搜索
1/51/53电池基础知识培训2/5蓄电池基础培训目录•一、什么是电池，电池的分类•二、什么是铅酸电池，它的发展史及分类•三、阀控式密封铅酸蓄电池介绍•四、阀控式密封铅酸蓄电池的基本结构•五、阀控式铅酸蓄电池的命名及术语和符号的介绍•六、阀控式铅酸蓄电池的特点工作原理和技术指标•七、各大因素对电池的影响•八、电池应用3/5一、什么是电池，电池的分类电池：通过化学反应提供直流电能的电化学装置3一次电池：不可充电，如锌锰、碱性、锂电池二次电池：可充电，如铅酸、镍氢、锂离子电池高级电池：结构特殊，性能卓越，如锌空电池，以空气做正极，体积很小，用于助听器4/5燃料电池：FuelCell,FC,将存在于燃料(氢气)和氧化剂(氧气)中的化学能转化为电能的装置4太阳能电池：物理电源，通过光电效应或光化学效应直接把光能转化为电能的装置1883年Charles发明首块太阳能电池前景广阔，绿色能源，可再生能源5/5二、什么是铅酸电池1、什么是铅酸电池定义:铅酸蓄电池是指正负极活性物质分别是铅和二氧化铅、由硫酸水溶液做电解液的二次电池。2、铅酸蓄电池的发展史1860年普兰特发明了铅酸电池1881年福莱和布鲁希发明了涂膏极板1881年赛隆研制成功铅锑合金板栅骨架1898年裴利帕特发明管式极板1937年霍尔用玻璃丝管改进了管式极板20世纪50年代阀控铅酸电池诞生:1957年英国一家公司开发出再化合免维护式汽车电池，德国阳光制成胶体工业电池日本发明阴极吸收式技术，制成小型密封电池20世纪70年代美国盖茨公司把玻璃纤维隔板(AGM隔板）应用于密封铅酸电池80年代，阀控式密封铅酸蓄电池得到快速发展，为了世界程控数字通讯的需要，日本汤浅、美国GNB、德国的阳光都推出了大型电池。6/5年卢森堡第一座铅蓄厂契卑（Trible)双极硫酸盐化理论1882年1957年德国阳光公司胶体技术1890年裴利帕特管式极板铅钙合金Haring1935年铅酸蓄电池的历史7/5三、阀控式密封铅酸蓄电池介绍阀控式铅酸蓄电池广泛使用的一种铅酸蓄电池，主要特点是：1、电解质吸附于AGM隔板中或者变成胶体状态，内部无游离酸2、每个单体有一个安全阀，大部分时间处于密封状态，内压过大时开阀排气降压•1938年Dassler提出的气体复合原理是VRLA的理论基础•1957年德国阳光公司的胶体(GEL)技术和1971年美国Gates公司的AGM技术是VRLA的实践基础•目前主要有AGM技术和GEL技术两种8/51、正负极板2、隔板3、电解液4、安全阀5、壳体6、端子四、阀控式密封铅酸蓄电池的基本结构阀控式铅酸蓄电池结构图9/59电池结构示意图–外壳：一般是塑料或金属材质–正极：电流的流出端–负极：电流的流入端–端子：内部与活性物质相连，外接用电器–隔板：防止正、负极短路，并提供电子的内部传递通道电池的结构电池由外壳、正极、负极、端子、隔板等组成10/5正负极板1、正极板上的活性物质是二氧化铅（PbO2）板栅2、负极板上的活性物质为海绵状纯铅（Pb）阀控式密封蓄电池的极板大多为涂膏式，这种极板是在板栅上敷涂由活性物质和添加剂制成的铅膏，经过固化、化成等工艺过程而制成。11/5隔板•阀控式铅酸蓄电池中的隔板材料普遍采用超细玻璃纤维。•隔板与极板紧密保持接触。它的主要作用有：(1)吸收电解液；(2)提供正极析出的氧气向负极扩散的通道；(3)防止正、负极短路。12/5电解液铅蓄电池的电解液是用纯净的浓硫酸与纯水配置而成。它与正极和负极上活性物质进行反应，实现化学能和电能之间的转换。电池中一般加入硫酸比例为1.25-13.35g/ml13/5安全阀一种自动开启和关闭的排气阀，具有单向性，内有防酸雾垫。只允许电池内气压超过一定值时，释放出多余气体后自动关闭，保持电池内部压力在最佳范围内。14/5壳体1、材料应满足耐酸腐蚀，抗氧化，机械强度好，硬度大，水气蒸发泄漏小，氧气扩散渗透小等要求。2、一般采用改良型塑料：如PP、PVC、ABS等材料。3、2V是1个单格,6V有3个单格，12V有6个单格。15/5实物图16/5五、阀控式铅酸蓄电池的命名及术语和符号的介绍1、电池命名我国需电池产品型号，蓄电池行业命名原则由四部分组成：A:蓄电池用途；B:正极板结构；C：蓄电池特性；D:电池额定容量。17/512V100AH6v10AH2V200AH通常代号字母的含义如下：G—固定式Q—起动型A—干荷式M—密封式D—电力牵引，电动车用T—铁路客车用18/52、电池术语：A：开路电压电池不充放电时，电池两极之间的电位差被称为开路电压。电池的开路电压，会依电池正、负极与电解液的材料而异，如果电池正、负极的材料完全一样，那么不管电池体积有多大，几何结构如何变化，其开路电压都一样的。19/5B：放电电流电池在连接用电器或带载，产生的电流叫放电电流。C：电池内阻电流流过电池内部所受到的阻力称之内阻，它包括欧姆内阻和极化内阻，电池的内阻很小，一般用微欧或者毫欧为单位。在一般的测量场合，要求电池的内阻测量精度误差必须控制在正负5%以内，所以必须用专用仪器来进行测量。不同类型的电池内阻不同。相同类型的电池，由于内部化学特性的不一致，内阻也不一样。内阻是衡量电池性能的一个重要技术指标。正常情况下，内阻小的电池的大电流放电能力强，内阻大的电池放电能力弱。D：放电终止电压指电池放电时，电压下降到电池不宜再继续放电的最低工作电压值。根据不同的电池类型及不同的放电条件，对电池的容量和寿命的要求也不同，因此规定的电池放电的终止电压也不相同。20/5E：电池容量电池在放电期间释放出能量，放出能量的大小用容量来标示。电池容量是电池性能的重要性能指标之一，它表示在一定条件下（放电率、温度、终止电压等）电池放出的电量，即电池的容量，通常以安培、小时为单位（简称AH）。F:恒流充电电流维持在恒定值的充电叫做恒流充电。这是广泛采用的一种充电方法。蓄电池的初充电，运行中的蓄电池的容量检查，运行中的牵引蓄电池的充电以及蓄电池极板的化成充电，多采用恒流或分阶段恒流充电。此法的优点是可以根据蓄电池的容量确定充电电流值，直接计算充电量并确定充电完成的时间。G:恒压充电蓄电池两极间的电压维持在恒定值的充电方式。这也是广泛采用的一种充电方法。电信装置、不间断电源(UPS)等的蓄电池的浮充电和涓流充电都是恒压充电。起动用蓄电池在车辆运行时也处于近似的恒压充电的情况。其优点是随着蓄电池的荷电状态的变化，自动调整充电电流，如果规定的电压恒定值适宜，就既能保证蓄电池的完全充电，又能尽量减少析气和失水。21/5H：浮充电将蓄电池和充电装置并联，负荷由充电装置供给，同时以较小的电流向蓄电池充电，使蓄电池经常处于满充电状态。一种连续、长时间的恒电压充电方法。补偿蓄电池自放电损失，并能够在电池放电后较快地使蓄电池恢复到接近完全充电状态,又称连续充电。这种充电方式主要用于电话交换站、不间断电源(UPS)及各种备用电源。浮充就是恒压小电流充电,目的是防止蓄电池自放电,浮充电就是指将充足电的蓄电池组，与充电设备列运行，浮充电主要由充电设备供给恒定负荷，蓄电池平时不供电，充电设备以不大的电流来补充蓄电池的自放电。J：均衡充电为确保蓄电池组中所有单体电池的电压、电解液比重达到均匀一致，而采用恒压充电方式，进行的一种延续充电。所谓均衡充电，就是均衡电池特性的充电，是指在电池的使用过程中，因为电池的个体差异、温度差异等原因造成电池端电压不平衡，为了避免这种不平衡趋势的恶化，需要提高电池组的充电电压，对电池进行活化充电。均充就是均衡充电，均充电压一般为2.35V(2V单体电池提高到2.35V左右）。一般是在下列情况下蓄电池需要均衡充电。1、市电停电后电池释放的能量超过总容量的15%。2、蓄电池长期处于浮充状态（电网稳定，长期不停电）。3、电池组中，出现了落后电池，在浮充状态下单体电压低于2.2V，更换新电池后。22/53、符号介绍23/5六、阀控式铅酸蓄电池的特点、工作原理和技术指标1、阀控式铅酸蓄电池的特点:优点：A、电池荷电出厂，安装时不需要辅助设备，安装后即可使用；B、在电池整个使用寿命期间，无需添加水，调整酸比重等维护工作，具有“免维护”功能；C、不漏液、无酸雾、不腐蚀设备，可以和通信设备安装在同一房间，节省了建筑面积和人力；D、采用具有高吸附电解液能力的隔板，化学稳定性好，加上密封阀的配置，可使蓄电池在不同方位安置；E、电池寿命长，25℃下浮充状态使用可达10年以上；F、与同容量防酸式蓄电池相比，阀控式密封蓄电池体积小、重量轻、自放电低。G、具备大电流放电性能缺点：A：充电制度严格，B：热管理极其严格，最大充电电压差距较大，温度变化需要对充电电压进行调整C：深循环寿命低下，D：容易造成电池早期容量失损24/52、工作原理A、正极板上的活性物质是二氧化铅（PbO2），负极板上的活性物质为纯铅（Pb）。B、电解液由蒸馏水和纯硫酸按一定的比例配制而成。C、正负极板上活性物质的性质不同，当两种极板放置在同一硫酸溶液中时，各自发生不同的化学反应而产生不同的电极电位。D、玻璃纤维隔板具有高孔率E、化学反应原理图：如下放电过程负极：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正极：PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O充电过程阴极：PbSO4+2e-=Pb+SO42-阳极：PbSO4-2e-+2H2O=PbO2+4H++SO42-总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO425/5氧气循环原理充电时部分电量用于电解水；充电容量到80%后，该反应加剧氧的复合反应：正极生成的氧气通过AGM隔板的孔隙扩散到负极，与铅反应生成氧化铅，氧化铅和硫酸反应生成硫酸铅和水，硫酸铅经充电变成负极活性物质铅，水则进入电解液关键：高孔隙率的AGM隔板：孔隙率93%以上定量加酸：AGM隔板吸酸后仍有10%左右的孔隙率过量的负极活性物质：比正极的容量多10%~20%极群的紧装配、高纯度的铅钙合金、稳定可靠的安全阀等。26/5蓄电池在放电过程的特点•正、负极板上的活性物质都不断转变为硫酸铅（PbSO4）。•蓄电池的内阻增加。•电解液的比重逐渐下降，电动势逐渐降低。27/5蓄电池在充电过程的特点•正极板上的硫酸铅（PbSO4）逐渐变为二氧化铅（PbO2）。负极板上的硫酸铅逐渐变为海绵状铅（Pb）。•蓄电池的内阻降低。•电解液的比重逐渐增加，蓄电池的电动势也逐渐增加。28/53、电池的主要性能指标：(1)气密性：蓄电池应能承受50KP正压或负压而不破裂，不开胶，漏气，压力释放后壳体无残余变形。(2)容量电池在充满电下，静置1-24小时，在25℃环境下，进行放电，10H（10小时）率，容量应达到C10,3H率容量应该达到0.75C10，1H率容量应该达到0.55C10.放电终止电压如下表：29/5举例说明：12V100AHA、10小时率检测放电电流10A恒流终止电压10.8V放电时间应高于10小时放电电流计算100*0.1=10AB、3小时率检测放电电流25A恒流终止电压10.8V放电时间应高于3小时放电电流计算方法100*0.25=25AC、电池容量计算：放电电流(A)×时间（H)=电池容量（AH)D、当容量不在25℃换算公式如下：Ce=ct/﹛1+K(t-25℃)﹜ct:常温中的测试容量式中：t—放电时的环境温度；K—温度系数/℃（10h率时K=0.006；3h率时K=0.008；1h率时K=0.01）。30/5(3)大电流放电性能以30/10（3倍1C)电流放电3秒,极柱不熔断，内部汇流排不熔断，外观无出现异常，局部无严重发热。此项性能可看出电池的连接好坏或出现开路，防止电池在使用过程中出现爆炸发生火灾。(4)容量保存率蓄电池在25℃环境下充满电后，静置28天后，其容量保存率应不低于96%。电池在存放的条