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电池常识
【 来源: 】 【 发布时间:2007-10-13 】 【 字体:

  电池是将化学能或物理能直接变成电能的储能装置,可分为化学电源和物理电源两大类。化学电源包括一次电池和二次电池(即蓄电池)两类,前者只能一次性使用,如手电筒用的锌锰电池;后者可反复充放电多次使用,如铅酸蓄电池,镉镍电池,氢镍电池等。随世界工业的迅速发展和电子计算机化,备用电源的需求日益扩大,相应推动了电池工业的迅猛发展。在众多电池种类中,迄今技术最成熟,应用最广泛的毫无争议应是铅酸蓄电池,尤其是七十年代以来密封铅酸电池的研制成功,其应用领域更加广泛,成为许多行业用户首选电池。现代密封铅酸蓄电池具有完全密封,无需补加水维护,体积小,比能量高不腐蚀设备及不污染环境,安全可靠等优点。

    密封铅酸电池结构及工作原理

  • 结 构:

    UNION电池由正负极板,AGM隔膜,电解液,电池壳和盖,安全阀等组成。参见示意图:

  1)TERMINAL
2)COVER
3)TOP COVER
4)VENT CAP
5)POLE
6)NEGATIVE PLATE
7)A、G、M
8)POSITIVE PLATE
9)CONTAINER 端子

中盖
面盖
气阀
极柱
负极板
隔膜
正极板
电池槽

  • 工作原理:

  铅酸电池的电极反应式为:

    (+) PbO2 + 3H+ + HSO4- + 2e ≒ PbSO4 + 2H2O
    (-) Pb + HSO4 - ≒ PbSO4 + H+ +2e

  (1) 充 电

  电池充电时正极由硫酸铅(PbSO4)转化成棕色二氧化铅(PbO2),负极则由PbSO4转变为灰色铅Pb。随充电过程进行,正极电位逐渐升高,负极电位降低。在充电末期,会发生水的电解反应,正极开始产生氧气,负极则由于活性物质过量且加入析氢电位高的金属(如钙,镉)而不会产生氢气。正极产生的氧气透过隔膜传递到负极,与负极铅化合成氧化铅,氧化铅与硫酸化合生成水,即水可以循环利用,因此在使用过程中不需加水维护,从而实现电池密封。密封铅蓄电池要求必须恒压充电,就是为了保证充电末期仅有少量氧气产生,以便能及时传递到负极重新化合,避免水的损失;相反,如果充电电压过高,会有大量氧气产生,因氧气来不及化合使内压急剧增加,最后冲开安全阀释放出来,造成水的损失,严重影响电池寿命。

  (2) 放 电

  电池放电时,正极由二氧化铅转变为硫酸铅,负极由海绵状铅变为硫酸铅。放电过程中电池电压逐渐下降,硫酸浓度不断降低。在放电末期,由于正负极生成的不良导电体硫酸铅逐渐积累使电极欧姆电阻迅速增大,同时硫酸浓度下降后氢离子扩散缓慢,导致电池电压下降很快,此时应终止放电,否则出现过放电。电池过放电的害处是部分硫酸铅再充电时不能正常转化和恢复,下次放电时电池容量降低。多次过放电会造成电池容量迅速衰减,使用寿命显著缩短。

  • 铅酸蓄电池发展历程

  (1) 普兰特式电池。1859年Plante发明了铅酸电池,正负极板均采用铅板,通电化成后形成电池,其容量小,体积大。

  (2)铅锑合金涂膏式电池。板栅合金中添加锑使电池具有良好的充放电循环能力,采用涂膏式极板大大提高了电池体积比能量,但使用过程中需加水维护。

  (3)铅钙合金或超低锑合金AGM式密封电池。通过向正板栅合金中引入钙或超低锑元素,负极板栅添加金属钙,并采用超细玻璃纤维隔膜吸附电解液或使用胶体电解液,使电池中无游离液体;同时正极产生的氧气能传递到负极重新化合成水,从而实现水的循环利用,使用中不需加水维护。

  (4)胶体密封电池。通过胶体技术使电池中的电解液以类似固态的形式存在,电池在充放电过程中产生的气体,在胶体间的裂隙中传输,采用铅钙合金的负极吸收原理使气体重新复合,以实现水的循环利用和电池的密封免维护。

  • 目前国际上密封铅酸电池主要参照以下几个公司的技术制作:

  (1)以日本GS 公司和韩国UNION友联公司为代表的贫液阴极吸收式电池,这种电池具有优良的大电流放电性能。

  (2)以美国GNB公司为代表采用混合板栅的电池,其正板栅使用超低锑合金,具有较好的过放电恢复性能。

  (3)以德 国Sonnenschein阳光公司为代表的胶体阴极吸收式电池,它具有较好的浮充电性能。

  • 问题解答:

  备用电源电池如何日常保养?

  答:备用电池一般为密闭式免维护电池,建议使用者三至四个月进行一次放电测试(但放出电量不要超过额定容量的50%),观察电池容量指示灯变化,以了解目前电池状态。

  其余电池保养检测方法如下:

  1、目视检测电池外表是否有变形或膨胀漏液现象。

  2、检视电池+、-极是否氧化?

  3、检测电池端子是否松动

  4、测量电池浮充时的充电电压。(每一节12V电池的正常值一般为13、3~13、8V)

  5、电池使用越久,定期保养应越密集,避免市电中断时主机(如UPS)无法延时供电。

  6、建议使用的环境温度在0℃~30℃之间,避免阳光直射且保持清洁通风,最好装在空调室内。

  7、负责电池保养的人员建议在专业工程师的指导下执行电池保养或请专业电池工程师执行,避免触电情形发生。

  如何判定备用电源电池的使用寿命?

  答:电池的寿命取决于环境温度与充放电次数,环境温度越高,电池寿命越短(大致温度每升高10℃,电池寿命缩短50%);充放电次数越多代表化学反应次数越多,电池越趋于老化。一般12V电池设计寿命约5-7年左右,但由于使用环境的不同,实际使用年限有较大差别。因此,重要的场合,建议客户装机三年后可通过测试考虑是否需更换电池,以确保主机续电功能正常。测试方法主要有两种:

  1、进行实际放电容量测试;这是最实用,最可靠的测试方法,但费时费力,且只能在主机备用相对不是很重要的时段才能进行。

  2、使用专业电池内阻仪在线检测。该方法快捷,简单,但需配备昂贵的专业仪器。

添加时间:2007-10-13  浏览次数:2318
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