密封鉛酸蓄電池技術(shù)特點(diǎn)

鉛酸蓄電池的電性能用下列參數(shù)量度:電池電動(dòng)勢(shì)、開(kāi)路電壓、終止電壓、工作電壓、放電電流、容量、電池內(nèi)阻、儲(chǔ)存性能、使用壽命(浮充壽命、充放電循環(huán)壽命)等。

當(dāng)蓄電池用導(dǎo)體在外部接通時(shí)，正極和負(fù)極的電化反應(yīng)自發(fā)地進(jìn)行，倘若電池中電能與化學(xué)能轉(zhuǎn)換達(dá)到平衡時(shí)，正極的平衡電極電勢(shì)與負(fù)極平衡電極電勢(shì)的差值，便是電池電動(dòng)勢(shì)，它在數(shù)值上等于達(dá)到穩(wěn)定值時(shí)的開(kāi)路電壓。電動(dòng)勢(shì)與單位電量的乘積，表示單位電量所能作的最大電功。但電池電動(dòng)熱與開(kāi)路電壓意義不同:電動(dòng)勢(shì)可依據(jù)電池中的反應(yīng)利用熱力學(xué)計(jì)算或通過(guò)測(cè)量計(jì)算，有明確的物理意義。后者只在數(shù)字上近于電動(dòng)勢(shì)，需視電池的可逆程度而定。

電池在開(kāi)路狀態(tài)下的端電壓稱(chēng)為開(kāi)路電壓。電池的開(kāi)路電壓等于電池正極電極電勢(shì)與負(fù)極電極電勢(shì)之差。

電池工作電壓是指電池有電流通過(guò)(閉路)的端電壓。在電池放電初始的工作電壓稱(chēng)為初始電壓。電池在接通負(fù)載后，由于歐姆電阻和極化過(guò)電位的存在，電池的工作電壓低于開(kāi)路電壓。

電池容量是指電池儲(chǔ)存電量的數(shù)量，以符號(hào)C表示。常用的單位為安培小時(shí)，簡(jiǎn)稱(chēng)安時(shí)(Ah)或毫安時(shí)(mAh)。

電池的容量可以分為額定容量(標(biāo)稱(chēng)容量)、實(shí)際容量。

(1)額定容量

額定容量是電池規(guī)定在在25℃環(huán)境溫度下，以10小時(shí)率電流放電，應(yīng)該放出最低限度的電量(Ah)。

a、放電率。放電率是針對(duì)蓄電池放電電流大小，分為時(shí)間率和電流率。

放電時(shí)間率指在一定放電條件下，放電至放電終了電壓的時(shí)間長(zhǎng)短。依據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)，放電時(shí)間率有20，10，5，3，1，0.5小時(shí)率及分鐘率，分別表示為:20Hr，10Hr，5Hr，3Hr，2Hr，1Hr，0.5Hr 等。

b、放電終止電壓。鉛蓄電池以一定的放電率在25℃環(huán)境溫度下放電至能再反復(fù)充電使用的最低電壓稱(chēng)為放電終了電壓。大多數(shù)固定型電池規(guī)定以10Hr放電時(shí)(25℃)終止電壓為1.8V/只。終止電壓值視放電速率和需要而夫定。通常，為使電池安全運(yùn)行，小于10Hr的小電流放電，終止電壓取值稍高，大于10Hr的大電流放電，終止電壓取值稍低。在通信電源系統(tǒng)中，蓄電池放電的終止電壓，由通信設(shè)備對(duì)基礎(chǔ)電壓要求而定。

放電電流率是為了比較標(biāo)稱(chēng)容量不同的蓄電池放電電流大小而設(shè)的，通常以10小時(shí)率電流為標(biāo)準(zhǔn)，用I10表示，3小時(shí)率及1小時(shí)率放電電流則分別以I3、I1表示。

c、額定容量。固定鉛酸蓄電池規(guī)定在25℃環(huán)境下，以10小時(shí)率電流放電至終了電壓所能達(dá)到的額定容量。10小時(shí)率額定容量用C10表示。10小時(shí)率的電流值為C10/10

其它小時(shí)率下容量表示方法為:3小時(shí)率容量(Ah)用C3表示， 在25℃環(huán)境溫度下實(shí)測(cè)容量(Ah)是放電電流與放電時(shí)間(h)的乘積，閥控鉛酸固定型電池C3和I3值應(yīng)該為

C3=0.75 C10(Ah)

I3=2.5 I10(h)

1小時(shí)定容量(Ah)用C1表示，實(shí)測(cè)C1和I1值應(yīng)為C1=0.55 C10(Ah)

I1=5.5 I10(h)

(2)實(shí)際容量

實(shí)際容量是指電池在一定條件下所能輸出的電量。它等于放電電流與放電時(shí)間的乘積，單位為Ah。

電池內(nèi)阻包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，極化內(nèi)阻又包括電化學(xué)極化與濃差極化。內(nèi)阻的存在，使電池放電時(shí)的端電壓低于電池電動(dòng)勢(shì)和開(kāi)路電壓，充電時(shí)端電壓高于電動(dòng)勢(shì)和開(kāi)路電壓。電池的內(nèi)阻不是常數(shù)，在充放電過(guò)程中隨時(shí)間不斷變化，因?yàn)榛钚晕镔|(zhì)的組成、電解液濃度和溫度都在不斷地改變。

歐姆電阻遵守歐姆定律;極化電阻隨電流密度增加而增大，但不是線(xiàn)性關(guān)系，常隨電流密度的對(duì)數(shù)增大而線(xiàn)性增大。

蓄電池經(jīng)歷一次充電和放電，稱(chēng)為一次循環(huán)(一個(gè)周期)。在一定放電條件下，電池工作至某一容量規(guī)定值之前，電池所能承受的循環(huán)次數(shù)，稱(chēng)為循環(huán)壽命。

各種蓄電池使用循環(huán)次數(shù)都有差異，傳統(tǒng)固定型鉛酸電池約為500~600次，起動(dòng)型鉛酸電池約為300~500次。閥控式密封鉛酸電池循環(huán)壽命為1000~1200次。影響循環(huán)壽命的因素一是廠家產(chǎn)品的性能，二是維護(hù)工作的質(zhì)量。固定型鉛電池用壽命，還可以用浮充壽命(年)來(lái)衡量，閥控式密封鉛酸電池浮充壽命在10年以上。

對(duì)于起動(dòng)型鉛酸蓄電池，按我國(guó)機(jī)電部頒標(biāo)準(zhǔn)，采用過(guò)充電耐久能力及循環(huán)耐久能力單元數(shù)來(lái)表示壽命，而不采用循環(huán)次數(shù)表示壽命。即過(guò)充電單元數(shù)應(yīng)在4以上，循環(huán)耐久能力單元數(shù)應(yīng)在3以上。

電池的能量是指在一定放電制度下，蓄電池所能給出的電能，通常用瓦時(shí)(Wh)表示。

電池的能量分為理論能量和實(shí)際能量。理論能量W理可用理論容量和電動(dòng)勢(shì)(E)的乘積表示，即

W理=C理E

電池的實(shí)際能量為一定放電條件下的實(shí)際容量C實(shí)與平均工作電壓U平的乘積，即

W實(shí)=C實(shí)U平

常用比能量來(lái)比較不同的電池系統(tǒng)。比能量是指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出的電能，單位分別是Wh/kg或Wh/L。

比能量有理論比能量和實(shí)際比能量之分。前者指1 kg電池反應(yīng)物質(zhì)完全放電時(shí)理論上所能輸出的能量。實(shí)際比能量為1 kg電池反應(yīng)物質(zhì)所能輸出的實(shí)際能量。

由于各種因素的影響，電池的實(shí)際比能量遠(yuǎn)小于理論比能量。實(shí)際比能量和理論比能量的關(guān)系可表示如下:

W實(shí)= W理·KV·KR·Km

式中 KV-電壓效率; KR-反應(yīng)效率; Km-質(zhì)量效率。

電壓效率是指電池的工作電壓與電動(dòng)勢(shì)的比值。電池放電時(shí)，由于電化學(xué)極化、濃差極化和歐姆壓降，工作電壓小于電動(dòng)勢(shì)。

反應(yīng)效率表示活性物質(zhì)的利用率。

電池的比能量是綜合性指標(biāo)，它反映了電池的質(zhì)量水平，也表明生產(chǎn)廠家的技術(shù)和管理水平。

蓄電池在貯存期間，由于電池內(nèi)存在雜質(zhì)，如正電性的金屬離子，這些雜質(zhì)可與負(fù)極活性物質(zhì)組成微電池，發(fā)生負(fù)極金屬溶解和氫氣的析出。又如溶液中及從正極板柵溶解的雜質(zhì)，若其標(biāo)準(zhǔn)電極電位介于正極和負(fù)極標(biāo)準(zhǔn)電極電位之間，則會(huì)被正極氧化，又會(huì)被負(fù)極還原。所以有害雜質(zhì)的存在，使正極和負(fù)極活性物質(zhì)逐漸被消耗，而造成電池喪失容量，這種現(xiàn)象稱(chēng)為自放電。

電池自放電率用單位時(shí)間內(nèi)容量降低的百分?jǐn)?shù)表示:即用電池貯存前(C10')(C10")容量差值和貯存時(shí)間T(天、月)的容量百分?jǐn)?shù)表示

閥控式密封鉛酸蓄電池就是VRLA電池。它誕生于20世紀(jì)70年代，到1975年 時(shí)，在一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)形成了相當(dāng)?shù)纳a(chǎn)規(guī)模，很快就形成了產(chǎn)業(yè)化并大量投放市場(chǎng)。這種電池雖然也是鉛酸蓄電池，但是它與原來(lái)的鉛酸蓄電池相比具有很多優(yōu)點(diǎn)，而倍受用戶(hù)歡迎，特別是讓那些需要將電池配套設(shè)備安裝在一起(或一個(gè)工作間)的用戶(hù)青睞，例如UPS、電信設(shè)備、移動(dòng)通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)、摩托車(chē)等。這是因?yàn)閂RLA電池是全密封的，不會(huì)漏酸，而且在充放電時(shí)不會(huì)象老式鉛酸蓄電池那樣會(huì)有酸霧放出來(lái)而腐蝕設(shè)備，污染環(huán)境，所以從結(jié)構(gòu)特性上人們把VRLA電池又叫做密閉(封)鉛酸蓄電池。為了區(qū)分，把老式鉛酸蓄電池叫做開(kāi)口鉛酸蓄電池。由于VRLA電池從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，它不但是全密封的，而且還有一個(gè)可以控制電池內(nèi)部氣體壓力的閥，所以VRLA鉛酸蓄電池的全稱(chēng)便成了"閥控式密閉鉛酸蓄電池"。

密封鉛酸蓄電池是鉛酸蓄電池的一種。

《變電站直流電源設(shè)備使用與維護(hù):閥控密封鉛酸蓄電池》全面介紹了變電站閥控密封鉛酸蓄電池直流設(shè)備的使用與維護(hù)，《變電站直流電源設(shè)備使用與維護(hù):閥控密封鉛酸蓄電池》共分六章:第一章對(duì)變電站閥控密封鉛酸蓄電池直流系統(tǒng)的特點(diǎn)作了簡(jiǎn)要介紹，并對(duì)其運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行了分析;第二、三章介紹了變電站直流系統(tǒng)普遍使用的閥控密封鉛酸蓄電池及原電力部組織聯(lián)合設(shè)計(jì)的GZDW(微機(jī)型)直流電源成套裝置的工作原理、技術(shù)特性、使用與維護(hù);第四章為閥控式密封鉛酸蓄電池直流電源系統(tǒng)，對(duì)變電站的閥控式密封鉛酸蓄電池組的選擇、直流回路熔斷器、負(fù)荷小開(kāi)關(guān)及載流導(dǎo)體的選擇、直流系統(tǒng)饋電網(wǎng)絡(luò)接線(xiàn)、微機(jī)型直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)察裝置、調(diào)壓裝置、無(wú)人值班變電站得直流系統(tǒng)等作了簡(jiǎn)要介紹;第五、六章結(jié)合變電站直流電源設(shè)備的更新、改造方法技巧及直流設(shè)備安裝檢修作業(yè)指導(dǎo)書(shū)(閥控式密封鉛酸蓄電池)做了詳細(xì)介紹。 《變電站直流電源設(shè)備使用與維護(hù):閥控密封鉛酸蓄電池》可作為變電站直流設(shè)備檢修、運(yùn)行、安裝調(diào)試的一線(xiàn)生產(chǎn)人員的崗位培訓(xùn)教材，對(duì)從事電力生產(chǎn)的技術(shù)人員及管理干部也有一定的參考價(jià)值。