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1、卷绕式铅酸电池内压的研究（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑 完整版实用资料，欢迎下载）卷绕式铅酸电池内压的研究高军 史鹏飞 贾德利 王宇轩众所周知，阀控式密封铅酸蓄电池的析气量是衡量电池性能好坏的一个重要指标。析气量的大小直接影响着电池的工作容量、板栅的腐蚀速度、电池的气胀及“爬酸”的严重程度等一系列重要的电池性能。因此，对电池的寿命有显著影响。 随着各种现代用电器具的发展，要求铅酸蓄电池少维护或免维护。实现这一目标的关键是设法消除充电后期电池内产生的气体。因为气体的逸出带走了酸，消耗了水。另一方面，氢气和氧气的不平衡析出，会导致密封铅酸电池正负极容量偏离当初的设计值。 关于氢气的消除常
2、常通过负极容量大于正极容量、提高负极析氢过电位、定电压充电、采用第三电极等方法13；通常采用负极吸收的原理来消除氧气。实际电池当中析气量与许多因素有关，如隔板、电液量、电流密度、电极本身的荷电状态以及电池内的温度等。国内外制定的许多电池标准中，都把气体复合效率作为一条重要的标准来看待。 在卷绕式铅酸蓄电池的生产制造中，充电后期析气带来内压增大现象同样不可避免。我们通过研究电池内压变化，阐述析气规律，目的是更好地提高电池性能。 1 内压的产生 众所周知，根据“双硫酸盐化理论”解释铅酸蓄电池的成流反应，电池反应如下： 铅酸蓄电池在恒流充电过程中，电压曲线有两个平台，分别对应电池充电反应阶段和造成大
3、量气泡析出的水分解反应阶段。在充电后期，电极上发生的电化学反应： 电池充电产生H2与O2是不可避免的。1938年A.Dassler45提出了气体复合原理对后来的密封铅酸电池有着重要的指导作用。多孔玻璃纤维隔板的应用使氧气在负极的复合得以实现。反应生成的PbO3与H2SO4作用生成水： 来源:输配电设备网生成的PbSO4可以在充电时重新转变为海绵状 充电时扩散到负极表面的氧气也可以直接参与电化学反应生成水： 综合上述反应，在一定条件下就可以实现氧的循环，做到没有氧的积累，没有水的损失。氧气的复合使负极去极化，减缓了H2的析出。 理论研究表明6，氧在负极的还原反应取决于氧的扩散速度。说明隔板中的气
4、体通道十分重要，对气体复合反应效率起决定作用。 2 实验 2.1电池制作 用0.2mm厚的铅箔，用拉浆法制备极板，表面干燥后，正负极配组卷绕，经固化(75，30)干燥(60，30h)，然后化成。 化成好的电池，从化成槽中取出放置30min，至无酸液渗出。此封口单体电池实验，电池内无流动的酸液，玻纤隔板饱和吸酸。吸酸饱和度100，电池在每次过充电情况下，随着电解水反应的发生，隔板吸酸饱和度逐渐降低。连续充放电的电池每次放电后，进行放气，然后再充电。 2.2 内压测量 自制电池内压测量装置，ABS厚壁圆筒耐压外壳，上下端引出正负极，加密封盖，正极端安装压力表。确保装置不漏气。 进行隔板吸酸不同量和
5、不同充电电流，以及不同正负极活性物质比的充放电检测内压变化实验。 3 结果与讨论 3.1 饱和吸酸隔板 请登陆:输配电设备网 浏览更多信息 隔板饱和吸酸的封口单体电池，12C的电流连续充电(按理论容量的45确定为1C)，静置60min，1C放电，内压的变化曲线如图1。在充电过程中，内压呈现出明显的上升变化趋势。当充电停止后的较长一段时间，以及放电过程中，气压非常缓慢的下降，甚至很难观测到气压的明显变化，说明氧气在负极的复合困难。 3.2 隔板吸液与内压变化 内压测量装置内，电池内的玻纤隔板吸酸饱和度100。由于电池在每次过充电情况下，都会发生电解水的反应。因此每次充电后电池内酸液量都要减少，主
6、要是隔板上的酸量减少，即吸酸饱和度逐渐降低，隔板上的通气孔隙(通道)增多。经过多次充电后，得到隔板不同通气孔隙的内压变化情况。每次充电而电解水的多少，由实验测得气压，通过理想气体状态方程计算可得到结果。 采用13C电流，充电5 h。然后静置30min，1C放电。每次放完电之后排气至常压。气压变化由图2比较结果分析如下： 1) 密封的电池随着隔板上吸酸量减少，气压增长减缓。证明是由于电解液中水分减少，允许气体通过的通道增多，正极产生的氧气可以更顺利的到达负极与铅复合。 2) 隔板吸酸饱和度大于98.3时，正极充电产生的氧气很难穿透隔板到达负极产生复合，隔板吸酸饱和度小于97.0时，氧气才能顺利穿
7、透隔板到达负极发生复合反应。此时，电池内气压上升缓慢，是由于氧气与负极铅复合产生的结果。 3) 从充电结束后的气压下降十分缓慢的实验结果可以说明，氧气的复合主要发生在充电阶段。 来源:输配电设备网 3.3 正负极容量比与电池内压关系 封口单体电池实验，玻纤隔板饱和吸酸。以13C电流充电，检测内压随时间的变化。制作不同正负极容量比电池，重复上述实验。结果见图3，由图中实验结果可知，充电初始阶段产生气体较少，然后出现内压变化直线上升的情况。相同充电时间内，正负极的活性物质比越大，产生的气体越多。电池内气压由正极活性物质相对含量控制。卷绕式铅酸电池内压的研究来源：蓄电池高军 史鹏飞 贾德利 王宇轩时
8、间：2007-11-23字体： 大 中 小 投稿正极活性物质含量高时，氧气的析出较负极氢气的析出迟缓，反之在负极活性物质相对含量高时，氢气的析出较正极氧气的析出迟缓。结果表明，内压的升高不完全是因为氧，氢气的析出也是内压升高的重要原因。随着正极活性物质相对含量减少，内压增长减缓的现象表明，氢在正极的复合比氧在负极的复合效果差。 来源:输配电设备网 3.4 充电电流与内压变化 相同装置内，对一电池采用不同电流密度充电时内压变化的测定分析，保证每次充电玻纤隔板都是饱和吸酸。放电均采用1C放电。实验电池额定容量为7.6Ah。充电至电池容量的150(11.4Ah)止。结果见图4。结果表明，充电电流越大
9、相同充电时间内，产生的气体越多。当采用低于0.2 mA/cm2的较低电流密度时，产生气体已经非常少了。说明采用适当的充电电流对于电池的维护至关重要。 来源:输配电设备网4 结论 综合上述讨论，结果表明，一定范围内，在其他条件一定的情况下： 1) 隔板吸酸量越少，允许气体通过的孔隙越多，气体复合效果越好。隔板吸酸饱和度小于97.0时，氧气才能顺利穿透隔板到达负极发生复合反应； 2) 气体的复合主要发生在充电阶段； 3) 相同的充电条件下，正负极活性物质量的比越大，产生的气体越多，内压就越高； 4) 随着充电电流的减小，电池内产生的气体减少，内压增长幅度随之降低。 参考文献： 1张胜永阀控式铅酸蓄
10、电池(2)J电池，1999，29 (2)：8588 2冯辉，周立明铅酸蓄电池的消氢电极研究J郑州轻工业学院学报，2002，17(3)：4042 3 Takahashi，K，Factors that accelerate the wetting of auxiliary electrodes in sealed leadacid batteries JJournal of Power Sources，1996，63：173177 4 Dassler AUSP 2 104 937，1938 5) Dagsler AUSP 2 131 592，1938 6 Mrha JOxygen cycle in
11、 sealed lead acid batteriesJ，Journal of Power Sources，1989；271EEE Std 1188-19961EEE 推荐用于站用阀控铅酸（VRLA）蓄电池的维护、测试和更换方法电路与设备通信技术 计算机电磁与辐射能源与动力工业应用信号与应用IEEE 第29标准合作委员会（SCC29）1EEE 推荐用于站用阀控铅酸（VRLA）蓄电池的维护、测试和更换方法发起人IEEE站用蓄电池标准合作专业委员会1996年6月20日批准IEEE标准部摘要：本标准包含了优化阀控铅酸蓄电池寿命和性能的维护、测试时间表和测试过程。也提供了何时该更换蓄电池的指引。关键词
12、：验收测试、蓄电池容量、蓄电池维护、蓄电池测试、校正操作、浮充电压、检查、内阻测量、维护、性能测试、预防、保护设备、再化合、波纹电流、充电状态、站用蓄电池、测试过程、测试时间表、热失控、阀控铅酸蓄电池。目 录1 范围12 参考13 定义24 安全341保护设施342预防343方法35维护451概要452检查453校正动作56测试描述和时间表6 61验收测试6 62连续测试6 63性能测试664服务测试77蓄电池测试过程7 71测试前准备7 72测试间隔7 73测试放电率7 74验收和性能测试8 75服务测试8 76连续性测试977恢复9 78完成再充电979计算蓄电池容量98蓄电池更换准则99记录10附件A 决定充电状态11附件B 电压12附
