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1、1/53,电池基础知识培训,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,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,燃料电池：Fuel Cell, FC,
2、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,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: 19
3、57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。,6,1859年 法国Plante 发明铅酸蓄电池,AGM隔离板 美国盖茨公司 1971年,PSOC技术 NorthStar 2001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,
4、铅钙合金 Haring 1935年,铅酸蓄电池的历史,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,1、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
5、池结构图,9,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,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。,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)
6、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。,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/ml,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。,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
7、单格。,实物图,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。,12V 100AH 6v 10AH 2V 200AH 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,2、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。,B：
8、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
9、求也不同，因此规定的电池放电的终止电压也不相同。,E：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
10、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。,H：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
11、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）。
12、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。,3、符号介绍,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
13、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,2、 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
14、 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 + 2H2SO4,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
15、，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。,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。,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（Pb
16、O2）。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。,3、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：,举例说明： 12V100AH A、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=10A B、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=25A C、电池容量计算： 放电电流(A)时间（H)=电
