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铅酸电池

铅酸电池(VRLA),是一种电极主要由铅及其氧化物制成,电解液是硫酸溶液的蓄电池。铅酸电池放电状态下,正极主要成分为二氧化铅负极主要成分为铅;充电状态下,正负极的主要成分均为硫酸铅

一个单格铅酸电池的标称电压是2.0V,能放电到1.5V,能充电到2.4V;在应用中,经常用6个单格铅酸电池串联起来组成标称是12V的铅酸电池,还有24V、36V、48V等。

法国人普兰特于1859年发明铅酸蓄电池,已经历了近150年的发展历程,铅酸蓄电池在理论研究方面,在产品种类及品种、产品电气性能等方面都得到了长足的进步,不论是在交通、通信、电力、军事还是在航海、航空各个经济领域,铅酸蓄电池都起到了不可缺少的重要作用。根据铅酸蓄电池结构与用途区别,粗略将电池分为四大类:1、启动用铅酸蓄电池;2、动力用铅酸蓄电池;3、固定型阀控密封式铅酸蓄电池;4、其它类,包括小型阀控密封式铅酸蓄电池,矿灯用铅酸蓄电池等。

一个单格铅酸电池的标称电压是2.0V,能放电到1.5V,能充电到2.4V。在应用中,经常用6个单格铅酸电池串联起来组成标称是12V的铅酸电池。还有24V、36V、48V等。

安全密封

在正常操作中,电解液不会从电池的端子或外壳中泄露出。没有自由酸

特殊的吸液隔板将酸保持在内,电池内部没有自由酸液,因此电池可放置在任意位置。

泄气系统

电池内压超出正常水平后,VRLA电池会放出多余气体并自动重新密封,保证电池内没有多余气体。

维护简单

由于气体复合系统使产生的气体转化成水,在使用VRLA电池的过程中不需要加水。

使用寿命长

采用了有抗腐蚀结构的铅钙合金栏板VRLA电池可浮充使用10-15年。

质量稳定,可靠性高

采用先进的生产工艺和严格的质量控制系统,VRLA电池的质量稳定,性能可靠。电压、容量和密封在线上进行100-检验。

安全认证

所有VRLA电池均通过UL安全认证。

备用电源

*电信

*太阳能系统

*电子开关系统

*通讯设备:基站,PBX,CATV,WLL,ONU,STB,无绳电话等

*后备电源:UPS,ECR,电脑后备系统,Sequence,ETC等

*紧急设备:应急灯,火警盗警,防火闸

主电源

*通讯设备:收发器

*电力控制机车:采集车,自动运输车,电动轮椅,清洁机器人,电动车

*机械工具启动器:剪草机,hedge trimmers,无绳电钻,电动起子,电动雪橇,等等

*工业设备/仪器

*摄像:闪光灯,VTR/VCR,电影灯等

其它便携式设备,等等

VRLA电池是这样设计的:在电池中,一部分数量的电解液被吸收在极片和隔板中,以此增加负极吸氧能力,阻止电解液损耗,使电池能够实现密封。

VRLA电池结构

Parts组件

材料

作用

正极

正极为铅-锑-钙合金栏板,内含氧化铅为活性物质

保证足够的容量

长时间使用中保持蓄电池容量,减小自放电

负极

负极为铅-锑-钙合金栏板,内含海绵状纤维活性物质

保证足够的容量

长时间使用中保持蓄电池容量,减小自放电

隔板

先进的多微孔AGM隔板保持电解液,防止正极与负极短路。

防止正负极短路

保持电解液

防止活性物质从电极表面脱落

电解液

在电池的电化学反应中,硫酸作为电解液传导离子

使电子能在电池正负极活性物质间转移

外壳和盖子

在没有特别说明下,外壳和盖子为ABS树脂

提供电池正负极组合栏板放置的空间

安全阀

材质为具有优质耐酸和抗老化的合成橡胶。

电池内压高于正常压力时释放气体,保持压力正常

阻止氧气进入

端子

根据电池的不同,正负极端子可为连接片、棒状、螺柱或引出线。

密封端子有助于大电流放电和长的使用寿命

电极中的电化学反应

阀控铅酸电池的电化学反应式如下所示。充电是将外部直流电源连在蓄电池上进行充电,使电能转化成化学能储存起来。放电是电能从电池中释放出来去驱动外部设备。

VRLA蓄电池充电将达到顶点时,充电电流只被用来分解电解液中的水,此时,电池正极产生氧气,负极产生氢气,气体会从蓄电池中溢出,造成电解液减少,需不定时加水。

另一方面,充电末期或过充条件下,充电能量被用来分解水,正极产生的氧气与负极的海绵状铅反应,使负极的一部分处于未充满状态,抑制负极氢气的产生。

(1) 避免将电池与金属容器直接接触,应采用防酸和阻热材料,否则会引起冒烟或燃烧。

(2)使用指定的充电器在指定的条件下充电,否则可能会引起电池过热、放气、泄露、燃烧或破裂。

(3)不要将电池安装在密封的设备里,否则可能会使设备浦破裂。

(4)将电池使用在医护设备中时,请安装主电源外的后备电源,否则主电源失效会引起伤害。

(5)将电池放在远离能产生火花设备的地方,否则火花可能会引起电池冒烟或破裂。

(6)不要将电池放在热源附近(如变压器),否则会引起电池过热、泄漏、燃烧或破裂。

(7)应用中电池数目超过一只时,请确保电池间连接无误,且与充电器或负载连接无误,否则会引起电池破裂、燃烧或电池损害,某些情况下还会伤人。

(8)特别注意别让电池砸在脚上。

(9)电池的指定使用范围如下。超出此范围可能会引起电池损害。

电池的正常操作范围为:77.F(25℃)

电池放电后(装在设备中):5.F到122.F(-15℃到50℃)

充电后:32.F到104.F(0℃到40℃)

储存中:5.F到104.F(-15℃到40℃)

(10)不要将装在机车上的电池放在高温下、直射阳光中、火炉或火前,否则可能会造成电池泄漏、起火或破裂。

(11)不要在充满灰尘的地方使用电池,可能会引起电池短路。在多尘环境中使用电池时,应定期检查电池。

1、放电深度

放电深度即使用过程中放电到何程度开始停止。100-深度指放出全部容量.铅酸蓄电池寿命受放电深度影响很大,设计考虑的重点就是深循环使用、浅循环使用还是浮充使用.若把浅循环使用的电池用于深循环使用时,则铅酸蓄电池会很快失效。

因为正极活性物质二氧化铅本身的互相结合不牢,放电时生成硫酸铅,充电时又恢复为二氧化铅,硫酸铅的摩尔体积比氧化铅大,则放电时活性物质体积膨胀。若一摩尔氧化铅转化为一摩尔硫酸铅,体积增加95-。这样反复收缩和膨胀,就使二氧化铅粒子之间的相互结合逐渐松弛,易于脱落。若一摩尔二氧化铅的活性物质只有20-放电,则收缩、膨胀的程度就大大降低,结合力破坏变缓慢。因此,放电深度越深,其循环寿命越短。

2、过充电程度

过充电时有大量气体析出,这时正极板活性物质遭受气体的冲击,这种冲击会促进活性物质脱落;此外,正极板栅合金也遭受严重的阳极氧化而腐蚀,所以电池过充电时会使应用期限缩短。

3、温度的影响

铅酸蓄电池寿命随温度升高而延长。在10℃~35℃间,每升高1℃,大约增加5~6个循环,在35℃~45℃之间,每升高1℃可延长寿命25个循环以上,高于50℃则因负极硫化容量损失而降低了寿命。

电池寿命在一定温度范围内随温度升高而增加,是因为容量随温度升高而增加。如果放电容量不变,则在温度升高时其放电深度降低,固寿命延长。

4、硫酸浓度的影响

酸密度的增加,虽对正极板容量有利,但电池的自放电增加,板栅的腐蚀也加速,也促使二氧化铅的松散脱落,随着蓄电池中使用酸密度的增加,循环寿命下降。

5、放电电流密度的影响

随着放电电流密度增加,电池的寿命降低,因为在大电流密度和高酸浓度条件下,促使正极二氧化铅松散脱落。

(1) 使用带有绝缘套的工具如钳子等。使用不绝缘的工具会造成电池短路、发热或燃烧,损害电池。

(2) 不要将电池放置在密闭的房间或近火源的地方,否则可能会由于电池释放的氢气造成爆炸或起火。

(3) 不要用稀释剂、汽油、煤油或合成液去清洁电池。使用上述材料会导致电池外壳破裂泄漏或起火。

(4) 当处理45伏或更高电压的电池时,要采取安全措施带上绝缘橡皮手套,否则可能会遭到电击。

(5) 不要将电池放在可能被水淹的地方。如果电池浸在水中,它可能会燃烧或电击伤人。

(6) 拆卸电池时请缓慢处理。不要使电池破裂、泄漏。

(7) 将电池装在设备上时,应尽量将它装在设备的最下面,以便检查、保养和更换。

(8) 电池充电时不要搬动电池。不要低估电池的重量,不细心的处理可能会对操作者造成伤害。

(9) 不要用能产生静电的材料覆盖电池。静电会引发起火或爆炸。

(10)在电池端子、连接片上使用绝缘盖,以防电击伤人。

(11)电池的安装和维护需要合格的专人进行。不熟练的人进行那样的操作可能会造成危险。

新的蓄电池投入使用后,必须定期地进行充电和放电。充电的目的是使蓄电池贮存电能及时地恢复容量,以满足用电设备的需要。放电的目的是及时地检验蓄电池容量参数,及促进电极活性物质的活化反应。蓄电池充电和放电状况的好坏,将直接影响到蓄电池的电性能及使用寿命。蓄电池充电的方法有很多,选择科学合理的充电方法将会大大提高蓄电池的维护效果。

(1) 确保在电池和设备之间和周围进行充分的绝缘措施。不充分的绝缘措施可能引起电击、短路发热、冒烟或燃烧。

(2) 充电应用充电器,直接连在直流电源可能会引起电池泄漏、发热或燃烧。

(3) 由于自放电,电池容量会缓慢减少。在储存长时间后使用前,请重新对电池充电。

该产品主要市场是稳定而有保证的民用市场,随着科技发展,民用电器的普及和使用,市场前景是很好的。园筒型电池中,碱性锌锰电池在美国市场占75-,欧洲48-,日本25-。我国预计1995年干电池产量为80亿节,是世界生产干电池的大国。按25-计算的话,碱性锌锰电池要生产20亿节,但国内的人均仅只每年2节,还不包括外销市场(中东、非洲、中南美和欧洲等),因此国内外市场是很大的。

工信部印发《2013年工业节能与绿色发展专项行动实施方案》(以下简称《方案》),将以涉铅行业绿色发展为抓手,促进铅酸蓄电池、再生铅等涉铅行业规范发展,提高污染防治水平,推动行业绿色低碳转型。

《方案》中涉铅行业绿色发展计划包括:

印发促进铅酸蓄电池和再生铅产业规范发展的意见,加强政策协调,会同相关部门按照分工方案抓好各项工作的部署落实。

实施铅酸蓄电池行业准入管理。严格执行《铅蓄电池行业准入条件》和《铅蓄电池行业准入公告管理暂行办法》,对新建、改扩建和现有铅酸蓄电池生产企业实施准入公告管理,联合环境保护部分批发布符合准入条件的企业名单公告;组织开展各地区行业主管部门以及骨干企业准入管理培训工作,加大准入管理实施力度;抓紧淘汰落后铅酸蓄电池生产能力,重点淘汰开口式、干式荷电、镉及砷含量超标以及经整改环保不达标的落后铅酸蓄电池生产能力。

实施再生铅行业准入管理。部署《再生铅行业准入条件》实施工作,严格执行准入条件,对新建再生铅项目严格准入和备案管理,严禁新建单系列生产能力在5万吨/年以下项目;对再生铅行业生产企业实行准入公告管理,联合环境保护部分批发布符合准入条件的企业名单;加快淘汰落后再生铅生产能力。

建设铅再生循环利用示范工程。组织实施《再生有色金属产业发展推进计划》,按照再生铅产业布局要求,利用技术改造等资金渠道,在全国支持符合准入条件要求的企业建设一批铅再生循环利用示范项目。

建设铅循环利用体系。选择部分省份开展铅酸蓄电池循环利用体系建设试点,探索铅酸蓄电池生产者责任延伸制度实施机制,建设回收体系。支持铅酸蓄电池、再生铅企业与专业回收公司联合试点,委托符合资质要求的专业回收公司提供废铅酸蓄电池回收服务。鼓励以再生铅企业为核心,依靠自身力量或依托电池生产商、销售商的成熟销售体系建立回收网络,开展电池回收业务。

国家将加大财政资金支持力度,中央财政产业振兴和技术改造专项在项目评审及计划下达过程中将对铅再生循环利用(铅酸蓄电池回收再利用)等项目予以优先考虑;中央财政清洁生产专项资金加大对铅酸蓄电池、再生铅清洁生产技术项目的支持;淘汰落后产能中央财政奖励资金支持淘汰铅冶炼、铅酸蓄电池、再生铅落后产能。地方工业和信息化主管部门充分利用节能减排、技术改造、中小企业等专项资金对专项行动给予支持。同时强化标准约束和监督检查,对铅酸蓄电池、再生铅实施准入管理。加强监督检查,组织开展能耗限额标准执行情况和高耗能落后电机淘汰、落后产能淘汰等专项督察。并按照《关于促进铅酸蓄电池和再生铅产业规范发展的意见》,建立部门协调工作机制,分工落实有关任务。 [1]

按其结构可分为单体槽和整体槽两种。单体塑料槽主要是固定型和牵引型蓄电池使用。整体槽主要是汽车型和中、小型阀控式蓄电池。ABS塑料容易注塑成型,工艺简单。最常见的问题是翘曲,其次是汇流痕、分解料等。翘曲主要是由于模具温度较高,或塑料槽等制品在模具内冷却时间过短;汇流痕通常是由于模具排气不良,模具温度较低,注射压力较低造成的;分解料主要是由于加工温度过高,注射压力过大,回用料回用次数过多。另外,ABS电池槽还是有注塑量不足、缺肉、毛刺、飞边、白化、波纹、银丝、气泡、烧伤、混色、裂纹、孔洞等缺陷。这些缺陷与加工过程中注射温度、压力、速度、时间等工艺条件有直接的关系,影响着铅蓄电池槽的外观质量。

蓄电池槽在一定温度下,受到一定外力冲击是否产生裂纹表示其耐冲击性。蓄电池槽的耐冲击性需要在常温和低温两种状态进行考察。ABS树脂材料具有很高的抗冲击强度,且在低温也不迅速下降,它的抗冲性与树脂中所含橡胶的多少、粒子大小、接枝率和分散的状态有关,同时与使用环境有关,如温度越高,则抗冲击强度越大。ABS树脂材料之所以有良好的抗冲击性能,基本上可以归因于橡胶的粒子吸收了外界的冲击能而抑制了开裂的发展。通过对美国和日本几家公司的ABS电池槽进行常温试验证明,普通材料的耐冲击性良好。阻燃材料,由于电池槽的结构的不同,出现同一材料制成的不同结构的制品,耐冲击性不良,偶尔出现裂纹现象。如果用此电池槽生产电池容易造成漏液等问题。因此,ABS树脂材料的耐冲击性具有很重要的安全作用。另外,电池槽的裂纹的发生与试验温度,槽体的形状结构和跌落位置有很大的影响,因此冲击试验必须是在注塑成形后经过24h,且检查前要在25±2℃温度保持一定时间后才可以进行,壁厚不同保持的时间不同。不同用途和品种的铅蓄电池槽的落球高度,落球质量大小有不同的标准.

铅蓄电池槽在一定温度,时间内承受硫酸溶液的侵蚀,由于受于侵蚀其表观可能发生变化,用是否溶胀、裂纹、变色等表示耐酸性。ABS树脂材料对水、无机盐、碱及酸类几乎没有影响。在酮、醛、酯中会溶解或形成乳浊状。不溶于大部分醇类和烃类熔剂。对所作用的ABS电池槽包括美国、日本等不同厂家的普通材料和阻燃材料进行常温和高温试验,经过规定的试验时间,无变色、裂纹和溶胀现象发生。在注液和充电等过程中,蓄电池温度较高,必须要求电池槽具有很高的耐腐蚀性,以提高其安全性。在常温时耐腐蚀性良好的塑料槽,高温时曾出现过裂纹,剥落现象,严重影响电池的外观和安全性。因此,选择ABS电池槽树脂材料品种时要充分考虑其耐酸性。

ABS塑料铅蓄电池槽在一定温度的硫酸溶液中浸泡一定时间后,由于受到硫酸的侵蚀,其质量发生微小变化。对所使用的ABS电池槽包括美国和日本等不同厂家的普通材料和阻料材料进行试验,部分品种制品满足日本1.5-的质量变化率标准,而略高于中国1.0 -的质量变化率标准。ABS电池槽质量变化率越小,受酸的侵蚀越小,稳定性越好。

ABS树脂材料含有微量、高锰酸钾还原物质、锑等杂质,杂质的含量主要与制造厂家在生产中所用的原料和所用的添加剂的杂质的含量有关。ABS电池槽在一定温度的硫酸溶液中浸泡一定时间后溶出铁、高锰酸钾还原物质、灼热余渣、锑等杂质。它们被控制在一定的范围内,参见表1.

表示其耐电压性。试验方法为干法和湿法。ABS树脂材料具有优良的电性能,其电绝缘很少受温度,湿度的影响,而且在很大的频率变化范围内保持恒定。介电强度可达14~15kv/mm。ABS电池槽在一定的直流电压作用下,若有缺陷或材质本身电阻低,则会被击穿,小型阀控式蓄电池槽的判定标准,干法6000V未击穿或湿法5000V未击穿为合格。蓄电池槽的耐电压性越高,绝缘性越好、越安全。

非结晶性高聚物成型的塑料经非极性溶剂浸润或浸泡一定时间,槽体应力集中较大的部位将产生裂纹。ABS树脂材料的制品有无应力,可用浸入冰醋酸是否开裂的方法来检验。也可用归入四氯化碳是否开裂的方法来检验。对所使用的ABS电池槽包括美国和日本等不同厂家的普通材料和阻燃材料进行试验,无应力开裂现象发生。

蓄电池槽在一定温度下保持一定时间,冷却至室温,外观尺寸发生的变化表示其耐热性。ABS树脂材料具有优良的热性能。在热塑性塑料中是线胀系数较小的一种,大多数ABS塑料在-40℃时仍有相当的冲击强度,表现出韧性,因此一般ABS塑料制品的使用温度范围从-40℃~100℃。中国和日本均规定不大于1-的尺寸变化率。对所作用的ABS电池槽包括美国、日本等不同厂家的普通材料和阻燃材料进行试验。尺寸变化率最大为0.298-,满足要求。

阀控密封式蓄电池槽通入一定压力的气体后,因膨胀产生一定的形变表示槽体的耐气性。对所使用的ABS蓄电池槽包括美国、日本等不同厂家的普通材料和阻燃材料进行试验、满足要求。

ABS塑料,一定浓度的乙醇水溶液浸泡及浸润一定的时间后,应无龟裂、变色、变形等。对所作用的ABS铅蓄电池槽包括美国、日本等不同厂家的普通材料和阻燃材料进行试验,满足要求。

普通的黑色ABS树脂材料耐候性较好,它室外暴露2年经太阳和大气的侵蚀,外观和性能都不变。暴露在空气中或埋在地下,都没有明显的腐蚀。温度对ABS产品使用的影响,与受力和环境条件有很大的关系,在正常温度范围内使用,ABS制品的性能变化不大。 [2]

铅蓄电池内的阳极(PbO2)及阴极(Pb)浸到电解液(稀硫酸)中,两极间会产生2V的电力,这是根据铅蓄电池原理,经由充放电,则阴阳极及电解液即会发生如下的变化: (阳极) (电解液) (阴极)  PbO2 + 2H2SO4 + Pb = PbSO4 + 2H2O + PbSO4 (放电反应)  (二氧化铅) (硫酸) (海绵状铅)  PbO2 中Pb的化合价降低,被还原,负电荷流动;海绵状铅中Pb的化合价升高,正电荷流动。(阳极) (电解液) (阴极)  PbSO4 + 2H2O + PbSO4=PbO2 + 2H2SO4 + Pb (充电反应) (必须在通电条件下) (硫酸铅) (水) (硫酸铅)  第一个硫酸铅中铅的化合价升高,被氧化,正电荷流入正极;第二个硫酸铅中铅的化合价降低,被还原,负电荷流入负极。1、放电中的化学变化 :蓄电池连接外部电路放电时,稀硫酸即会与阴、阳极板上的活性物质产生反应,生成新化合物硫酸铅。经由放电硫酸成份从电解液中释出,放电愈久,硫酸浓度愈稀薄。所消耗之成份与放电量成比例,只要测得电解液中的硫酸浓度,亦即测其比重,即可得知放电量或残余电量。2、充电中的化学变化:由于放电时在阳极板,阴极板上所产生的硫酸铅,会在充电时被分解还原成硫酸,铅及二氧化铅,因此电池内电解液的浓度逐渐增加, 亦即电解液之比重上升,并逐渐回复到放电前的浓度,这种变化显示出蓄电池中的活性物质已转换到可以再度供电的状态,当两极的硫酸铅被转变成原来的活性物质时,即等于充电结束,而阴极板就产生氢,阳极板则产生氧,充电到最后阶段时,电流几乎都用在水的电解,因而电解液会减少,此时应以纯水补充之。

1)恒定电流充电法

在充电过程中充电电流始终保持不变,叫做恒定电流充电法,简称恒流充电法或等流充电法。在充电过程中由于蓄电池电压逐渐升高,充电电流逐渐下降,为保持充电电流不致因蓄电池端电压升高而减小,充电过程必须逐渐升高电源电压,以维持充电电流始终不变,这对于充电设备的自动化程度要求较高,一般简陋的充电设备是不能满足恒流充电要求的。恒流充电法,在蓄电池最大允许的充电电流情况下,充电电流越大,充电时间就可以缩短。若从时间上考虑,采用此法有利的。但在充电后期若充电电流仍不变,这时由于大部分电流用于电解水上,电解液出气泡过多而显沸腾状,这不仅消耗电能,而且容易使极板上活性物质大量脱落,温升过高,造成极板弯曲,容量迅速下降而提前报废。所以,这种充电方法很少采用。

2)恒定电压充电法

在充电过程中,充电电压始终保持不变,叫做恒定电压充电法,简称恒压充电法或等压充电法。由于恒压充电开始至后期,电源电压始终保持一定,所以在充电开始时充电电流相当大,大大超过正常充电电流值。但随着充电的进行,蓄电池端电压逐渐升高,充电电流逐渐减小。当蓄电池端电压和充电电压相等时,充电电流减至最小甚至为零。由此可见,采用恒压充电法的优点在于,可以避免充电后期充电电流过大而造成极板活性物质脱落和电能的损失。但其缺点是,在刚开始充电时,充电电流过大,电极活性物质体积变化收缩太快,影响活性物质的机械强度,致使其脱落。而在充电后期充电电流又过小,使极板深处的活性物质得不到充电反应,形成长期充电不足,影响蓄电池的使用寿命。所以这种充电方法一般只适用于无配电设备或充电设备较简陋的特殊场合,如汽车上蓄电池的充电,1号至5号干电池式的小蓄电池的充电均采用等压充电法。采用等压充电法给蓄电池充电时,所需电源电压:酸性蓄电池每个单体电池为2.4~2.8V左右,碱性蓄电池每个单体电池为1.6~2.0V左右。

3)有固定电阻的恒定电压充电

为补救恒定电压充电的缺点而采用的一种方法。即在充电电源与电池之间串联一电阻,这样充电初期的电流可以调整。但有时最大充电电流受到限制,因此随充电过程的进行,蓄电池电压逐渐上升,电流却几乎成为直线衰减。有时使用两个电阻值,约在2.4V时,从低电阻转换到高电阻,以减少出气。

4)阶段等流充电法

综合恒流和恒压充电法的特点,蓄电池在充电初期用较大的电流,经过一段时间改用较小的电流,至充电后期改用更小的电流,即不同阶段内以不同的电流进行恒流充电的方法,叫做阶段恒流充电法。阶段恒流充电法,一般可分为两个阶段进行,也可分为多个阶段进行。

阶段等流充电法所需充电时间短,充电效果也好。由于充电后期改用较小电流充电,这样减少了气泡对极板活性物质的冲刷,减少了活性物质的脱落。这种充电法能延长蓄电池使用寿命,并节省电能,充电又彻底,所以是当前常用的一种充电方法。一般蓄电池第一阶段以10h率电流进行充电,第二阶段以20h率电流进行充电。各阶段充电时间的长短,各种蓄电池的具体要求和标准不一样。

5)浮充电法

间歇使用的蓄电池或仅在交流电停电时才使用的蓄电池,其充电方式为浮充电式。一些特殊场合使用的固定型蓄电池一般均采用浮充电方法对蓄电池进行充电。浮充电法的优点主要在于能减少蓄电池的析气率,并可防止过充电,同时由于蓄电池同直流电源并联供电,用电设备大电流用电时,蓄电池瞬时输出大电流,这有助于镇定电源系统的电压,使用电设备用电正常。浮充电法的缺点是个别蓄电池充电不均衡和充不足电,所以需要进行定期的均衡充电。

1)定电流定周期快速充电法

这种方法的特点是,以电流幅度恒定和周期恒定的脉冲充电电流对蓄电池充电,两个充电脉冲之间有一放电脉冲进行去极化,以提高蓄电池的充电接受能力。在充电过程中,充电电流及其脉宽不受蓄电池充电状态的影响。因此,它是一种开环式脉冲充电。这种充电方法易使蓄电池充满容量,但如果不增加防止过充电的保护装置,容易造成强烈的过充电,影响蓄电池的使用寿命。在这种充电方法中,虽然整个充电过程均加有去极化措施,但是这种固定的去极化措施,难于适合充电全过程的要求。

2)定电流定出气率脉冲充电放电去极化快速充电法

这种充电方法的特点是:在整个充电过程中,充电电流脉冲的幅值和蓄电池的出气率始终保持不变。充电过程初期,充电电流略低于蓄电池的初始接受电流。在充电过程中,由于蓄电池可接受的电流逐渐减小,所以经过一段时间后,充电电流将超过蓄电池的可接受电流,因而蓄电池内将产生较多的气体,出气率显著增加。此时,气体检测元件能够及时发出控制信号,迫使蓄电池停止充电,进行短时放电。这样蓄电池内部的极化作用很快消失,因而出气率可以始终保持在较低的预定值内。国外有这样的方案。国内因缺少气体敏感元件, 对这种方法很少研究。

3)定电流定电压脉冲充电放电去极化快速充电法

这种充电方法的特点是,以恒定大电流充电,待充到一定电压(相当于蓄电池出气点的电压)时,停止充电并进行大电流(或小电流)放电去极化,然后再以恒定大电流充电,依此,充放电过程交替地进行。放电脉冲的频率随充人电量的增加而增加,充电脉冲的宽度随充人电量的增加而减少。当充电量和放电量基本相等时,表示蓄电池已充满电,立即结束充电。

根据这种方法,国内外都有多种方案来实现蓄电池快速充电。这种方法,充电初期无去极化措施。在加有去极化措施后充电脉冲宽度不断减小,使得充电电流平均值下降较快,延长了充电时间。

4)定电流提升电压脉冲充电放电去极化快速充电法

这种方法是定电流定电压脉冲充电放电去极化快速充电方法的改进。它是以恒定电流(如IC)充电,当蓄电池电压达到充电出气点电压后(单格电池电压2. 35~2.5V)时,停止充电并进行放电(如放电电流2~3C,脉冲宽度为1ms),然后再充电。从加有放电去极化脉冲以后,用积分器件阶梯形跟踪调高充电控制电压(提升出气点电压),以加快充电速度和提高充满程度。其它和定电流定电压法相同。

5)定电压定频率脉冲充电放电去极化快速充电法

这种方法的特点是,充电脉冲的电压幅值保持恒定,随着充电过程的进行,蓄电池电动势逐渐上升,充电电流幅值逐渐减小,充电脉冲电流的频率恒定,在两个充电脉冲之间加有放电去极化脉冲。

6)端电压和充放电频率选择脉冲充电放电去极化快速充电法

这种方法的特点是,根据蓄电池充电过程中的极化情况选择充放电脉冲的频率,并在充电后期将蓄电池端电压限定在预选的数值,使出气率限制在一定的容许值。

7)适应全过程去极化脉冲充电放电去极化快速充电法

这种方法的特点是,在充电全过程都适时加有去极化的放电脉冲,在放电脉冲后充电电流恢复之前,均进行去极化效果检测,达到一定去极化效果再转回充电,否则再次进行去极化放电,直至达到去极化要求的效果才转回充电,这样,可使去极措施适应全过程。这种方案能有效地将气体析出量抑制在很小的数值内。

我国常规充电制度,是在缺乏对于充电规律认识的情况下,被迫采用的不合理的充电方法。常规充电方法的缺点就是充电时间长、效率低、出气量大、蓄电池的利用周转率低、充电管理制度繁杂等。这种充电制度的落后性与蓄电池应用的广泛性是存在着一定的矛盾的。为此,在充电领域内,必须加强对充电规律的认识和研究,逐步探讨一套既快又好的充电制度,以使蓄电池适应于各部门经济发展的需要和国防建设的需要。

1)三阶段充电法

航空蓄电池均采用阶段恒流充电法进行充电。一般酸性航空蓄电池采用恒流两阶段充电法。碱性航空蓄电池采用恒流两阶段充电法或恒流一阶段充电法。但这种充电法在充电中间阶段远离了充电电流接受率曲线,所以三阶段充电法更好一点。

三阶段充电法是两阶段等流充电法和恒定等压充电法相结合的方式。充电开始和结束时采用恒定电流,中间阶段为恒定电压充电。蓄电池在充电初期用较大的电流,经过一段时间改为恒定电压充电,当电流衰减到预定值时,由第二阶段转到第三阶段。采用三阶段充电法的优点是:避免了恒定电压充电法开始充电电流过大,而后期电流又过小的情况,比二阶段等流充电在中间阶段更接近充电电流接受率曲线。这种充电法减少了充电出气量,充电又彻底,延长了蓄电池使用寿命。三阶段充电法充电电流和充电电压变化曲线如图1所示。

电动自行车和电动摩托车等已成为大中小城市的重要交通工具,普遍为人们所接受。由于电动车相对传统自行车来说,价格普遍较高,因此使用寿命也成为人们最为关心的问题。事实上,蓄电池作为电动自行车的核心部件之一,蓄电池的使用寿命在很大程度上决定了电动车的使用寿命。所以,加强蓄电池的保养,将能够延长蓄电池的使用寿命。据了解,电动车所使用的蓄电池都是铅酸蓄电池,对于铅酸蓄电池的保养,下面给出了一系列的建议,共包括八个小诀窍。

铅酸蓄电池没有记忆,之所以容量快速减少主要是蓄电池硫化和“失水”、“亏电”等一些原因,蓄电池最怕的就是“亏电”欠压,蓄电池常“亏电”,电池极板极易受伤,现实中高达70-的电动车电池容量减少电极板被放电时的强电流(启动电流)拉伤所致(电动摩托车尤其明显),电极板拉伤属于电池物理损伤,这种损伤无法修复。因此“天天用车、天天充电”,保证蓄电池随时有充足的电压就成为必然。

用户普遍以为,免维护蓄电池不用加水,其实这种说法是错误的。免维护蓄电池在充电和大电流放电过程中会产生热量,有热量就会有水分蒸发,尽管水蒸发的过程十分缓慢,但时间一长,累计水蒸发的量就不容小视。因此每6个月左右应该给蓄电池补水一次,这样蓄电池的使用寿命才会延长。

电动车启动电流很大,尤其是大功率电机的电摩,启动电流更大。大电流很伤蓄电池极板,最好的方法就是在启动前象骑自行车一样的骑行后,再启动电动车电源。

蓄电池在使用了一段时间后必然会有一些活性物质下沉,如果活性物质不及时激活,势必会对蓄电池的容量造成一些影响,因此,在经常使用电动车的时候,要做到每季对蓄电池深度放电一次。

新电池充电过程一般都是6-8个小时,充满电后充电器会亮绿灯,如果充电时间过长就要检查充电器电压保护装置是否坏损,如果坏损就需要及时的调换充电器,否则极易充坏蓄电池。另外,充电器不要购买快速的充电器,快速充电同样对蓄电池极板有伤害。

这样做的目的就是防止蓄电池放置时间过长而引起蓄电池硫化和“亏电”。

爆晒会使电池温度升高,大大缩短蓄电池使用时间。

电瓶保护器也就是脉冲发生器,因脉冲不间断的消除电瓶硫化,使极板始终保持“洁净”,从而达到延长电瓶使用寿命的效果,但对大电流损伤电池极板作用不大。

蓄电池如果不及时清洗的话,很容易影响电池的使用寿命和通电效果。简单地说,蓄电池是一种能将化学能量转化为电能的电化学设备。保持蓄电池的正常工作,蓄电池的清洁是必不可少的。这种蓄电池的极柱和夹头之间很容易发生氧化反应,严重的甚至可以腐烂夹头部位的金属部件。

普通型的铅酸蓄电池,特别要注意平时的清洁工作。要注意检查极柱和夹头是否连接紧固、有没有任何腐蚀和烧损、还要检查排气孔有无堵塞、电解液是否有所减少,如果发现问题要及时处理。启动汽车时每次启动时间不应超过3至5秒,再次启动间隔时间不少于10秒。汽车长期放置不用,应先对车进行充分的充电。同时每隔一个月将汽车发动一次,保持中等转速运行20分钟左右。否则,放置时间太长,将难以启动。一般的免维护蓄电池也要经常检查工作情况,出现问题要及时更换。

免维护电池,如今多数轿车已经开始使用,这种蓄电池在使用中不需要添加蒸馏水,接线柱不会腐蚀,自放电少,寿命长。但如果不及时检查的话,蓄电池到了报废期车主还不清楚 ,同样会影响汽车的正常工作。 [3]

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