电池培训：蓄电池基础、应用与维护
阀控式密封铅酸蓄电池基础知识培训,SOCOMEC UPS培训,Part I：蓄电池基础 Part II：蓄电池应用,提 纲,Part I：蓄电池基础 蓄电池概念,当两种金属（通常是性质有差异的金属）浸没于电解液之中，它们可以导电，并在两极之间产生一定电动势,1.电池定义,电池的分类,原电池（一次电池）：放电后不能用充电的方式使内部活性物质再生 蓄电池（二次电池）：放电后能用充电的方式使内部活性物质再生，把电能存储化为化学能,电池的分类,按电解液种类分类： 碱性电池：氢氧化钾 （碱性锌锰电池，镉镍电池，氢镍电池） 酸性电池：硫酸水溶液 （铅酸电池） 中性电池：盐溶液 （锌锰干电池，海水激活电池） 有机电解液电池：有机溶液 （锂电池，锂离子电池）,电池的分类,按工作性质和储存方式分类： 一次电池。又称原电池 （锌锰干电池，锂原电池） 二次电池。既蓄电池 （氢镍电池，锂离子电池，镉镍电池） 燃料电池：活性材料在电池使用时加入 （氢氧燃料电池） 储备电池：电池使用时加入电解液 （ 海水激活电池）,电池的分类,按电池的极板材料分类 锌系列电池： 锌锰电池，锌银电池，镍系列电池 铅系列电池： 铅酸电池，锂系列电池，锂镁电池 二氧化锰系列电池： 锌锰电池，碱锰电池 空气（氧气）系列电池： 锌空电池,蓄电池的分类,按电池用途分类： 启动型蓄电池：柴油机、发动机及照明 固定型蓄电池：通讯、发电厂、计算机，自动控制的保护 牵引型蓄电池：车、叉车、铲车 铁路用蓄电池：铁路内燃机车、电力机车、客车的启动、照明的动力 储能用蓄电池：风力、太阳能发电,常用蓄电池的基本概念,铅酸蓄电池: 产生于1859年，应用最广泛 富液式电池（FLOODED BATTERY) 特点：寿命长、一致性好、浮充压差小 缺点：需要维护、有酸雾溢出 阀控式密封铅酸蓄电池（VRLA) 特点：免维护、无泄漏、自放电小、结构紧凑、抗震动、高低温性能好、无记忆效应 发展产品胶体阀控式密封铅酸蓄电池（VRLA) 属于富液式电池, 开口排气式 （or “wet type” or “open vented type”）, 阀控（密封）式 （Valve Regulated Lead-Acid Battery）,铅酸蓄电池两种基本类型,开口排气式 较早的技术 需要单独的电池房 定期维护 需要额外的安全防护 贮存使用保持直立状态 接线数量可能较大,两类蓄电池比较,阀控式VRLA 氧气复合技术 可直接在办公环境中使用 低维护“免维护” 滤酸防爆，较安全 贮存使用可为任意方向 可在负载内部或邻近使用, 阀控式铅酸蓄电池已于许多使用领域取代了开口排气式,VRLA电池分类比较,AGM电池 高比能（按体积或重量） 可快速充电 可适应低温运行环境 中等深度放电 高温影响,GEL电池 适合深循环放电 可适应高温运行环境 适于小电流放电模式 早期无氧复合反应 氧气通道的随机性, AGM-Absorbent Glass Mat,其他类型的蓄电池,镉镍蓄电池（Cd-Ni) 正极为氧化镍，负极为海绵状金属镉 金属氧化物镍蓄电池 锌镍蓄电池 锌银蓄电池 锂离子蓄电池,蓄电池常用技术术语,充电 放电 浮充放电 电动势 端电压 容量（C24/C20/C10/C8/C3/C1) 蓄电池的理论容量、实际容量、标重容量 电量效率 自由放电率 使用寿命 放电率（时间、电流） 放电终止电压,6个单体=12 V铅酸蓄电池,正极：二氧化铅（PbO2） 负极：绒状铅（Pb） 电解液：硫酸（H2SO4）溶液,蓄电池通过串联获得所需电压； 通过并联获得所需容量。,铅酸蓄电池的概念,构成2V 电动势单体,蓄电池工作原理“双硫酸盐”理论,“Double sulfate”theory, 电解液中硫酸不仅是导电用之电解质也是反应之反应物 阳极的PbO2与阴极的Pb于放电反应后皆产生PbSO4,正极物质反应及变化,放电 PbO22H2SO4Pb PbSO42H2OPbSO4 充电,discharge PbO22H2SO4Pb PbSO42H2OPbSO4 charge,负极物质反应及变化,电池充电后期电极反应,正极板（Positive Plate） 2H2O O2 (oxygen gas) + 4H+ + 4e- 负极板（Negative Plate） 4H+ + 4e- 2H2 (hydrogen gas),VRLA 电池氧气复合反应, VRLA 电池内含不流动电解液 VRLA Cell with Immobalized Electrolyte,限制正极容量，当吸收正极板产生的氧气而消耗的海绵状铅的量与 容量过剩的负极板充电生成海绵状铅的量 二者达到平衡状态时，便实现了电池的密封,Part I：蓄电池基础 蓄电池结构、组成,蓄电池外观结构,铅酸蓄电池内部结构, 电池槽、盖（container & cover） 超强阻燃ABS塑料 端极柱（terminal） 内嵌镀锡紫铜芯，使其电阻最小化，极柱采用三层特殊密封技术，完全阻止蓄电池漏液可能 汇流排（strap/group bar） 防腐蚀抗氧化、耐大电流冲击 正负极群（Positive & negative plates） 板栅采用特殊的铅钙锡铝四元合金，抗伸延、耐腐蚀、析氢过电位高 微细玻璃纤维隔板 （AGM） 粗细纤维合理配比，吸液力强、弹性持久 安全阀（safety valve） 配备导气三通阀，采用防酸雾集气排气专利结构,结构 放射状结构：利于大电流放电 栅格结构：利于深度放电,厚度 薄板：大电流放电性能较好 厚板：浮充使用寿命较长,板栅（Grids）, Pb(Lead) Pb-高Sb(Lead-High Antimony) Pb-低Sb(Lead-Low Antimony) Pb-Ca(Lead-Calcium) Pb-Sn(Lead-Tin) Pb-Ca-Sn-Al(Lead-Calcium-Tin-Aluminium) Pb-Ca-Sn-Ag(Lead-Calcium-Tin-Silver),铅钙锡铝四元合金 增强耐腐蚀性能 抑制正极板伸延， 防止内部短路 抑制氢气的产生，防止水分的分解,蓄电池板栅合金 (Alloy),正极板 涂膏：一氧化铅 （lead oxide PbO） 化成：二氧化铅 （ lead dioxide PbO2）,负极板 涂膏：一氧化铅 （lead oxide PbO） 化成：铅（lead Pb） 膨胀剂：木素/炭黑、硫酸钡（xylogen/carbon black and barium sulfate),极板 (Plate),物质 分子重量 密度 相对Pb体积比 Pb 207.2 11.34 1 PbO 223.2 9.64 1.26 -PbO2 239.2 9.37 1.32 -PbO2 239.2 9.3 1.40 PbSO4 303.3 6.29 2.64,隔 板（Separator）,保持正负极板绝缘 防止铅枝短路（Dendrite Shorts） 吸附、保持电解液 气体通道 压紧活性物质，延缓活物质脱落,隔板材料 孔隙度 孔隙尺寸m 内阻/cm2 微孔PVC 80 3 0.18 微孔隙聚乙烯 63 1 0.15 无纺聚乙烯 60 12 0.21 无纺玻璃棉 65 20 0.18 AGM 90 24 0.1,组成： H2SO4 + H20 缓冲添加剂： Na2SO4,电解液（Electrolyte）,电解液既为导电物质又参与化学反应 电解液比重（Specific Gravity）与电池开路电压（Open circuit voltage）关系 ： OCVSG + 0.84 SG 影响充电电压大小、电池“放电性能” SG 影响电解液冰点（ SG=1.300，冰点： -68. 9 ） SG 影响板栅腐蚀速度,电池壳（Container）,常用材料 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS） 聚丙烯（Polypropylene-PP）,安全阀（Safety Valve）,功能：单向调节蓄电池内压，防止空气进入电池内部。 开阀压力：10Kpa-49Kpa/35KPa 闭阀压力：1Kpa/3Kpa-15Kpa,Part I：蓄电池基础 蓄电池充、放电使用,蓄电池充电充电方式,浮动备用充电：蓄电池处于连续充电状态，电 压相对较低，注意充电电流。 循环充电：蓄电池重复充、放电使用时的充电方 法，电压相对较高，注意充电时间。,放电之后应立即充电 （防止PbSO4重结晶）,蓄电池充电恒压限流充电,蓄电池充电充电电压温度补偿,蓄电池放电恒流放电,蓄电池放电恒功率放电,常用符号、术语（1）,C1010h率额定容量A·h，数值为1.0 C10 C33h率额定容量A·h，数值为0.75 C10 C11h率额定容量A·h，数值为0.55 C10 Ct蓄电池实测容量A·h，是放电电流I(A)与放电时间t(h)的乘积 Ce在基础温度(25)条件时的蓄电池实际容量, A·h I1010h率放电电流, 数值为1.0I10(A) I33h率放电电流, 数值为2.5I10(A) I11h率放电电流, 数值为5.5I10(A),常用符号、术语（2）,阀控式密封铅酸蓄电池- 蓄电池正常使用时保持气密和液密状态，当内部气压超过预定值时，安全阀自动开启，释放气体，当内部气压降低后安全阀自动闭合，同时防止外部空气进入蓄电池内部，使其密封。蓄电池在使用寿命期间，正常使用情况下无需补加电解液。 安全阀-具有自我开启和再闭合功能，保持蓄电池气密性和液密性，防止外部空气进入蓄电池内部和内部酸雾排出，但又不允许蓄电池内气压超过预定值的装置。 额定容量-在规定的条件下，蓄电池完全充电后所能提供的由制造厂标明的安时电量。 完全充电-当蓄电池内所有可利用的活性物质都已转变成完全充电的状态。 耐过充电能力-完全充电状态后的蓄电池能承受过充电的能力。 防爆性能-蓄电池内部产生的可燃性气体逸出后，遇到蓄电池外部的明火时在蓄电池内部不引燃、不引爆。 防酸雾性能-蓄电池在充电时，抑制其内部产生的酸雾向外部泄放性能。 YD/T799-2002：通信用阀控式密封铅酸蓄电池信息产业部通信行业标准,Part I：蓄电池基础 Part II：蓄电池应用,提 纲,电源配套电池选择步骤,蓄电池容量选择,电池计算公式： UPS容量×功率因数 电池恒定放电电流- UPS逆变器效率×电池数量×V 其中V每块蓄电池组的电压 UPS容量×功率因数 电池恒定放电功率- UPS逆变器效率×电池数量 根据以上电池放电电流及放电功率相应的直流电流及功率，按照电池的放电曲线或放电参数表，按时间查找相应的参数就可找到相对应的电池容量,例：我们以一台100KVA的UPS为例： 100*1000*0.8
