蓄电池基础知识讲座

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1、 2009 2009年年4 4月月蓄电池基础知识讲座蓄电池基础知识讲座0 提要提要1.1. 铅酸电池构件组成及功能铅酸电池构件组成及功能2.2. 铅酸电池工作原理铅酸电池工作原理3.3. 电池基本概念电池基本概念4.4. 放电特性放电特性5.5. 充电特性充电特性6.6. 使用温度条件使用温度条件7.7. VRLAVRLA电池的寿命电池的寿命8.8. 瑞达工厂介绍瑞达工厂介绍1 结构图结构图GEL batteryAGM battery2 结构组成结构组成正正极极板板和和负负极极板板正极板和负极板都是由铅钙合金格子体和活性物质组成。隔隔板板隔板由玻璃纤维組成，主要是吸附电解液，隔开正极板和负极板

2、。安全安全阀阀当电池由于过充电或者被滥用的情況下，电池內部的气压增加，当压力超过安全阀设定的压力的时候，安全阀会打开泄放压力。当內部压力恢复正常的时候，安全阀关闭，防止外面的气体进入电池內部。电电槽和中槽和中盖盖电槽和中盖一般由ABS 或者PP 材料组成，具有很高的強度和耐酸性。电槽和中盖被密封起来，防止电解液和气体泄露。 电电解液解液主要由稀硫酸組成，电池中电化学反应和离子的传导媒介。3 电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的Pure lead ingot（纯铅）（纯铅）Lead alloy ingot（合金）（合金）Lead alloy ingot（合金）（合金）4电池是如何生产出来的电

3、池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的Lead block（铅块）5电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的Lead oxide equipment（铅粉机）（铅粉机）6电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的Negative lead Negative lead oxideoxide（负极铅粉）（负极铅粉）PositivePositive lead lead oxideoxide（正极铅粉）（正极铅粉）7电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的Carbo

4、n powder（炭黑）（炭黑）Lignin（木素）（木素）Barium sulphate（硫酸钡）（硫酸钡）Cut fiber（短纤维）（短纤维）Red lead（红丹）（红丹）Lead oxide powder（铅粉）（铅粉）8电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的Mixer equipment（合膏机）（合膏机）9电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的Negative Negative pastepaste（负极铅膏）（负极铅膏）PositivePositive pastepaste（正极铅膏）（正极铅膏

5、）10电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的Grid casting equipment（铸板机）（铸板机）11电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的Positive Positive gridgrid（正板栅）（正板栅）NegativeNegative gridgrid（负板栅）（负板栅）12电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的Paste equipment（涂板机）（涂板机）13电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的Pos

6、itive unformed platePositive unformed plate正极板（生板）正极板（生板）Negative unformed plateNegative unformed plate负极板（生板）负极板（生板）14电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的Positive formed Positive formed plateplate正极板（熟正极板（熟板）板）NegativeNegative formed formed plateplate负极板（熟负极板（熟板）板）15电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出

7、来的电池是如何生产出来的16电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的Positive platePositive plate正板板正板板Negative plate正板板Absorb glass mat separator（AGM隔板）隔板）17电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的Lead alloy equipment（合金铸造设备）（合金铸造设备）18电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的Welding lead bar（铅条）（铅条）Lead components

8、（铅零件）（铅零件）19电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的Plate group极群组Plate group Welding极群组焊接20电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的Cell after assembling（极群组）（极群组）Container（电槽）（电槽）Inserting（插入）21电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的Soldering tin（焊锡丝）（焊锡丝）Main resin（环氧主剂）（环氧主剂）Hardener resin（固化剂）（

9、固化剂）Red and black resinresin （红黑环氧）（红黑环氧）Silicon oil （硅油）（硅油）Sulfuric acid（硫酸）（硫酸）Tab terminal（端子）（端子）Middle cover（中盖）（中盖）O-ring（O形圈）形圈）Safety Valve （安全阀）（安全阀）22电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的电池是如何生产出来的Cell installation（极组入槽）（极组入槽）Intercell welding（极组焊接）（极组焊接）Middle cover installation（封盖）（封盖）Terminal

10、 welding（焊端子）（焊端子）Terminal sealing (端子密封）端子密封）Safe valve installation（盖安全阀）（盖安全阀）23VRLA电池的工作及密闭原理 Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O 铅 二氧化铅 硫酸 硫酸铅 水 （负极） （正极） （电解液） dischargedischargechargecharge24 基本概念基本概念- -额定电压、额定容量额定电压、额定容量额定电压、额定容量额定电压、额定容量3.1、额定电压： 指电池正负极材料因化学反应而造成的电位差，由此产生的电压值。 不同的电池由于正负极材料不同，产

11、生的电压也不一样。3.2、额定容量： 由厂家指明，即完全充电的电池单体或由电池单体组成的电池 组，根据某一电池标准在特定条件下可以释放的电量，一般用Ah或mAh符号来表示。 RT系列（0.8AH28AH)用20小时率来定义，定义的方法是用0.05CA定电流放电至电池的终止电压在1.75V/单格，电池的放电时间要大于20小时。如RT1270的额定容量：70.05C.A 0.35A定电流放电到终止电压10.5V。v注：铅酸电池单格额定电压为 2V，即电池额定电压为 2n(n为单格数）。25 基本概念基本概念- -额定容量额定容量额定容量额定容量3.2、额定容量： RA系列（33AH260AH）、R

12、L系列（2V200AH2V3000AH）用10小时率来定义，定义的方法是用0.1CA定电流放电至电池的终止电压在1.8V/单格，电池的放电时间要大于10小时。例如：RA12-100的额定容量：1000.1CA 10A定电流放电到终止电压10.8V。 HR系列通常采用15分钟率做定义，定义的方法是 4 容量系数 单格数量电池的15分钟放电功率，电池用这个放电功率放电到终止止电压为1.67V/单格时，放电时间大于15 分钟。例如：RT1270H的15分钟率容量： 476168W定功率放电到终止电压10.02V。 EV系列通常采用2小时率做定义，定义的方法是 0.5CA定电流放电至电池的终止电压在1

13、.75V/单格，电池的放电时间要大于2小时。例如：RT12120EV的额定容量： 120.5CA 6A定电流放电到终止电压10.5V。 、26 基本概念基本概念- -开路电压开路电压开路电压开路电压3.3、开路电压（open circuit voltage）： 指电池在无负载的情况下，电池正负极之间的电压。 （ 经验公式：单格开路电压=电解液密度+0.85） Open circuit voltage (OCV) vs. residual capacity 27放电特性（一）放电特性（一）放电特性（一）放电特性（一）不同放电率下的放电特性：不同放电率下的放电特性：电池容量随放电电流而变。放电电流

14、越大则放电时间越短路，放电容量也越少。28放电特性（二）放电特性（二）放电特性（二）放电特性（二）放放电电的的终止终止电压电压 放电的终止电压决定于电池的放电电流，放电的电流越大，放电的终止电压可以规定越低，相反，放电的电流越小，规定的终止电压越高。这是因为在高率放电的情況下，內阻迅速增大，同時电压迅速降低。在低率的放电条件下，內阻迅速增大，但是电压下降的幅度較小。 电池在放电的時候，电池的终止电压最好不要低于规定的终止电压，否则会引起电池过放电。电池如果被过放电，会导致电池的部分容量损失，即使用正确的方法給电池充电。 电池在不同放电率下的终止电压规定如下表放电电流I（A）I0.1C0.1CI

15、0.5C0.5CI1.0CI1.0C放电终止电压10.8V10.5V10.2V9.6V29放电特性（三）放电特性（三）放电特性（三）放电特性（三）温温度跟放度跟放电电容量的容量的关关系系温度对电池的放电容量有很大的影响，电池的放电容量跟环境温度成正比，温度越高，电池的放电容量越大，相反，温度越低电池的放电容量越少。下面的图表是电池在不同环境温度下，不同放电功率下的放电容量比率。电池尽量避免在环境温度低于-20和环境温度高于60的条件下使用。环境温度低于-20，会导致电池的放出的容量大大減少，温度高于60会导致电池变形。 30放电特性（三）放电特性（三）放电特性（三）放电特性（三）31 放电特性

16、（四）放电特性（四）放电特性（四）放电特性（四） 电池的自放池的自放电 电池在存放当中会产生內部自放电，导致电池的容量损失。电池在环境温度是20-25的条件下，每个月的自放电量大約是3。自放电量跟环境温度成正比关系，环境温度越高，电池的自放电率就越大，反之也然。下面的图表显示电池的自放电率跟环境温度的关系。32放电特性（四）放电特性（四）放电特性（四）放电特性（四）电池的自放电寿命电池的自放电寿命 电池在放置很长时间后，电池的负极板会由于自放电产生硫酸铅，这种現象被称为硫酸盐化。电池中的硫酸铅是一种绝缘体，它会影响池的充电接受性。如果电池进行长时间放电而沒有补充电，电池会生成大颗粒的致密硫酸铅

17、，這些硫酸铅很难被转化变成活性物质，导致电池的容量会低下，严重地影响电池的寿命。 表格显示电池的自放电寿命跟环境温度关系环境温度建议补充电间隔补充电方式低于20oC(68oF)6个月定电压充电2.275V/单格充16至24小时定电压充电2.45V/单格充5至8小时定电流为0.05CA充5至8小时20-40oC(68-86oF)3个月超过40oC(108oF)1.5个月33充电特性（一）充电特性（一）充电特性（一）充电特性（一）定电压限流充电特性曲线（下图）34充电特性（一）充电特性（一）充电特性（一）充电特性（一）2.2.定定电电流充流充电电 定电流充电方法不经常用在VRLA电池的充电，这种充

18、电方法一般用于串联电池组的均衡充电使用。如果采用定电流的充电，需要掌握好充电的时间（充电量），如果充电時間沒有掌握好，会导致电池充电不足或者过充电。电池的充电量一般是前一次放电量的110-120之间。下面曲线是典型的定电流充电曲线。35充电特性（二）充电特性（二）充电特性（二）充电特性（二）温度补偿温度补偿 当电池周围的环境温度升高的時候，充电的电池电压必须降低，以防止电池过充电。当电池周围的环境温度降低的时候，充电的电池电压要升高，以防止电池充电不足。对于温度的补偿系数，如果是备用/浮充使用，温度补偿系数是 -3mv/C/cell (for standby use)如果是循环使用，温度补偿系

19、数是 -4mv/C/cell (for cycle use).温度补偿的基准点是 20C/68F.下下图图是是温温度度与与充充电电电压电压的的关关系系36 VRLAVRLA电池的使用温度条件电池的使用温度条件VRLA电池的温度使用范围如下表：在充电条件下，适合的温度条件是0 - 50，太低会导致电池充电时间过长或充电不足，太高会导致电池过充电，变形，漏酸，影响电池的寿命。在放电条件下，适合的温度范围是: -20 - 60 ,温度太低，由于电解液扩散缓慢，会导致电池的容量減少，太高会导致电池自放电加快，影响电池容量，同時也会导致电池外壳变形，活性物质退化等。 Charge050 Discharg

20、e-2060 Storage-2060 37 VRLAVRLA电池的寿命电池的寿命电电池的池的寿寿命可以命可以分为分为浮充浮充寿命寿命和循和循环寿命环寿命循循环环使用使用放放电电深度跟深度跟电电池池寿寿命的命的关关系系电池的放电深度跟寿命有很大的关系，放电深度越深电池的寿命越短，放电深度越浅，电池的寿命越长。 下图是电池的放电深度跟电池和寿命关系。38 VRLAVRLA电池的寿命电池的寿命浮充使用浮充使用温度和寿命的关系温度和寿命的关系 环境温度对电池的寿命影响很大，温度越高，电池的寿命越短。下面图表是电池寿命跟温度的关系39 VRLAVRLA电池的寿命电池的寿命充电电压与寿命的关系 充电电压过低会导致电池充电不足，充电电压过高容易导致电池过充电，这些因素都会造成电池的寿命缩短。最合适的充电电压范围在：2.27 -2.30 V/单格。下面的图表是关于电池充电电压跟电池寿命的关系 40