蓄電池基礎(chǔ)知識(shí)V1.0

閥控式密封鉛酸蓄電池基礎(chǔ)知識(shí)ValveRegulatedLead-AcidBattery參加本次交流電池產(chǎn)品線成員介紹劉連冰（產(chǎn)品線總監(jiān)董光宇（計(jì)劃統(tǒng)籌、研發(fā)經(jīng)理，電話王可樸（拓展部經(jīng)理，電話過前?。ㄍ卣共可虅?wù)助理，電話劉軍賢（開發(fā)部工程師，電話吳志軍（開發(fā)部工程師，電話歡迎大家積極參與！閥控式密封鉛酸蓄電池基礎(chǔ)知識(shí)ValveRegulatedLead-AcidBattery提綱PartI：概述PartII：VRLA電池工作原理PartIII：VRLA電池結(jié)構(gòu)、組件與制造PartIV：蓄電池使用電池概念電池－－是一種電的存儲(chǔ)裝置，可以有各種形狀、大小、電壓和容量的電池電能化學(xué)能當(dāng)兩種金屬（通常是性質(zhì)有差異的金屬）浸沒于電解液之中，它們可以導(dǎo)電，并在兩極之間產(chǎn)生一定電動(dòng)勢(shì)鉛酸蓄電池鉛（Pb）（負(fù)極）與二氧化鉛（PbO2）（正極）浸入硫酸（H2SO4）溶液（電解液）構(gòu)成。每個(gè)單體具有2V電動(dòng)勢(shì)。蓄電池通過串聯(lián)獲得所需電壓；通過并聯(lián)獲得所需容量。鉛酸蓄電池兩種基本類型◆閥控式（密封）鉛酸蓄電池（VRLABattery---ValveRegulated

Lead-AcidBattery）

注：術(shù)語SLA--SealedLead-AcidBattery已不再使用

◆開口排氣式（富液式）（OpenVented）兩類蓄電池比較開口排氣式閥控式VRLA◆較早的技術(shù)◆氧氣復(fù)合技術(shù)◆需要單獨(dú)的電池房◆可直接在辦公環(huán)境中使用◆定期維護(hù)◆低維護(hù)－－“免維護(hù)”◆需要額外的安全防護(hù)◆濾酸防爆，較安全◆貯存／使用保持直立狀態(tài)◆貯存／使用可為任意方向◆接線數(shù)量可能較大◆可在負(fù)載內(nèi)部或鄰近使用

○閥控式鉛酸蓄電池已于許多使用領(lǐng)域取代了開口排氣式VRLA電池分類比較AGM電池●高比能（按體積或重量）●可快速充電●可適應(yīng)低溫運(yùn)行環(huán)境

中等深度放電高溫影響GEL電池●適合深循環(huán)放電●可適應(yīng)高溫運(yùn)行環(huán)境●適于小電流放電模式

早期無氧復(fù)合反應(yīng)氧氣通道的隨機(jī)性◆AGM--AbsorbentGlassMat鉛酸蓄電池的發(fā)展（1）●1859年：G.Plante發(fā)明鉛酸蓄電池?！?881年：C.Faure發(fā)明涂膏式極板?！?957年：西德Sonnenschein公司首次將凝膠電解質(zhì)技術(shù)用 于鉛酸蓄電池，制成接觸變性凝膠工業(yè)電池并投入市場(chǎng)?！?971年：美國(guó)Gates公司首次將超細(xì)玻璃纖維用于密封鉛 酸電池中，第一次把氧氣復(fù)合原理在商品電池中實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了鉛酸蓄電池技術(shù)上的重大突破?！?0年代末期：美國(guó)GNB公司，英國(guó)Chloride公司，日本 YUASA株式會(huì)社等先后申請(qǐng)了吸收式密封鉛酸蓄電池技術(shù)專利。●80年代：歐洲電信部門數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)啟用分散式供電方 案，要求基礎(chǔ)電源設(shè)備與通信設(shè)備同裝一室，刺激了密封鉛酸蓄電池的發(fā)展。鉛酸蓄電池的發(fā)展（2）鉛酸蓄電池的發(fā)展（3）●我國(guó)VRLA電池的研制和生產(chǎn)始于80年代末，到1996年已有大小廠家400多家，具有較大規(guī)模的有40多家。現(xiàn)狀：1、實(shí)力相差懸殊但沒有絕對(duì)的強(qiáng)者2、質(zhì)量魚龍混雜3、國(guó)產(chǎn)品牌占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)VRLA蓄電池應(yīng)用

通信電源

電力操作電源

太陽能貯能系統(tǒng)

鐵路機(jī)車起動(dòng)

應(yīng)急備用電源

UPS不間斷電源

警報(bào)系統(tǒng)

安全裝置

電子檢測(cè)設(shè)備◆三個(gè)基本應(yīng)用1、工業(yè)用2、汽車起動(dòng)用3、牽引用（電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，如電動(dòng)汽車）提綱PartI：概述PartII：VRLA電池工作原理PartIII：VRLA電池結(jié)構(gòu)、組件與制造PartIV：蓄電池使用VRLA蓄電池工作原理－－“雙硫酸鹽”理論放電PbO2＋2H2SO4＋PbPbSO4＋2H2O＋PbSO4充電（二氧化鉛）（硫酸）（海綿狀鉛）（硫酸鉛）（水）（硫酸鉛）正極活物質(zhì)電解液負(fù)極活物質(zhì)正極活物質(zhì)電解液負(fù)極活物質(zhì)“Doublesulfate”theory◆電解液中硫酸不僅是導(dǎo)電用之電解質(zhì)也是反應(yīng)之反應(yīng)物

◆陽極的PbO2與陰極的Pb于放電反應(yīng)后皆產(chǎn)生PbSO4開口（富液式）電池充電后期電極反應(yīng)正極板（PositivePlate）

隔板（Separator）負(fù)極板（NegativePlate）氧氣（OxygenGas）氫氣（HydrogenGas）正極板（PositivePlate）

2H2O O2(oxygengas)+4H++4e-

負(fù)極板（NegativePlate）

4H++4e- 2H2(hydrogengas)VRLA電池氧氣復(fù)合反應(yīng)正極板（PositivePlate）

玻璃纖維隔板（AGMSeparator）負(fù)極板（NegativePlate）氧氣VRLA電池氧氣復(fù)合反應(yīng)◆VRLA電池內(nèi)含不流動(dòng)電解液VRLACellwithImmobalizedElectrolyte當(dāng)吸收正極板產(chǎn)生的氧氣而消耗的海綿狀鉛的量與負(fù)極板充電生成海綿狀鉛的量二者達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，便實(shí)現(xiàn)了電池的密封VRLA電池氧氣復(fù)合反應(yīng)PartI：概述PartII：VRLA電池工作原理PartIII：VRLA電池結(jié)構(gòu)、組件與制造PartIV：蓄電池使用提綱電池殼端子排氣孔排氣三通上蓋提手蓄電池外觀結(jié)構(gòu)鍍錫紫銅端子阻燃ABS電池殼鉛酸蓄電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)

①電池槽、蓋（container&cover）——超強(qiáng)阻燃ABS塑料②端極柱（terminal）——內(nèi)嵌鍍錫紫銅芯，使其電阻最小化，極柱采用三層特殊密封技術(shù)，完全阻止蓄電池漏液可能③匯流排（strap/groupbar）——防腐蝕抗氧化、耐大電流沖擊④正負(fù)極群（Positive&negativeplates）——板柵采用特殊的鉛鈣錫鋁四元合金，抗伸延、耐腐蝕、析氫過電位高⑤微細(xì)玻璃纖維隔板（AGM）——粗細(xì)纖維合理配比，吸液力強(qiáng)、彈性持久⑥安全閥（safetyvalve）——配備導(dǎo)氣三通閥，采用防酸霧集氣排氣專利結(jié)構(gòu)板柵（Grids）結(jié)構(gòu)●放射狀結(jié)構(gòu)：利于大電流放電●柵格結(jié)構(gòu)：利于深度放電極耳邊框?qū)щ娊顥l支撐腳極耳邊框厚度●薄板：大電流放電性能較好●厚板：浮充使用壽命較長(zhǎng)正極板柵合金成份◆Pb(Lead)◆Pb-高Sb(Lead-HighAntimony)◆Pb-低Sb(Lead-LowAntimony)◆Pb-Ca(Lead-Calcium)◆Pb-Sn(Lead-Tin)◆Pb-Ca-Sn-Al(Lead-Calcium-Tin-Aluminium)◆Pb-Ca-Sn-Ag(Lead-Calcium-Tin-Silver)正極板◆涂膏：一氧化鉛（leadoxidePbO）◆化成：二氧化鉛（leaddioxidePbO2）負(fù)極板◆涂膏：一氧化鉛（leadoxidePbO）◆化成：鉛（leadPb）◆膨脹劑：木素/炭黑、硫酸鋇（xylogen/carbonblackandbariumsulfate)活性物質(zhì)物質(zhì)分子重量密度相對(duì)Pb體積比Pb207.211.34

1PbO223.29.641.26α-PbO2239.29.371.32β-PbO2239.29.31.40PbSO4303.36.292.64保持正負(fù)極板絕緣防止鉛枝短路（DendriteShorts）吸附、保持電解液氣體通道壓緊活性物質(zhì)，延緩活物質(zhì)脫落隔板（Separator）正極板隔板負(fù)極板隔板材料孔隙度％孔隙尺寸μm內(nèi)阻Ω/cm2微孔PVC80＜30.18微孔隙聚乙烯63＜10.15無紡聚乙烯60120.21無紡玻璃棉65200.18AGM90240.1組成：H2SO4+H20緩沖添加劑：Na2SO4電解液（Electrolyte）電解液既為導(dǎo)電物質(zhì)又參與化學(xué)反應(yīng)電解液比重（SpecificGravity）與電池開路電壓（Opencircuitvoltage）關(guān)系：OCV＝SG+0.84SG影響充電電壓大小、電池“放電性能”SG影響電解液冰點(diǎn)（SG=1.