较快，导致电池最后失效。电池正极板栅在遭到腐蚀的同时产生变形，使板栅尺寸线性增大，甚至于个别筋条断裂，最终导致电池损坏。VRLA电池的失效模式（2）－－电解液的干涸VRLA电池电解液干涸是影响电池寿命的主要因素之一。电池电解液干涸失水途径：（1）氧复合无效导致失水，保持低电压充电可减少失水现象，但再充电过程太长，充电效率低。较高电流的加速充电，可造成明显失水现象。（2）通过电池槽、盖渗漏。容器渗水和透氧取决于材料的性质和厚度，电池周围大气的相对湿度也有影响。PVC强度低，但氧气保持量最大；ABS硬度最大，氧气保持量优于PP；PP的水蒸气渗透率小于ABS。（3）板栅腐蚀造成失水，正极板栅的腐蚀而产生水的转移也是影响电池容量的主要因素之一。VRLA电池的失效模式（3）－－负极硫酸盐化负极硫酸盐化是电池失效模式的一个重要原因，并伴随容量的损失，铅酸蓄电池在正常工作中，负极板上PbSO4颗粒小，充电时很容易恢复为绒状铅，但有的电池生成了难以还原的大颗粒硫酸铅，成为硫酸盐化。主要产生原因：（1）蓄电池长期处于放电状态或放电后不及时充电长期搁置。（2）长期充电不足（3）经常进行深度放电，使没有来得及还原的硫酸铅在活性物质中积累到相当的数量。VRLA电池的失效模式（1）－－板栅的腐蚀与增长针对电池正极板存在腐蚀和变形的必然性，我们公司采取了以下技术措施减缓正极板的腐蚀和增长，保证了电池的使用寿命（1）增加正极板栅的厚度，保证电池板栅的工作年限。（2）采用更耐腐蚀的板