1、1/51/53電池基礎知識培訓電池基礎知識培訓2/5蓄電池基礎培訓 目錄 一、什么是電池，電池的分類 二、什么是鉛酸電池，它的發展史及分類 三、閥控式密封鉛酸蓄電池介紹 四、閥控式密封鉛酸蓄電池的基本結構 五、閥控式鉛酸蓄電池的命名及術語和符號的介紹 六、閥控式鉛酸蓄電池的特點工作原理和技術指標 七、各大因素對電池的影響 八、電池應用 3/5一一、什么是電池，電池的分類什么是電池，電池的分類電池：通過化學反應提供直流電能的電化學裝置3一次電池：不可充電，如鋅錳、堿性、 鋰電池二次電池：可充電，如鉛酸、鎳氫、 鋰離子電池高級電池：結構特殊，性能卓越，如鋅空電池，以空 氣做正極，體積很小，用于助聽

2、器4/5燃料電池：Fuel Cell, FC, 將存在于燃料(氫氣)和氧化 劑(氧氣)中的化學能轉化為電能的裝置4太陽能電池：物理電源，通過光電效應或光化學效應 直接把光能轉化為電能的裝置1883年Charles發明首塊太陽能電池前景廣闊，綠色能源，可再生能源5/5二二、什么是鉛酸電池什么是鉛酸電池 1 1、 什么是鉛酸電池什么是鉛酸電池 定義:鉛酸蓄電池是指正負極活性物質分別是鉛和二氧化鉛、由硫酸水溶液做電解液的二次電池。 2 2、 鉛酸蓄電池的發展史鉛酸蓄電池的發展史 1860年普蘭特發明了鉛酸電池1881年福萊和布魯希發明了涂膏極板1881年賽隆研制成功鉛銻合金板柵骨架1898年裴利帕特

3、發明管式極板1937年霍爾用玻璃絲管改進了管式極板20世紀50年代閥控鉛酸電池誕生:1957年英國一家公司開發出再化合免維護式汽車電池，德國陽光制成膠體工業電池日本發明陰極吸收式技術，制成小型密封電池20世紀70年代 美國蓋茨公司把玻璃纖維隔板(AGM隔板）應用于密封鉛酸電池 80年代，閥控式密封鉛酸蓄電池得到快速發展，為了世界程控數字通訊的需要，日本湯淺 、美國GNB 、德國的陽光都推出了大型電池。6/61859年法國Plante發明鉛酸蓄電池AGM隔離板美國蓋茨公司1971年PSOC技術NorthStar2001年盧森堡第一座鉛蓄廠契卑（Trible)雙極硫酸鹽化理論1882年1957年德

4、國陽光公司膠體技術1890年裴利帕特管式極板鉛鈣合金Haring1935年鉛酸蓄電池的歷史鉛酸蓄電池的歷史7/5三、閥控式密封鉛酸蓄電池介紹三、閥控式密封鉛酸蓄電池介紹 閥控式鉛酸蓄電池廣泛使用的一種鉛酸蓄電池，主要特點是： 1、電解質吸附于AGM隔板中或者變成膠體狀態，內部無游離酸 2、每個單體有一個安全閥，大部分時間處于密封狀態，內壓過大時開閥排氣降壓1938年Dassler提出的氣體復合原理是VRLA的理論基礎1957年德國陽光公司的膠體(GEL)技術和1971年美國Gates公司的AGM技術是VRLA的實踐基礎目前主要有AGM技術和GEL技術兩種8/51、正負極板2、隔板3、電解液4、

5、安全閥5、殼體6、端子四、閥控式密封鉛酸蓄電池的基本結構四、閥控式密封鉛酸蓄電池的基本結構閥控式鉛酸蓄電池結構圖9/59電池結構示意圖外殼：一般是塑料或金屬材質正極：電流的流出端負極：電流的流入端端子：內部與活性物質相連， 外接用電器隔板：防止 正、負極短路，并 提供電子的內部傳遞通道電池的結構電池由外殼、正極、負極、端子、隔板等組成電池由外殼、正極、負極、端子、隔板等組成10/5正負極板 1、正極板上的活性物質是二氧化鉛（PbO2） 板柵 2、負極板上的活性物質為海綿狀純鉛（Pb） 閥控式密封蓄電池的極板大多為涂膏式，這種極板是在板柵上敷涂由活性物質和添加劑制成的鉛膏，經過固化、化成等工藝過

6、程而制成。 11/5隔板閥控式鉛酸蓄電池中的隔板材料普遍采用超細玻璃纖維。隔板與極板緊密保持接觸。它的主要作用有：(1)吸收電解液；(2)提供正極析出的氧氣向負極擴散的通道；(3)防止正、負極短路。12/5電解液 鉛蓄電池的電解液是用純凈的濃硫酸與純水配置而成。 它與正極和負極上活性物質進行反應，實現化學能和電能之間的轉換。 電池中一般加入硫酸比例為1.25-13.35g/ml13/5安全閥一種自動開啟和關閉的排氣閥，具有單向性，內有防酸霧墊。只允許電池內氣壓超過一定值時，釋放出多余氣體后自動關閉，保持電池內部壓力在最佳范圍內。14/5殼體1、材料應滿足耐酸腐蝕，抗氧化，機械強度好，硬度大，水

7、氣蒸發泄漏小，氧氣擴散滲透小等要求。2、一般采用改良型塑料：如 PP、PVC、ABS 等材料。3、 2V是1個單格,6V有3個單格，12V有6個單格。15/5 實物圖16/5五、閥控式鉛酸蓄電池的命名及術語和符號的介紹五、閥控式鉛酸蓄電池的命名及術語和符號的介紹 1、電池命名 我國需電池產品型號，蓄電池行業命名原則由四部分組成： A:蓄電池用途；B:正極板結構；C：蓄電池特性；D:電池額定容量。 17/5 12V 100AH 6v 10AH 2V 200AH通常代號字母的含義如下： G固定式 Q起動型 A干荷式 M 密封式 D 電力牽引，電動車用 T 鐵路客車用 18/52、電池術語： A A

8、： 開路電壓開路電壓 電池不充放電時，電池兩極之間的電位差被稱為開路電壓。 電池的開路電壓，會依電池正、負極與電解液的材料而異，如果電池正、負極的材料 完全一樣，那么不管電池體積有多大，幾何結構如何變化，其開路電壓都一樣的。 19/5B B：放電電流：放電電流電池在連接用電器或帶載，產生的電流叫放電電流。C C：電池內阻：電池內阻電流流過電池內部所受到的阻力稱之內阻，它包括歐姆內阻和極化內阻，電池的內阻很小，一般用微歐或者毫歐為單位。在一般的測量場合，要求電池的內阻測量精度誤差必須控制在正負5%以內，所以必須用專用儀器來進行測量。不同類型的電池內阻不同。相同類型的電池，由于內部化學特性的不一致

9、，內阻也不一樣。內阻是衡量電池性能的一個重要技術指標。正常情況下，內阻小的電池的大電流放電能力強，內阻大的電池放電能力弱。 D D：放電終止電壓：放電終止電壓指電池放電時，電壓下降到電池不宜再繼續放電的最低工作電壓值。根據不同的電池類型及不同的放電條件，對電池的容量和壽命的要求也不同，因此規定的電池放電的終止電壓也不相同。 20/5E E：電池容量：電池容量電池在放電期間釋放出能量，放出能量的大小用容量來標示。電池容量是電池性能的重要性能指標之一，它表示在一定條件下（放電率、溫度、終止電壓等）電池放出的電量，即電池的容量，通常以安培、小時為單位（簡稱AH）。F:F:恒流充電恒流充電電流維持在恒

10、定值的充電叫做恒流充電。這是廣泛采用的一種充電方法。蓄電池的初充電，運行中的蓄電池的容量檢查，運行中的牽引蓄電池的充電以及蓄電池極板的化成充電，多采用恒流或分階段恒流充電。此法的優點是可以根據蓄電池的容量確定充電電流值，直接計算充電量并確定充電完成的時間。 G:G:恒壓充電恒壓充電蓄電池兩極間的電壓維持在恒定值的充電方式。這也是廣泛采用的一種充電方法。電信裝置、不間斷電源(UPS)等的蓄電池的浮充電和涓流充電都是恒壓充電。起動用蓄電池在車輛運行時也處于近似的恒壓充電的情況。其優點是隨著蓄電池的荷電狀態的變化，自動調整充電電流，如果規定的電壓恒定值適宜，就既能保證蓄電池的完全充電，又能盡量減少析

11、氣和失水。21/5H H：浮充電：浮充電將蓄電池和充電裝置并聯，負荷由充電裝置供給，同時以較小的電流向蓄電池充電，使蓄電池經常處于滿充電狀態。一種連續、長時間的恒電壓充電方法。補償蓄電池自放電損失，并能夠在電池放電后較快地使蓄電池恢復到接近完全充電狀態,又稱連續充電。這種充電方式主要用于電話交換站、不間斷電源(UPS)及各種備用電源。 浮充就是恒壓小電流充電,目的是防止蓄電池自放電, 浮充電就是指將充足電的蓄電池組，與充電設備列運行，浮充電主要由充電設備供給恒定負荷，蓄電池平時不供電，充電設備以不大的電流來補充蓄電池的自放電。J J：均衡充電：均衡充電為確保蓄電池組中所有單體電池的電壓、電解液

12、比重達到均勻一致，而采用恒壓充電方式，進行的一種延續充電。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程中，因為電池的個體差異、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的惡化，需要提高電池組的充電電壓，對電池進行活化充電。 均充就是均衡充電，均充電壓一般為2.35V(2V單體電池提高到2.35V左右）。一般是在下列情況下蓄電池需要均衡充電。 1 、市電停電后電池釋放的能量超過總容量的15%。 2、蓄電池長期處于浮充狀態（電網穩定，長期不停電）。 3、電池組中，出現了落后電池，在浮充狀態下單體電壓低于2.2V，更 換新電池后。22/5 3、符號介紹23/5六六、閥控

13、式鉛酸蓄電池的特點、工作原理和技術指標1、 閥控式鉛酸蓄電池的特點:優點：優點： A、電池荷電出廠，安裝時不需要輔助設備，安裝后即可使用； B、在電池整個使用壽命期間，無需添加水，調整酸比重等維護工作，具有“免維護” 功能； C、不漏液、無酸霧、不腐蝕設備，可以和通信設備安裝在同一房間，節省了建筑面積和人力； D、采用具有高吸附電解液能力的隔板，化學穩定性好，加上密封閥的配置，可使蓄電池在不同方位安置； E、電池壽命長，25下浮充狀態使用可達 10 年以上； F、與同容量防酸式蓄電池相比，閥控式密封蓄電池體積小、重量輕、自放電低。 G、 具備大電流放電性能 缺點：缺點： A：充電制度嚴格， B

14、：熱管理極其嚴格，最大充電電壓差距較大，溫度變化需要對充電電壓進行調整 C：深循環壽命低下， D：容易造成電池早期容量失損24/52、 工作原理 A、正極板上的活性物質是二氧化鉛（PbO2），負極板上的活性物質為純鉛（Pb）。 B、電解液由蒸餾水和純硫酸按一定的比例配制而成。 C、正負極板上活性物質的性質不同，當兩種極板放置在同一硫酸溶液中時，各自發生不同的化學 反應而產生不同的電極電位。 D、玻璃纖維隔板具有高孔率 E、化學反應原理圖：如下 放電過程放電過程 負極：Pb - 2e- + SO42- = PbSO4 正極：PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ = PbSO4 + 2

15、H2O 總反應：Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O充電過程充電過程 陰極：PbSO4 + 2e- = Pb + SO42- 陽極：PbSO4 - 2e- + 2H2O = PbO2 + 4H+ + SO42-總反應：2PbSO4 + 2H2O = Pb + PbO2 + 2H2SO4 25/5 氧氣循環原理 充電時部分電量用于電解水；充電容量到80%后，該反應加劇 氧的復合反應：正極生成的氧氣通過AGM隔板的孔隙擴散到負極，與鉛反應生成氧化鉛，氧化鉛和硫酸反應生成硫酸鉛和水，硫酸鉛經充電變成負極活性物質鉛，水則進入電解液關鍵：高孔隙率的AGM隔板：孔隙率93%

16、以上定量加酸：AGM隔板吸酸后仍有10%左右的孔隙率過量的負極活性物質：比正極的容量多10%20%極群的緊裝配、高純度的鉛鈣合金、穩定可靠的安全閥等。26/5蓄電池在放電過程的特點 正、負極板上的活性物質都不斷轉變為硫酸鉛（PbSO4）。 蓄電池的內阻增加。 電解液的比重逐漸下降，電動勢逐漸降低。27/5蓄電池在充電過程的特點 正極板上的硫酸鉛（PbSO4）逐漸變為二氧化鉛（PbO2）。負極板上的硫酸鉛逐漸變為海綿狀鉛（Pb）。 蓄電池的內阻降低。 電解液的比重逐漸增加，蓄電池的電動勢也逐漸增加。28/53、電池的主要性能指標： ( (1)1) 氣密性：氣密性：蓄電池應能承受50KP正壓或負壓

17、而不破裂，不開膠，漏氣，壓力釋放后殼體無殘余變形。 (2) (2) 容量容量電池在充滿電下，靜置1-24小時，在25環境下，進行放電，10H（10小時）率，容量應達到C10,3H率容量應該達到0.75C10，1H率容量應該達到0.55C10. 放電終止電壓如下表： 29/5 舉例說明：舉例說明： 12V100AH A、10小時率檢測小時率檢測 放電電流放電電流10A 恒流恒流 終止電壓終止電壓10.8V 放電時間應高于放電時間應高于10小時小時 放電電流計算放電電流計算100*0.1=10A B、3小時率檢測小時率檢測 放電電流放電電流25A恒流恒流 終止電壓終止電壓10.8V 放電時間應高于

18、放電時間應高于3小時小時 放電電流計算方法放電電流計算方法100*0.25=25A C、電池容量計算：電池容量計算： 放電電流放電電流(A)時間（時間（H)=電池容量（電池容量（AH) D、當容量不在、當容量不在25換算公式如下：換算公式如下： Ce=ct/1+K(t-25) ct:常溫中的測試容量常溫中的測試容量 式中：式中：t放電時的環境溫度；放電時的環境溫度； K 溫度系數溫度系數/（10h率時率時 K=0.006；3h率時率時 K=0.008；1h率時率時 K=0.01）。）。30/5 (3) (3) 大電流放電性能大電流放電性能以30/10（3倍1C)電流放電3秒,極柱不熔斷，內部匯

19、流排不熔斷，外觀無出現異常，局部無嚴重發熱。此項性能可看出電池的連接好壞或出現開路，防止電池在使用過程中出現爆炸發生火災。 (4)(4) 容量保存率容量保存率 蓄電池在25環境下充滿電后，靜置28天后，其容量保存率應不低于96%。電池在存放的條件下可看出電池的自放電情況，主要表現在開路電壓低，放一段時間帶載能力低下，電池在靜置狀態下，有自放電，電存放在一定周期時需對電池進行補充電，以防止電池存放老化。 (5)(5) 密封反應效率密封反應效率在25（5）環境下蓄電池密封反應效率應不低于95%。密封發應效率，電池在充電時產生的氧氣復合成水的效率，此項指標可看出電池失水狀況，失水會造成電池容量失損。

20、 (6)(6) 防酸霧性能防酸霧性能在正常浮充工作過程中無酸霧逸出酸霧的逸出，會導致大氣的污染，和造成設備的腐蝕。 31/5(7)(7) 安全閥安全閥 安全閥應具有自動開啟和自動關閉的功能，其開閥壓力應在10kpa-35kpa范圍內， 閉閥壓力應在3kpa-30kpa范圍內，范圍越小越好。開閥壓力的均勻一性可影響電池浮充電的均勻性。 (8)(8) 耐過充電能力耐過充電能力 在完全充電的情況下，在255環境中，以0.03C10電流在充電160小時，無漏 液破裂變形，電池在惡劣充電環境的承受能力。 (9)(9) 電池一致性電池一致性 若干單體組組成一體的組成的一體的組合蓄電池，應具備： A、開路電

21、壓 電池間電壓最高和最低差值應小于2V（20mv) 、6V(50mv) 、12V(100mv) B、浮充狀態電壓 浮充狀態下24小時后，電壓最高和最低的差值應小于2V(90mv) 、6V(240mv) 、 12V(480mv) C、內阻 同組蓄電池內阻偏差應不找過15% D、容量一致性 同組蓄電池10H率容量檢測，最大實際容量與最小實際容量應不大于5%32/5電池的一致性是，電池組的重要參數，如在浮充狀態下，有電壓偏高的電池，可以看出電池 處于過充電狀態，過充電會造成電池內部壓力增大，開啟安全閥，造成電池失水，同時加速極板的腐蝕，或鉛膏的脫落，是電池完全損壞。電壓偏低的電池，會長期處于欠充狀態

22、，當電池處于欠充電池時，電池在一次放電時，會出現不可轉換的PbSO4,時間長了在極板的表面形成阻擋層，影響電池的放電性能。主要表現電池組容量低下。電池在成組使用時，電池的一致性相當重要，特別是多組使用時。通信行業電池標準通信行業電池標準33/5 （1010） 電池壽命電池壽命 電池壽命一般稱循環壽命，電池在充電后，進行一次放電，形成一次循環。循環壽命電池壽命一般稱循環壽命，電池在充電后，進行一次放電，形成一次循環。循環壽命一次來表現。一次來表現。 34/5七、各大因素對閥控式鉛酸蓄電池壽命的影響七、各大因素對閥控式鉛酸蓄電池壽命的影響（1 1） 放電深度的影響放電深度的影響放電深度：放電時，一

23、定條件下電池放出容量的多少，電池放出的容量多，放電深度約大，電池放出的容量小放電深度就越小。放電深度對電池壽命影響主要表現在，放電深度越大相對使用壽命越短，放電深度過大充電后易造成正極板活性物質脫落。 （2 2） 充電電壓的影響充電電壓的影響充電電壓：通常是設備的設定值，如浮充電壓、均充電壓。電池組在充電過程中，由于本身存在的差異性，也會出現偏高或偏低現象，當電池充電電壓偏低時，電池在充電狀態下，會處于欠充電，欠充電是導致負極板硫酸鹽化失效的重要原因；當電池充電電壓偏高時，電池充飽電后會處于過充電。 放電DOD循環次數30%120050%50080%350100%20035/5過充電電池內部電

24、解液水解，造成電池內部失水，正極板柵腐蝕，縮短壽命，當長時間處于過充電，內部失水嚴重時，會出現熱失控，造成電池鼓脹變形，損壞，鉛酸電池在適當條件下，進行過充電有利于延長壽命，均充電是過充電一種方式，均充電必須有時間上的要求。（3 3） 終止電壓的影響終止電壓的影響指電池放電時，電壓下降到電池不宜再繼續放電的最低工作電壓值稱為終止電壓終止電壓。終止電壓的高低直接影響到，鉛酸蓄電池的放電深度，在同等條件下電池終止電壓越高， 電池放深度越小，越低放電深度越深。（4 4） 環境溫度的影響環境溫度的影響環境溫度不僅影響閥控式鉛酸蓄電池的容量，而且在浮充狀態下影響電池的壽命和存放壽命。當電池在溫度偏高時，

25、電池放電容量會高于實際容量，同時放電的深度也會增加，反之，低溫是時放電性能會變弱，容量會減少。在存放條件下，溫度高自放電大，存儲壽命短，溫度低，自放電小，存儲壽命長。在浮充電狀態下環境溫度尤其重要，浮充電流隨溫度的增高而增大，環境溫度每增高10,浮充電流會增加一倍，壽命會降低一半。36/5 (5) (5) 電流的影響電流的影響電池充電電流大小，范圍0.05C-0.3C，電池小電流充電時（小于0.05C）會導致電池充電時間過長或者充不飽和電，電池很容易造成負極板硫酸鹽，電池放電后，在沒有特殊充電方法的情況下，最好在15小時內完全補電，最適合0.1C充電。當電流用至0.2C-0.25C時，屬于對電

26、池快速充電，電池快速充電很容易造成正極板鉛粉脫落，和板柵損壞，不建議經常性使用。 電池放電電流大小，直接影響電池的放電深度，電流小時間長電池放電深度就大，電流大放電深度小，電池放電電流超過3C，很容易造成電池損壞，如需大電流放電特殊電池，需在選型時考慮。37/5 八、電池應用八、電池應用 UPS UPS電池配置電池配置 A：電池需根據電池容量，帶載時間，帶載功率，充電電流，使用環境，進行選型 （1）偏遠遠山區，停電較頻繁的，可采用深循環性能電池； （2）需要帶載時間短，大電流放電，可采用高功率電池； （3）電池在某種特殊環境下使用都可以進行特殊訂購； （4）電池容量大小的配置。 電池容量根據帶載時間，帶載功率進行配置，在配置時需考慮電池的充電流。 帶載容量需考慮環境使用溫度 25進行換算。 38/5 B：電池容量確定后需考量電池組的充電電流和放電電流（1）電池充電電流,最大的充電電流0.3C10，充電器的充電電流標準值為0.1C，供電不 穩定的地區或用戶充電電流應不小于0.1C，供電穩定的地區或用戶充電電流應不小于0.05C。（2）帶載電流，最小電流不低于0.1C,最大電流不超過3C。（3）特殊環境還需選用特殊的充電