蓄電池的使用和維護(hù)簡(jiǎn)介

2100433B

本書(shū)系統(tǒng)介紹了合理使用和有效維護(hù)蓄電池的知識(shí),同時(shí)對(duì)鉛酸蓄電池和鋰離子電池使用中的維護(hù)工藝以及專(zhuān)用設(shè)備做了詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)踐證明,蓄電池的合理使用與維護(hù),與現(xiàn)在流行的“免維護(hù)狀態(tài)”相比,可以得到成倍延長(zhǎng)蓄電池使用壽命的經(jīng)濟(jì)效益。

本書(shū)可供蓄電池設(shè)計(jì)、制造,新能源汽車(chē)動(dòng)力電池使用和維護(hù),以及相關(guān)控制電氣設(shè)計(jì)者參考。

第1 章　鉛酸蓄電池原理及基本概念 / 1

1.1　基本原理 / 1

1.1.1　充放電反應(yīng)過(guò)程 / 1

1.1.2　標(biāo)稱(chēng)電壓 / 2

1.1.3　充放電反應(yīng)的獨(dú)立性 / 2

1.1.4　鉛酸蓄電池的化學(xué)能存儲(chǔ)方式 / 3

1.1.5　鉛酸蓄電池的析氣 / 3

1.1.6　鉛酸蓄電池的電動(dòng)勢(shì) / 4

1.1.7　開(kāi)路電壓和容量關(guān)系 / 4

1.1.8　單體電池都是并聯(lián)存在的 / 5

1.2　基本概念 / 5

1.2.1　鉛酸蓄電池放電下限標(biāo)準(zhǔn) / 5

1.2.2　鉛酸蓄電池的荷電狀態(tài) / 6

1.2.3　鉛酸蓄電池中電極負(fù)荷分析 / 6

1.2.4　鉛酸蓄電池中正極板的腐蝕 / 7

1.2.5　電池的內(nèi)阻 / 7

1.2.6　電解液密度與容量的關(guān)系 / 8

1.2.7　電池的實(shí)際容量的控制因素 / 8

1.2.8　電解液的分層 / 9

1.3　常用須知 / 10

1.3.1　除硫化和容量復(fù)原技術(shù) / 10

1.3.2　充放電反應(yīng)的限制因素 / 11

1.3.3　電池非使用放電 / 12

1.3.4　電池水消耗 / 12

1.3.5　電池的容量衰減 / 13

1.3.6　電池的“反極” / 13

1.3.7　溫度對(duì)電池性能的影響 / 14

1.3.8　干荷電電池的啟用 / 15

1.3.9　充電的合理限度 / 15

1.4　輔助知識(shí) / 16

1.4.1　合理使用添加劑 / 16

1.4.2　“免維護(hù)電池” 的誤區(qū) / 16

1.4.3　蓄電池用酸及蓄電池用水的標(biāo)準(zhǔn) / 17

1.4.4　蓄電池水質(zhì)量控制及簡(jiǎn)易檢驗(yàn)法 / 17

1.4.5　配酸作業(yè) / 18

1.4.6　硫酸電解液對(duì)電池放電性能的影響 / 20

1.4.7　超級(jí)蓄電池和鉛碳電池 / 21

1.5　閥控電池的基本概念 / 22

1.5.1　鉛酸蓄電池發(fā)展的四個(gè)階段 / 22

1.5.2　閥控電池的優(yōu)缺點(diǎn) / 23

1.5.3　閥控電池使用中的幾個(gè)問(wèn)題 / 24

1.5.4　鉛酸蓄電池循環(huán)壽命的加速試驗(yàn) / 25

1.6　鉛酸蓄電池的基本類(lèi)別 / 27

1.6.1　啟動(dòng)型電池 / 28

1.6.2　儲(chǔ)能型電池 / 28

1.6.3　動(dòng)力型電池 / 28

1.6.4　專(zhuān)用結(jié)構(gòu)電池的錯(cuò)誤組合 / 28

本章小結(jié) / 29

第2 章　鉛酸蓄電池的幾種充電方式和組合性能 / 30

2.1　初充電 / 30

2.2　恒流充電 / 33

2.3　恒壓充電 / 34

2.4　浮充電 / 35

2.5　快速充電 / 36

2.6　均衡充電 / 38

2.7　低壓充電 / 38

2.8　補(bǔ)充電 / 40

2.9　電池容量串并聯(lián)計(jì)算 / 40

2.10　電池容量的測(cè)定 / 41

本章小結(jié) / 42

第3 章　鉛酸蓄電池通用保養(yǎng)及故障處理 / 43

3.1　電池并聯(lián)使用故障多 / 43

3.2　電池組中各單格的均衡性要求 / 45

3.3　減少腐蝕的措施 / 47

3.4　蓄電池連接狀態(tài) / 48

3.5　減少自放電的措施 / 49

3.6　蓄電池的絕緣狀態(tài) / 52

3.7　電池硫化和除硫化技術(shù) / 54

3.7.1　硫化產(chǎn)生的過(guò)程 / 54

3.7.2　化學(xué)除硫化方法 / 55

3.7.3　物理除硫化方法 / 56

3.8　電池防凍措施 / 58

3.8.1　外部保溫及加溫 / 58

3.8.2　采用涓流充電 / 58

3.8.3　控制電解液密度 / 58

3.9　定期進(jìn)行人為充放電是有害的 / 59

3.10　延長(zhǎng)電池使用壽命的方法 / 59

3.11　汽車(chē)蓄電池的失效方式 / 63

本章小結(jié) / 64

第4 章　通信電池的管理維護(hù) / 65

4.1　通信電源蓄電池組的低成本運(yùn)行措施 / 65

4.1.1　通信基站蓄電池組的技術(shù)現(xiàn)狀 / 65

4.1.2　對(duì)蓄電池組決策的幾點(diǎn)誤區(qū) / 65

4.1.3　低成本運(yùn)行的措施 / 66

4.1.4　專(zhuān)業(yè)化容量維護(hù)設(shè)備 / 67

4.1.5　對(duì)電池容量性掉站的邏輯分析 / 68

4.1.6　通信電源蓄電池使用下限計(jì)算 / 69

4.1.7　UPS 電源蓄電池?fù)p壞分析和對(duì)策 / 70

4.1.8　通信車(chē)用閥控式鉛酸蓄電池維護(hù) / 71

4.1.9　對(duì)閥控式鉛酸蓄電池補(bǔ)水的水位要求 / 73

4.2　在微波通信站的使用 / 74

4.2.1　供電方式 / 74

4.2.2　常見(jiàn)故障原因分析 / 74

4.2.3　處理方法 / 75

4.3　閥控式鉛酸蓄電池爆炸分析 / 76

4.4　對(duì)電池提前失效原因的綜合分析 / 77

4.4.1　極板的不可逆硫酸鹽化 / 78

4.4.2　現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的不足 / 81

4.4.3　電池的誤報(bào)廢 / 86

4.4.4　電池的不合理安裝 / 88

4.4.5　電池的人為過(guò)放電 / 89

4.4.6　電池原始質(zhì)量低或結(jié)構(gòu)不合理 / 90

4.5　閥控式鉛酸蓄電池在線容量維護(hù) / 91

4.5.1　免維護(hù)的代價(jià) / 91

4.5.2　建立備品制度 / 94

4.5.3　電池維護(hù)的三個(gè)階段 / 97

4.5.4　維護(hù)工藝 / 101

4.5.5　兩類(lèi)維護(hù)工藝的比較 / 102

4.5.6　維護(hù)作業(yè)的頻次和經(jīng)濟(jì)效益分析 / 102

4.5.7　對(duì)維護(hù)效果的確認(rèn)方式 / 103

4.5.8　一體化基站蓄電池的選型與改造 / 105

4.5.9　對(duì)蓄電池的全面質(zhì)量管理 / 107

4.5.10　基站蓄電池的合理安裝 / 108

4.5.11　在通信基站蓄電池組的輪換充電方法 / 108

4.6　開(kāi)關(guān)電源對(duì)蓄電池的影響 / 109

4.6.1　現(xiàn)行開(kāi)關(guān)電源充電方式的不合理之處 / 109

4.6.2　開(kāi)關(guān)電源的充電管理 / 109

4.6.3　合理管理的效果 / 111

4.6.4　開(kāi)關(guān)電源蓄電池參數(shù)設(shè)置的基本方法 / 113

4.6.5　頻繁停電地區(qū)充電方法 / 115

4.6.6　環(huán)境溫度維護(hù)方法 / 116

4.6.7　應(yīng)用實(shí)例 / 117

4.7　蓄電池集團(tuán)采購(gòu)中的技術(shù)要求 / 118

4.7.1　電池電解液的數(shù)量和密度 / 118

4.7.2　電池極板的數(shù)量 / 118

4.7.3　電池的連接方式 / 118

4.7.4　蓄電池的組合方式和構(gòu)架高度 / 119

4.7.5　電池的極柱防護(hù) / 120

4.8　蓄電池維護(hù)的技術(shù)層次和效益 / 120

4.8.1　“免維護(hù)” 層次 / 120

4.8.2　采用除硫化進(jìn)行容量復(fù)原層次 / 121

4.8.3　在線容量維護(hù)層次 / 122

4.8.4　維護(hù)的最高層次TQC / 122

4.8.5　維護(hù)效益分析 / 123

4.8.6　避免電池誤報(bào)廢的扼要說(shuō)明 / 123

4.9　對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)行的修正建議 / 125

4.9.1　美國(guó)IEEE 1188 標(biāo)準(zhǔn)的不足和失誤 / 125

4.9.2　對(duì)一些現(xiàn)行做法的修正建議 / 126

4.10　提高管理者的認(rèn)識(shí)是第一步 / 127

4.10.1　不合理并聯(lián) / 127

4.10.2　補(bǔ)加水 / 127

4.10.3　有效的檢測(cè)工藝 / 128

本章小結(jié) / 128

第5 章　鋰離子電池的原理、結(jié)構(gòu)和使用 / 129

5.1　鋰離子電池簡(jiǎn)介 / 129

5.2　鋰離子電池工作原理 / 131

5.3　鋰離子電池的優(yōu)缺點(diǎn) / 133

5.3.1　優(yōu)點(diǎn) / 133

5.3.2　缺點(diǎn) / 134

5.4　鋰離子電池失效機(jī)理 / 134

5.4.1　正常失效 / 134

5.4.2　過(guò)放電失效 / 134

5.4.3　過(guò)充電失效 / 135

5.4.4　高溫失效 / 135

5.4.5　備用失效 / 138

5.5　鋰離子電池內(nèi)部材料 / 138

5.5.1　正負(fù)極材料 / 138

5.5.2　隔膜 / 139

5.6　鋰離子電池兩種結(jié)構(gòu) / 140

5.6.1　軟包結(jié)構(gòu) / 140

5.6.2　圓柱結(jié)構(gòu) / 141

5.7　鋰離子電池組保護(hù)電路 / 141

5.8　鋰離子電池的安全使用 / 142

5.8.1　影響安全的機(jī)理 / 142

5.8.2　提高安全性的措施 / 142

5.8.3　個(gè)人鋰離子電池的安全使用 / 143

5.9　用鋰離子電池替換鉛酸蓄電池和鎳鎘電池的技術(shù)問(wèn)題 / 144

5.10　鋰離子電池的充放電特點(diǎn) / 144

5.11　鋰離子電池空載電壓技術(shù)含義 / 146

5.12　鋰離子電池組合中的點(diǎn)焊質(zhì)量 / 149

5.13　螺紋連接的圓柱鋰離子電池 / 150

5.14　卡座連接的圓柱鋰離子電池 / 151

本章小結(jié) / 152

第6 章　電動(dòng)汽車(chē)蓄電池合理使用與維護(hù) / 153

6.1　電動(dòng)汽車(chē)電池的選型 / 153

6.1.1　鉛酸蓄電池 / 153

6.1.2　超級(jí)蓄電池的結(jié)構(gòu)及原理 / 154

6.1.3　鋰離子電池 / 156

6.1.4　鋰離子電池和鉛酸蓄電池的互換 / 157

6.2　蓄電池的成組效應(yīng) / 158

6.2.1　單體電池和電池組的概念 / 158

6.2.2　網(wǎng)絡(luò)組合的認(rèn)識(shí)過(guò)程和電池構(gòu)架 / 161

6.3　網(wǎng)絡(luò)組合結(jié)構(gòu)配套的BMS / 167

6.3.1　基本說(shuō)明 / 167

6.3.2　電流電壓采集技術(shù)要求 / 168

6.3.3　儀表及整車(chē)控制器的配套開(kāi)發(fā) / 169

6.3.4　司機(jī)違章使用電池的記錄 / 170

6.3.5　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和通信 / 170

6.3.6　單串組合的BMS / 170

6.3.7　對(duì)能量轉(zhuǎn)移功能的分析 / 170

6.3.8　網(wǎng)絡(luò)組合的效能和實(shí)施 / 171

6.4　鋰離子電池組維護(hù)的必要性和意義 / 172

6.4.1　人工維護(hù)的必要性 / 172

6.4.2　均衡性維護(hù)設(shè)備 / 173

6.5　電動(dòng)汽車(chē)鋰離子電池維護(hù)的基本工藝 / 175

6.6　電動(dòng)汽車(chē)的12V 電池 / 177

6.6.1　采用26650 型錳鋰電池 / 177

6.6.2　采用26650 型磷酸鐵鋰電池 / 177

6.6.3　獨(dú)立12V 電池充電電壓調(diào)整 / 178

6.7　電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)載充電機(jī)充電 / 178

6.8　充電樁充電和快速充電概念 / 179

6.9　換電站充電 / 181

6.10　蓄電池組的熱管理和浸水實(shí)驗(yàn) / 182

6.10.1　蓄電池組的熱管理 / 182

6.10.2　浸水實(shí)驗(yàn) / 182

6.11　電池組的熔斷保險(xiǎn) / 183

6.12　無(wú)軌電車(chē)供電方式 / 183

6.12.1　經(jīng)濟(jì)分析 / 184

6.12.2　基礎(chǔ)技術(shù) / 184

6.12.3　實(shí)施實(shí)例 / 184

6.13　電動(dòng)汽車(chē)商業(yè)化運(yùn)行 / 185

6.13.1　與燃油汽車(chē)比成本是電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)口 / 185

6.13.2　汽車(chē)電池的梯級(jí)使用和轉(zhuǎn)行使用 / 185

6.13.3　電動(dòng)汽車(chē)商業(yè)化之路 / 186

6.13.4　換電車(chē)的選用 / 188

6.13.5　電動(dòng)汽車(chē)采購(gòu)須知 / 190

6.13.6　電動(dòng)汽車(chē)蓄電池使用成本分析 / 191

本章小結(jié) / 194

第7 章　蓄電池在車(chē)輛上的應(yīng)用 / 195

7.1　啟動(dòng)電池的使用 / 195

7.1.1　工作狀態(tài)分析 / 195

7.1.2　汽車(chē)和幾種鐵路機(jī)車(chē)啟動(dòng)電池的啟動(dòng)過(guò)程分析 / 197

7.1.3　摩托車(chē)電池的電解液調(diào)節(jié) / 203

7.1.4　啟動(dòng)電池的損壞原因 / 203

7.1.5　汽車(chē)電池的集中維護(hù)效益分析 / 205

7.2　電動(dòng)自行車(chē)電池的使用 / 206

7.2.1　電池的選購(gòu)與更換 / 206

7.2.2　電池的使用、保養(yǎng)和維修 / 206

7.2.3　電動(dòng)自行車(chē)電池配組技術(shù) / 207

7.3　生產(chǎn)用蓄電池車(chē)用電池使用 / 208

7.3.1　牽引蓄電池的工作特點(diǎn)和結(jié)構(gòu) / 208

7.3.2　蓄電池叉車(chē)和平板車(chē)蓄電池組的絕緣分析 / 209

7.3.3　蓄電池車(chē)D 型電池的替代 / 212

7.3.4　礦山機(jī)車(chē)蓄電池維護(hù)工藝 / 213

7.3.5　延長(zhǎng)礦山機(jī)車(chē)蓄電池壽命的幾項(xiàng)措施 / 214

7.3.6　電動(dòng)車(chē)輛蓄電池循環(huán)耐久試驗(yàn)/ 216

7.3.7　蓄電池組電壓抽頭問(wèn)題 / 217

7.3.8　叉車(chē)蓄電池維護(hù)實(shí)例 / 217

7.4　電動(dòng)游覽車(chē)蓄電池使用條件 / 218

7.4.1　電池啟用充電 / 218

7.4.2　存在問(wèn)題 / 219

7.4.3　電動(dòng)游覽車(chē)蓄電池工作分析 / 219

7.4.4　日常維護(hù)作業(yè) / 220

7.4.5　管理運(yùn)行方式 / 221

7.4.6　維護(hù)管理實(shí)例 / 222

本章小結(jié) / 223

第8 章　蓄電池和蓄電池組可靠性檢測(cè) / 224

8.1　術(shù)語(yǔ)說(shuō)明 / 224

8.2　連接狀態(tài)的檢測(cè) / 225

8.2.1　檢測(cè)原理 / 225

8.2.2　對(duì)同性極柱的測(cè)量 / 225

8.2.3　對(duì)異性極柱的測(cè)量 / 226

8.3　漏電電流的檢測(cè) / 227

8.3.1　測(cè)漏電電流 / 227

8.3.2　查找電池組接地點(diǎn) / 227

8.3.3　漏電電流表的校對(duì) / 228

8.4　蓄電池對(duì)地絕緣的分析和檢測(cè) / 228

8.5　蓄電池保有容量的檢測(cè) / 229

8.5.1　檢測(cè)原理 / 229

8.5.2　保有容量檢測(cè)儀的使用方法 / 233

8.5.3　三種檢測(cè)方法的使用對(duì)比 / 236

8.5.4　對(duì)大容量電池的檢測(cè) / 239

8.6　連體電池檢測(cè)儀 / 239

8.6.1　檢測(cè)原理 / 239

8.6.2　檢測(cè)方法 / 240

8.6.3　啟動(dòng)功率NP 檢測(cè)數(shù)據(jù)的用途 / 241

8.6.4　連體電池檢測(cè)儀的使用方法 / 242

8.6.5　使用注意事項(xiàng) / 243

8.6.6　檢測(cè)儀的校對(duì) / 243

8.7　蓄電池內(nèi)阻的概念及測(cè)量 / 243

8.7.1　蓄電池內(nèi)阻的構(gòu)成 / 243

8.7.2　蓄電池動(dòng)態(tài)內(nèi)阻的測(cè)量方法 / 244

8.7.3　不能用靜態(tài)內(nèi)阻的數(shù)值表達(dá)蓄電池保有容量 / 245

8.7.4　電導(dǎo)儀鑒定條件與使用條件的區(qū)別 / 246

8.7.5　電導(dǎo)儀的使用標(biāo)準(zhǔn) / 247

本章小結(jié) / 248

附錄 / 249 2100433B

免維護(hù)蓄電池也可以進(jìn)行補(bǔ)充充電，充電方式與普通蓄電池的充電方法基本一樣。充電時(shí)每單格電壓應(yīng)限制在2．3-2．4V間。注意使用常規(guī)充電方法充電會(huì)消耗較多的水，充電時(shí)充電電流應(yīng)稍小些（5A以下）。不能進(jìn)行快速充電，否則，蓄電池可能會(huì)發(fā)生爆炸，導(dǎo)致傷人。當(dāng)免維護(hù)蓄電池的比重計(jì)，顯示為淡黃色或紅色時(shí)，說(shuō)明該蓄電池已接近報(bào)廢，即使再充電，使用壽命也不長(zhǎng)。此時(shí)的充電只能做為救急的權(quán)宜之計(jì)。

有條件時(shí)，對(duì)免維護(hù)蓄電池可用具有電流-電壓特性的充電設(shè)備進(jìn)行充電。該設(shè)備即可保證充足電，又可避免過(guò)充電而消耗較多的水。

蓄電池的正確使用和維護(hù)主要有以下7點(diǎn)：

⒈檢查蓄電池在支架上的固定螺栓是否擰緊，安裝不牢靠會(huì)因行車(chē)震動(dòng)而引起殼體損壞。另外不要將金屬物放在蓄電池上以防短路。

⒉時(shí)常查看極柱和接線頭連接得是否可靠。為防止接線柱氧化可以涂抹凡士林等保護(hù)劑。

⒊不可用直接打火（短路試驗(yàn)）的方法檢查蓄電池的電量這樣會(huì)對(duì)蓄電池造成損害。

⒋普通鉛酸蓄電池要注意定期添加蒸餾水。干荷蓄電池在使用之前最好適當(dāng)充電。至于可加水的免維護(hù)蓄電池并不是不能維護(hù)適當(dāng)查看必要時(shí)補(bǔ)充蒸餾水有助于延長(zhǎng)使用壽命。

⒌蓄電池蓋上的氣孔應(yīng)通暢。蓄電池在充電時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量氣泡若通氣孔被堵塞使氣體不能逸出當(dāng)壓力增大到一定的程度后就會(huì)造成蓄電池殼體炸裂。

5.2.1查酸池中的余酸，如果低于酸池的1/4，則需將符合技術(shù)要求的純水注入配酸池內(nèi)，使其達(dá)到2/3的液面，再根據(jù)加入純水的量，按約4：1的比例加入符合技術(shù)要求的濃硫酸。加濃硫酸時(shí)，要先將塑料攪拌器放入酸池內(nèi)進(jìn)行攪拌，然后慢慢地將濃硫酸倒入酸池內(nèi)，以防止硫酸飛濺。

5.2.2配酸時(shí)，要注意酸池的溫度，當(dāng)酸池內(nèi)溫度大于60℃時(shí)，立即停止加入硫酸，改加純水或攪拌冷卻，待酸液溫度下降至45℃以下時(shí)，然后根據(jù)需要的酸比重加入純水或硫酸進(jìn)行重新調(diào)整。

5.2.3電池用電解液的配制：待配酸池內(nèi)的電解液溫度降至室溫時(shí)，放入比重計(jì)和溫度計(jì)測(cè)量其實(shí)際值，待實(shí)際溫度和電解液比重符合要求時(shí)，按取稀硫酸的重量。

5.2.4若配制電解液不在室溫時(shí)，可按下列公式加以校正：d25=dt 0.00075×（t-25）（g/cm3）：式中d25表示換算至標(biāo)準(zhǔn)溫度（25℃）下的密度；dt為實(shí)測(cè)密度；t為測(cè)量比重時(shí)電解液的溫度。

⒍在蓄電池極柱和蓋的周?chē)?huì)有黃白色的糊狀物，這是因?yàn)榱蛩岣g了根柱、線卡、固定架等造成的。這些物質(zhì)的電阻很大，要及時(shí)清除。

⒎當(dāng)需要用兩塊蓄電池串聯(lián)使用時(shí)蓄電池的容量最好相等。否則會(huì)影響蓄電池的使用壽命。

⒏免維護(hù)鉛酸蓄電池電解液的配制

⒐蓄電池不可長(zhǎng)期放置，長(zhǎng)期停用的蓄電池也應(yīng)定時(shí)充電保養(yǎng)。

蓄電池都存在一個(gè)內(nèi)部自放電的問(wèn)題，每天自放電量約2%，也就是說(shuō)，充足電的蓄電池，即使一點(diǎn)不用，經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間后，其存電也會(huì)被內(nèi)部自放電放完。而虧電的蓄電池，其極板又會(huì)很快被硫酸鹽化，從而大大削弱蓄電能力。因此，長(zhǎng)期停用的蓄電池每月應(yīng)對(duì)蓄電池作補(bǔ)充充電一次，每次10小時(shí)左右。

如果蓄電池已經(jīng)放置時(shí)間很長(zhǎng)，出現(xiàn)了蓄電池硫化現(xiàn)象，可充滿電后使用蓄電池在線維護(hù)儀修復(fù)20天左右，容量即可恢復(fù)。