幫您起底鉛酸蓄電池的前世今生及未來(lái)
幫您起底鉛酸蓄電池的前世今生及未來(lái)
鉛酸蓄電池的發(fā)展及應(yīng)用
1 鉛酸蓄電池的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀
鉛酸蓄電池是1859年由普蘭特(Plante)發(fā)明的,至今已有一百五十年的歷史。鉛酸蓄電池自發(fā)明后,在化學(xué)電源中一直占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。這是因?yàn)槠湓牧弦子讷@得,價(jià)格低廉,使用上有充分的可靠性,適用于大電流放電及廣泛的環(huán)境溫度范圍等優(yōu)點(diǎn)。
到20世紀(jì)初,鉛酸蓄電池歷經(jīng)了許多重大的改進(jìn),提高了能量密度、循環(huán)壽命、高倍率放電等性能。然而,開(kāi)口式鉛酸蓄電池有兩個(gè)主要缺點(diǎn):一是充電末期水會(huì)分解為氫,氧氣體析出,需經(jīng)常加酸、加水,維護(hù)工作繁重;二是氣體溢出時(shí)攜帶酸霧,腐蝕周?chē)O(shè)備,并污染環(huán)境,限制了電池的應(yīng)用。近二十年來(lái),為了解決以上的兩個(gè)問(wèn)題,世界各國(guó)競(jìng)相開(kāi)發(fā)密封鉛酸蓄電池,希望實(shí)現(xiàn)電池的密封,獲得干凈的綠色能源。
1912年ThomasEdison發(fā)表專(zhuān)利,提出在單體電池的上部空間使用鉑絲,在有電流通過(guò)時(shí),鉑被加熱,成為氫、氧化合的催化劑,使析出的H2與O2重新化合,返回電解液中。但該專(zhuān)利未能付諸實(shí)現(xiàn):主要原因有如下三點(diǎn),一是鉑催化劑很快失效;二是氣體不是按氫2氧1的化學(xué)計(jì)量數(shù)析出,電池內(nèi)部仍有氣體存在;三是存在爆炸的危險(xiǎn)。20世紀(jì)60年代,世界各大電池公司投入大量人力物力進(jìn)行開(kāi)發(fā)。1969年,美國(guó)登月計(jì)劃實(shí)施,密封閥控鉛酸蓄電池和鎘鎳電池被列入月球車(chē)用動(dòng)力電源,最后鎘鎳電池被采用,但密封鉛酸蓄電池技術(shù)從此得到迅速發(fā)展。隨著電信業(yè)的飛速發(fā)展,VRLA電池在電信部門(mén)也得到了迅速推廣使用。1991年,英國(guó)電信部門(mén)對(duì)正在使用的VRLA電池進(jìn)行了檢查和測(cè)試,發(fā)現(xiàn)VRLA電池并不象廠(chǎng)商宣傳的那樣性能先進(jìn)穩(wěn)定可靠,電池出現(xiàn)了熱失控、燃燒和早期容量失效等現(xiàn)象,這引起了電池工業(yè)界的廣泛討論,并對(duì)VRLA電池的發(fā)展前途、容量監(jiān)測(cè)技術(shù)、熱失控和可靠性表示了疑問(wèn),此時(shí),VRLA電池市場(chǎng)占有率還不到富液式電池的50%,原來(lái)提到的“密封免推護(hù)鉛酸電池”名稱(chēng)正式被“VRLA電池”取代,原因是VRLA電池是一種還需要管理的電池,采用“免維護(hù)”容易引起誤解。針對(duì)這些問(wèn)題,電池專(zhuān)家和生產(chǎn)廠(chǎng)家的技術(shù)員紛紛發(fā)表文章提出對(duì)策和看法,這些文章對(duì)VRLA電池的發(fā)展和推廣應(yīng)用起了很大的促進(jìn)作用。1992年,世界上VRLA電池用量在歐洲和美洲都大幅度增加,在亞洲國(guó)家電信部門(mén)提倡全部采用VRLA電池;1996年VRLA電池基本取代傳統(tǒng)的富液式電池,VRLA電池已經(jīng)得到了廣大用戶(hù)的認(rèn)可。
2 閥控式鉛酸蓄電池的定義
閥控式鉛酸蓄電池的英文名稱(chēng)為Valve Regulated Lead Acid Battery(簡(jiǎn)稱(chēng)VRLA電池),其基本特點(diǎn)是密封結(jié)構(gòu),使用期間不用加酸加水維護(hù),不會(huì)漏酸,正確使用也不會(huì)向空氣中排放酸霧,單體電池的上部設(shè)有安全閥,該閥的作用是當(dāng)電池內(nèi)部氣體量超過(guò)一定壓力時(shí),排氣閥自動(dòng)打開(kāi),排出氣體,防止因電池內(nèi)部壓力過(guò)大而引起電池殼體破裂或爆炸,待壓力達(dá)到平衡后自動(dòng)關(guān)閥,防止空氣進(jìn)入電池內(nèi)部。
3 閥控式鉛酸蓄電池的分類(lèi)
閥控式鉛酸蓄電池分為AGM和GEL(膠體)電池兩種,AGM采用吸附式玻璃纖維棉(Absorbed Glass Mat)作隔膜,電解液吸附在極板和隔膜中,貧液設(shè)計(jì),電池內(nèi)無(wú)流動(dòng)的電解液,電池可以立放工作,也可以臥放工作;膠體(GEL)SiO2作凝固劑,電解液吸附在極板和膠體內(nèi),一般立放工作。目前文獻(xiàn)和會(huì)議討論的VRLA電池除非特別指明,一般是指AGM電池。
4 鉛酸電池的工作原理
4.1 開(kāi)口式鉛酸電池的工作原理
鉛酸電池是一種使用最廣泛的蓄電池,它以海綿狀的鉛作為負(fù)極,二氧化鉛作為正極,用硫酸水溶液作為電解液,它們共同參與電池的電化學(xué)反應(yīng);瘜W(xué)反應(yīng)原理如下:
PbO2+2H++2HSO4-+Pb→2PbSO4+2H2O
從反應(yīng)原理可以看到,在放電時(shí),正負(fù)極材料都與電解液中的硫酸反應(yīng)生成硫酸鉛,正常情況下,所生成的硫酸鉛結(jié)構(gòu)疏松,并且其晶體非常細(xì)小,電化學(xué)活性很高,這種活性很高的硫酸鉛在充電時(shí)可以在電流作用下重新生成正極的二氧化鉛和負(fù)極的海綿狀鉛。通過(guò)這種穩(wěn)定的可逆過(guò)程,電池實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)存電能和釋放電能的作用。
放電時(shí)生成硫酸鉛的過(guò)程亦稱(chēng)為“鹽化反應(yīng)”、“硫化反應(yīng)”,這種硫酸鹽生成后的一段時(shí)間內(nèi)活性很強(qiáng)。如果這段時(shí)間內(nèi)未充電,未能及時(shí)轉(zhuǎn)化為海綿狀鉛和二氧化鉛。隨溫度下降,活性的硫酸鉛會(huì)再結(jié)晶成為顆粒較大的晶體。這種白色粗晶粒硫酸鉛導(dǎo)電性能很差,難溶解,充電時(shí)也不能再很容易地還原成海綿狀鉛和二氧化鉛,形成了不可逆的硫酸鹽化,嚴(yán)重時(shí),這些結(jié)晶體附著在電極表面,阻擋了電解液與涂層活性物質(zhì)的反應(yīng),造成內(nèi)阻增大,容量下降,電解液溫度過(guò)高,O2、H2溢出而失水,電極柵板變形,活性物質(zhì)脫落,單格電池短路或斷路等惡性循環(huán)發(fā)生。
4.2 閥控式鉛酸電池的工作原理
電池充電過(guò)程中存在水分解反應(yīng),當(dāng)正極充電到70%時(shí),開(kāi)始析出氧氣,負(fù)極充電到90%時(shí)開(kāi)始析出氫氣。閥控式鉛酸蓄電池能在電池內(nèi)部對(duì)氧氣再?gòu)?fù)合利用,同時(shí)抑制氫氣的析出,克服了傳統(tǒng)式鉛酸蓄電池的主要缺點(diǎn)。
閥控式鉛酸蓄電池采用負(fù)極活性物質(zhì)過(guò)量設(shè)計(jì),正極在充電后期產(chǎn)生的氧氣通過(guò)空隙擴(kuò)散到負(fù)極,與負(fù)極海綿狀鉛發(fā)生反應(yīng),使負(fù)極處于去極化狀態(tài)或充電不足狀態(tài),達(dá)不到析氫過(guò)電位,所以負(fù)極不會(huì)由于充電而析出氫氣,電池失水量很小,故使用期間不需加酸加水維護(hù)。在閥控式鉛酸蓄電池中,負(fù)極起著雙重作用,即在充電末期或過(guò)充電時(shí),一方面極板中的海綿狀鉛與正極產(chǎn)生的O2反應(yīng)而消耗氧氣,另一方面是極板中的硫酸鉛又要接受外電路傳輸來(lái)的電子進(jìn)行還原反應(yīng),由硫酸鉛反應(yīng)成海綿狀鉛。在電池內(nèi)部,若要使氧的復(fù)合反應(yīng)能夠進(jìn)行,必須使氧氣從正極順暢的擴(kuò)散到負(fù)極。氧的移動(dòng)過(guò)程越容易,氧循環(huán)就越容易建立。在閥控式蓄電池內(nèi)部,氧以?xún)煞N方式傳輸:一是溶解在電解液中的方式,即通過(guò)在液相中的擴(kuò)散,到達(dá)負(fù)極表面;二是以氣相的形式擴(kuò)散到負(fù)極表面。傳統(tǒng)富液式電池中,氧的傳輸只能依賴(lài)于氧在正極區(qū)H2SO4溶液中溶解,然后依靠在液相中擴(kuò)散到負(fù)極。如果氧呈氣相在電極間直接通過(guò)開(kāi)放的通道移動(dòng),那么氧的遷移速率就比單靠液相中擴(kuò)散大得多。充電末期正極析出氧氣,在正極附近有輕微的過(guò)壓,而負(fù)極化合了氧,產(chǎn)生一輕微的真空,于是正、負(fù)間的壓差將推動(dòng)氣相氧經(jīng)過(guò)電極間的氣體通道向負(fù)極移動(dòng)。閥控式鉛蓄電池的設(shè)計(jì)提供了這種通道,從而使閥控式電池在浮充所要求的電壓范圍下工作,而不損失水。
5 鉛酸蓄電池使用壽命短原因探討
鉛酸蓄電池自問(wèn)世以來(lái),始終跳不出實(shí)際使用壽命短,提前報(bào)廢的怪圈,如普通鉛酸蓄電池設(shè)計(jì)壽命為2-3年,實(shí)際只能使用一年或更短的時(shí)間。有的蓄電池由于貯存時(shí)間過(guò)長(zhǎng),未經(jīng)使用就已失效報(bào)廢,造成能源的極大浪費(fèi)。蓄電池使用壽命短,主要原因是在正常的使用過(guò)程中,化學(xué)能轉(zhuǎn)變電能的同時(shí)也會(huì)自然產(chǎn)生硫化,在極板上形成一層硫酸鉛結(jié)晶體,隨著時(shí)間的推移,這些結(jié)晶體沾附在極板上的面積越來(lái)越大,越來(lái)越厚,將極板微孔堵塞,使產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的活性物質(zhì)越來(lái)越少,極板不能正常工作。蓄電池容量越來(lái)越低,嚴(yán)重時(shí)造成蓄電池壽命終止,這是自然原因造成的。但更多的情況是人為原因造成的,原因多為使用、儲(chǔ)存不當(dāng)。
6 閥控鉛酸蓄電池的失效模式
6.1 干涸失效模式
從閥控鉛酸蓄電池中排出氫氣、氧氣,水蒸氣、酸霧,都是電池失水的方式和干涸的原因。電池干涸失效是閥控鉛酸蓄電池所特有的。失水的原因有以下幾種:
、贇怏w再化合的效率低。
、趶碾姵貧んw蒸發(fā)水。
、郯鍠鸥g消耗水。
、茏苑烹姄p失水。
6.1.1 氣體再化合效率
氣體再化合效率與選擇浮充電壓關(guān)系很大。電壓選擇過(guò)低,雖然氧氣析出少,復(fù)合效率高,但個(gè)別電池會(huì)由于長(zhǎng)期充電不足造成負(fù)極鹽化而失效,使電池壽命縮短。浮充電壓選擇過(guò)高,氣體析出量增加,氣體再化合效率低,雖避免了負(fù)極失效,但安全閥頻繁開(kāi)啟,失水多,正極板柵也有腐蝕,影響電池壽命。
6.1.2 從電池殼體蒸發(fā)水
電池殼體的滲透率,除取決于殼體材料種類(lèi)、性質(zhì)外,還與其壁厚,殼體內(nèi)外間水蒸氣壓差有關(guān)。雖然有些殼體材料的水蒸氣滲透率較大,但強(qiáng)度好,所以仍然得到廣泛的應(yīng)用。
6.1.3 板柵腐蝕
板柵腐蝕也會(huì)造成水分的消耗。
6.1.4 自放電
正極自放電析出的氧氣可以在負(fù)極再化合而不至于失水,但負(fù)極出析的氫不能在正極復(fù)合,會(huì)在電池累積,從安全閥排出而失水,尤其是電池在較高溫度下貯存時(shí),自放電加速。
6.2 容量過(guò)早損失的失效模式
閥控鉛酸蓄電池早期容量損失常容易在如下條件發(fā)生:
、俨贿m宜的循環(huán)條件,諸如連續(xù)高速率放電、深放電、充電開(kāi)始時(shí)低的電流密度。
、谌狈μ厥馓砑觿┤鏢b、Sn、H3PO4。
、鄣退俾史烹姇r(shí)高的活性物質(zhì)利用率、電解液高度過(guò)剩,極板過(guò)薄等。
④活性物質(zhì)視密度過(guò)低,裝配壓力過(guò)低等。
6.3 熱失控的失效模式
大多數(shù)電池體系都存在發(fā)熱問(wèn)題,在閥控鉛酸蓄電池中可能性更大,這是由于:氧再化合過(guò)程使電池內(nèi)產(chǎn)生更多的熱量;排出的氣體量小,減少了熱的消散;
若閥控鉛酸蓄電池工作環(huán)境溫度過(guò)高,或充電設(shè)備電壓失控,則電池充電量會(huì)增加過(guò)快,電池內(nèi)部溫度隨之增加,電池散熱不佳,從而產(chǎn)生過(guò)熱,電池內(nèi)阻下降,充電電流又進(jìn)一步升高,內(nèi)阻進(jìn)一步降低。如此反復(fù)形成惡性循環(huán),直到熱失控使電池殼體嚴(yán)重變形、漲裂。為杜絕熱失控的發(fā)生,要采用相應(yīng)的措施:
、俪潆娫O(shè)備應(yīng)有溫度補(bǔ)償或限流功能。
②嚴(yán)格控制安全閥質(zhì)量,以使電池內(nèi)部氣體正常排出。
、坌铍姵匾惭b在通風(fēng)良好的位置,并控制電池溫度。
6.4 負(fù)極不可逆硫酸鹽化
正常條件下,鉛蓄電池在放電時(shí)形成的硫酸鉛結(jié)晶,在充電時(shí)能較容易地還原為鉛。如果電池使用和維護(hù)不當(dāng),例如經(jīng)常處于充電不足或過(guò)放電,負(fù)極就會(huì)逐漸形成一種粗大堅(jiān)硬的硫酸鉛,它幾乎不溶解,用常規(guī)方法充電很難使它轉(zhuǎn)化為活性物質(zhì),從而減少了電池容量,甚至成為蓄電池壽命終止的原因,這種現(xiàn)象稱(chēng)為極板的不可逆硫酸鹽化。為了防止負(fù)極發(fā)生不可逆硫酸鹽化,必須對(duì)蓄電池及時(shí)充電,不可過(guò)放電。
6.5 板柵腐蝕
在鉛酸蓄電池中,正極板柵比負(fù)極板柵厚,原因之一是在充電時(shí),特別是在過(guò)充電時(shí),正極板柵要遭到腐蝕,逐漸被氧化成二氧化鉛而失去板柵的作用,為補(bǔ)償其腐蝕量必須加粗加厚正極板柵。所以在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,一定要根據(jù)環(huán)境溫度選擇合適的浮充電壓,浮充電壓過(guò)高,除引起水損失加速外,也引起正極板柵腐蝕加速。電池的設(shè)計(jì)壽命是按正極板柵合金的腐蝕速率進(jìn)行計(jì)算的,正極板柵被腐蝕的越多,電池的剩余容量就越少;電池壽命就越短。
7 閥控式鉛酸蓄電池的自放電
7.1 自放電的原因
電池的自放電是指電池在存儲(chǔ)期間通過(guò)內(nèi)電路放電,致使容量降低的現(xiàn)象。自放電通常主要在負(fù)極,因?yàn)樨?fù)極活性物質(zhì)為較活潑的海綿狀鉛電極,可發(fā)生置換反應(yīng)。若在電極中存在著析氫過(guò)電位低的金屬雜質(zhì),這些雜質(zhì)和負(fù)極活性物質(zhì)能組成腐蝕微電池,結(jié)果負(fù)極金屬自溶解,并伴有氫氣析出,從而容量減少。在電解液中雜質(zhì)起著同樣的有害作用。一般正極的自放電不大。正極為強(qiáng)氧化劑,若在電解液中或隔膜上存在易于被氧化的雜質(zhì),也會(huì)引起正極活性物質(zhì)的還原,從而減少容量。
7.2正極的自放電
正極的自放電是由于在放置期間,正極活性物質(zhì)發(fā)生分解,形成硫酸鉛并伴隨著氧氣析出。
7.3負(fù)極的自放電
蓄電池在開(kāi)路狀態(tài)下,鉛的自溶解導(dǎo)致容量損失。引起自放電的因素很多,如電解液及極板材料有雜質(zhì),引起局部電池效應(yīng)自放電;隔板破裂,活性物質(zhì)脫落;蓄電池蓋上有浸潤(rùn)性灰塵,電解液或水形成回路自放電。我們能做到的是保持蓄電池蓋上的干燥和清潔。冬天從屋外移到屋內(nèi)的蓄電池其表現(xiàn)上會(huì)有冷凝水,可擦拭或靜置屋內(nèi)待其蒸發(fā)后再充電。
8 閥控式鉛酸蓄電池容量的影響因素
8.1 放電率對(duì)電池容量的影響
鉛蓄電池容量隨放電倍率增大而降低,在考核電池容量時(shí),必須指明放電的倍率。
8.1.1高倍率放電時(shí)容量下降的原因
放電倍率越高,放電電流密度越大,電流在電極上分布越不均勻,電流優(yōu)先分布在離主體電解液最近的表面上,從而在電極的最外表面優(yōu)先生成PbSO4。PbSO4的體積比PbO2和Pb大,于是放電產(chǎn)物硫酸鉛堵塞多孔電極的孔口,電解液則不能充分供應(yīng)電極內(nèi)部反應(yīng)的需要,電極內(nèi)部物質(zhì)不能得到充分利用,因而高倍率放電時(shí)容量降低。
8.1.2 放電電流與電極作用深度關(guān)系
在大電流放電時(shí),活性物質(zhì)沿厚度方向的作用深度有限,電流越大其作用深度越小,活性物質(zhì)被利用的程度越低,電池給出的容量也就越小。在大電流放電時(shí),由于極化和內(nèi)阻的存在,電池的端電壓低,電壓降損失增加,使電池端電壓下降快,也影響容量。
8.2 溫度對(duì)電池容量的影響
環(huán)境溫度對(duì)電池的容量影響較大,隨著環(huán)境溫度的降低容量減小。環(huán)境溫度變化1℃時(shí)的電池容量變化稱(chēng)為容量的溫度系數(shù)。
9 閥控鉛酸蓄電池的使用
9.1 容量選擇
閥控鉛酸蓄電池的額定容量是10小時(shí)率放電的容量。電池放電電流過(guò)大,則達(dá)不到額定容量。因此,應(yīng)根據(jù)設(shè)備負(fù)載,電壓大小等因素來(lái)選擇合適容量電池。
9.2 充電機(jī)的選擇
由于浮充使用和無(wú)人值守,要求使用閥控鉛酸蓄電池的充電機(jī)具有如下功能:
、僮詣(dòng)穩(wěn)壓。
、谧詣(dòng)穩(wěn)流。
、酆銐合蘖鳌
、芨邷貓(bào)警。
、莨收蠄(bào)警。
、逌囟妊a(bǔ)償。
9.3 閥控鉛酸蓄電池的安裝
9.3.1安裝方式
閥控鉛酸蓄電池有高形和矮形兩種設(shè)計(jì),高形設(shè)計(jì)的電池高度、重量大,濃差極化大,影響電池性能,最好臥式放置。矮形電池最好立放工作。安裝方式要根據(jù)工作場(chǎng)地與設(shè)施而定。
9.3.2連接方式及導(dǎo)線(xiàn)
閥控鉛酸蓄電池實(shí)際應(yīng)用中,大電流放電性能特別重要。除電池本身外,連接方式和連接導(dǎo)線(xiàn)的電壓降是至關(guān)重要的。1000Ah以上大電池大部分是用500Ah-1000Ah并聯(lián)而成,連接線(xiàn)使用多,要貫徹“多串少并,先串后并”原則。一般要求電池間連接導(dǎo)線(xiàn)電壓降在1h率大電流放電時(shí)不大于10mV。
9.4 運(yùn)行充電
9.4.1補(bǔ)充充電與容量試驗(yàn)
閥控鉛酸蓄電池是荷電出廠(chǎng),由于自放電等原因,投入運(yùn)行前要作補(bǔ)充充電和一次容量試驗(yàn)。補(bǔ)充充電應(yīng)按廠(chǎng)家使用說(shuō)明書(shū)進(jìn)行,各生產(chǎn)廠(chǎng)的要求并不完全一致。
9.4.2 浮充充電
9.4.2.1浮充工作
閥控鉛酸蓄電池在現(xiàn)場(chǎng)的工作方式主要是浮充工作制,浮充工作制是在使用中將蓄電池組和整流器設(shè)備并接在負(fù)載回路作為支持負(fù)載工作的后備電源,浮充工作的特點(diǎn)是,一般說(shuō)電池組平時(shí)并不放電,負(fù)載的電流全部由整流器供給。當(dāng)然實(shí)際運(yùn)行中電池有局部放電以及由于負(fù)載的意外突然增大而放電。
9.4.2.2浮充充電作用
蓄電池組在浮充工作制中有兩個(gè)主要作用
、佼(dāng)市電中斷或整流器發(fā)生故障時(shí),蓄電池組即可擔(dān)負(fù)起對(duì)負(fù)載單獨(dú)供電任務(wù),以確保通信不中斷。
、谄鹌交瑸V波作用。電池組與電容器一樣,具有充放電作用,因而對(duì)交流成分有旁路作用。這樣,送至負(fù)載的脈動(dòng)成分進(jìn)一步減少,從而保證了負(fù)載設(shè)備對(duì)電壓的要求。
9.4.2.3浮充電壓的原則
、俑〕潆娏髯阋匝a(bǔ)償電池的自放電損失。
、诋(dāng)蓄電池放電后,能依靠浮充電很快地補(bǔ)充損失的電量,以備下一次放電。
③在該充電電壓下,電池極板生成的PbO2較為致密,以保護(hù)板柵不致于很快腐蝕。
、鼙M量減少O2與H2析出,并減少負(fù)極鹽化。
、莞〕潆妷旱倪x擇還要考慮其它的影響因素,如電解液濃度對(duì)浮充電壓的影響、板柵合金對(duì)浮充電壓的影響等。
根據(jù)浮充電壓選擇原則與各種因素對(duì)浮充電壓的影響,國(guó)外一般選擇稍高的浮充電壓,范圍可達(dá)2.25—2.33V,國(guó)內(nèi)稍低,2.23—2.27V。
9.4.2.4浮充電壓的溫度補(bǔ)償
浮充充電與環(huán)境溫度有密切關(guān)系。通常浮充電壓是指環(huán)境25℃而言,所以當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí),需按溫度系數(shù)補(bǔ)償,調(diào)整浮充電壓。不同廠(chǎng)家電池的溫度補(bǔ)償系數(shù)不一樣,在設(shè)置充電機(jī)電池參數(shù)時(shí),應(yīng)根據(jù)說(shuō)明書(shū)上的規(guī)定設(shè)置溫度補(bǔ)償系數(shù),如說(shuō)明書(shū)沒(méi)有寫(xiě)明,應(yīng)向電池生產(chǎn)廠(chǎng)家咨詢(xún)確定。
9.4.3 關(guān)于均衡充電的問(wèn)題
所謂均衡充電,就是均衡電池特性的充電,是指在電池的使用過(guò)程中,因?yàn)殡姵氐膫(gè)體差異、溫度差異等原因造成電池端電壓不平衡,為了避免這種不平衡趨勢(shì)的惡化,需要提高電池組的充電電壓,對(duì)電池進(jìn)行活化充電。
9.4.3.1關(guān)于閥控鉛酸蓄電池的均衡充電
①均衡充電的概念是在老式鉛酸電池使用中提出的,目前大多數(shù)的閥控式電池都明確提出“電壓均衡、化成徹底”。而“電池內(nèi)不形成酸層,無(wú)需進(jìn)行均衡充電”。
②均衡充電會(huì)對(duì)閥控式電池造成損害。均衡充電電壓對(duì)于大多數(shù)電池來(lái)說(shuō),都是較高的浮充電壓。此時(shí),大多數(shù)正常電池都處于過(guò)充電狀態(tài)。不能復(fù)合的氣體在電池內(nèi)部形成一定的壓力,壓力超過(guò)安全控制閥閥值時(shí),閥門(mén)打開(kāi),氣體從控制閥中排出。
、墼谝郧暗碾姵鼐S護(hù)中,伴隨著均衡充電的過(guò)程是進(jìn)行電池電解液比重的調(diào)整,也就是說(shuō)采用添加蒸餾水的辦法補(bǔ)充水量,以保持電池的均衡性。但在免維護(hù)電池中,在現(xiàn)有的維護(hù)制度下是不加水的,這樣一來(lái),將不可避免造成電池的失水、電池干涸。
9.4.3.2如何保證閥控鉛酸蓄電池端電壓的一致性
①電池端電壓的決定性因素
首先,主要是電解液濃度和極板材料。電池失水,電解液濃度必然增大,使電池的端電壓升高。其次,與安全閥的開(kāi)啟有關(guān)。如安全閥的壓力過(guò)低,必將造成電池過(guò)早失水、端電壓上升。第三,串聯(lián)電池之間的連接狀態(tài)是不同的,浮充時(shí),會(huì)出現(xiàn)充電不足。當(dāng)電池遇到深放電再進(jìn)行恢復(fù)性充電時(shí),難以恢復(fù)的電池,將造成電池端電壓偏低。
、陔姵囟穗妷旱谋WC手段
既然電池會(huì)存在端電壓不一致,又不允許電池進(jìn)行均衡充電,那么應(yīng)如何確保電池端電壓的一致呢?首先應(yīng)從電池的原材料、生產(chǎn)環(huán)節(jié)保證電池電壓的一致性。比如電池材料的選擇,特別是電解液、極板、壓力控制閥等關(guān)鍵材料的選擇。其次要確保電池安裝的質(zhì)量,保證電池安裝狀態(tài)的一致性。如,電池的連接方法、扭力的均衡性等。第三,還要在維護(hù)中予以關(guān)注。對(duì)于落后的電池要進(jìn)行恢復(fù)性充電,應(yīng)定期檢查控制閥的工作狀態(tài)。
10 鉛酸蓄電池的維護(hù)
10.1日常維護(hù)
以前錯(cuò)誤地認(rèn)為閥控蓄電池是免維護(hù)蓄電池,很容易給人造成是無(wú)須維護(hù)而不聞不問(wèn)。其實(shí)蓄電池的變化是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程,為保證電池的良好使用,作好運(yùn)行記錄是相當(dāng)重要的,每月應(yīng)檢查的項(xiàng)目如下:
①單體和電池組浮充電壓。
②電池的外殼和極柱溫度。
、垭姵氐臍どw有無(wú)變形和滲液。
、軜O柱、安全閥周?chē)欠駶B液和酸霧溢出。
10.2 連接條是否擰緊
電池的連接條松動(dòng),會(huì)使連接處的接觸電阻增大,在大電流充、放電過(guò)程中,很容易使連接條發(fā)熱甚至?xí)䦟?dǎo)致電池蓋的熔化,情況嚴(yán)重的可能引發(fā)明火。
10.3 電池的內(nèi)阻
已運(yùn)行了4年以上的電池,有可能會(huì)導(dǎo)致電池的內(nèi)阻增大及個(gè)體之間內(nèi)阻差異,這種情況一般是要求相關(guān)廠(chǎng)家對(duì)電池進(jìn)行活化處理,降低內(nèi)阻,恢復(fù)電池容量。
10.4 電池的電壓
有些廠(chǎng)家電池采用厚極板設(shè)計(jì),使電池的壽命得到提高,但對(duì)于電池電壓的均勻性就較難控制,一般需運(yùn)行兩年以上電壓才會(huì)逐漸均勻,此外電池電壓偏低的還可以對(duì)整組電池進(jìn)行淺放電,看該電池的放電電壓是否明顯偏低,若明顯低的話(huà),就要聯(lián)系相關(guān)廠(chǎng)家進(jìn)行處理。
10.5 電池的容量檢測(cè)
對(duì)于已運(yùn)行三年以上的電池,最好能每年進(jìn)行一次核對(duì)性放電試驗(yàn),放出額定容量的30--40%(額定容量按實(shí)際放電率計(jì)算),每三年進(jìn)行一次容量放電測(cè)試,放出額定容量的80%,記錄電池單體電壓和總電壓。
10.6要及時(shí)充電
蓄電池放電時(shí)就開(kāi)始了鹽化反應(yīng),充電將具有活性的硫酸鉛及時(shí)轉(zhuǎn)化為海綿狀鉛和二氧化鉛,若放置12小時(shí)以上,活性的硫酸鉛就會(huì)再次結(jié)晶成為較大晶體顆粒,成為不可逆的硫酸鹽。
10.7 要定期完全放電
在浮充狀態(tài)下工作,應(yīng)定期進(jìn)行完全放電,以活化電池的極板物質(zhì),并檢測(cè)電池的實(shí)際容量。
10.8 不可欠電貯存
長(zhǎng)期停用的電池,要將電池充滿(mǎn)電再存放,至少每個(gè)月要充電一次。
10.9 電池的混用
電池新、舊混用可能會(huì)導(dǎo)致電池的實(shí)際負(fù)荷電流不一樣,所以應(yīng)盡量避免混用。
10.10 蓄電池的使用環(huán)境
閥控蓄電池應(yīng)安裝在遠(yuǎn)離熱源和易產(chǎn)生火花的地方,在清潔的環(huán)境中使用。建議電池室溫在15℃ 至35℃之間,最好安裝空調(diào),控制溫度在25℃左右。潮濕、通風(fēng)不暢、太陽(yáng)照射等環(huán)境必然會(huì)使閥控蓄電池的壽命縮短。因此環(huán)境清潔、良好的通風(fēng)條件、環(huán)境溫度以及避免陽(yáng)光直射是十分必要的。另外為了方便蓄電池的維護(hù),選擇機(jī)房時(shí)要留有適當(dāng)?shù)木S護(hù)空間
通過(guò)文字我相信大家肯定對(duì)鉛酸蓄電池了解的更多了,使用起來(lái)我相信也就更得心順手了!