1、SACREDSUN膠體閥控密封式鉛酸蓄電池培訓手冊(Version 3.0)山東圣陽電源股份有限公司目錄1 鉛酸蓄電池的發展簡史2鉛酸蓄電池的原理簡介3. 鉛酸蓄電池的特性簡介4. 閥控密圭寸式鉛酸蓄電池的工藝流程簡介5. 閥控密封式鉛酸蓄電池主要標準簡介6. 閥控密圭式鉛酸蓄電池的主要失效模式簡介7. 鉛酸蓄電池回收循環利用簡介閥控密封式鉛酸蓄電池常見問題第一章 鉛酸電池的發展簡史電池的誕生，基于人們對于獲取持續而穩定的電流的需要。不過，電池的發明，是 來源于一次青蛙的解剖實驗所產生的靈感。1780年的一天，意大利解剖學家Luigi Galvani（伽伐尼）在做青蛙解剖時，兩手分別拿著不同的

2、金屬器械，無意中同時碰在青 蛙的大腿上，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下，仿佛受到電流的刺激，而如果只用一種 金屬器械去觸動青蛙，就無此種反應。伽伐尼認為，出現這種現象是因為動物軀體內部 產生的一種電，他稱之為“生物電”。圖1-1還原伽伐尼實驗的繪畫作品伽伐尼的發現引起了物理學家們的極大興趣，他們競相重復伽伐尼的實驗，企圖找到一種產生電流的方法。1799年意大利物理學家Alessandro Volta（伏特）把一塊鋅板和一塊銀板浸在鹽水里，發現連接兩塊金屬的導線中有電流通過。伏特用這種方法成功 制成了世界上第一個電池-“伏特電堆”。這個“伏特電堆”實際上就是串聯的電池組。伏特電堆圖1-2伏特受伽伐

3、尼實驗的啟發，發明了伏特電堆極性引出線蓄電池是1859年由法國科學家G.PIant （普蘭特）發明的，至今已有150多年的歷史。鉛酸蓄電池自發明后，因其價格低廉、原材料易于獲得，使用上有充分的可靠性, 適用于大電流放電及較寬的環境溫度適用性等優點，在化學電源中一直占有絕對優勢。圖1-3 G.PIa nte 于1860年在法國科學院公開的前電池上述第一個Plante電池組是由兩塊相疊的鉛薄板組成，用粗布做襯墊，用螺旋線緊 緊捆扎在一起，每一薄板上焊一鉛條連接導電，電極總的活化面積達10平方米，按放電電流來講，在當時超過了以往所有的一次電源電池組。為使鉛酸蓄電池具有更高的比能量、更長的壽命、更方便

4、地使用，150年來，鉛酸蓄電池發展史上里程碑式的重大改進如下：1）、1880年Faure （福爾）發明涂膏式電極，采用粉狀鉛粉制造電極，即多孔電極， 取代原來的形成式電極，大大提高了活物質比表面積，進而提高了電池的比能量；2） 、1881年福克馬（Faulkma）發明柵狀板柵，之后Sellon （賽倫）發明鉛銻合金， 在提高板柵比能量的基礎上，大大提高了極板的機械強度和鑄造工藝性，與福爾涂粉方 法結合，出現了涂膏式極板；3）、1882年Gladstone & Tribe 提出著名的“雙硫酸鹽化理論”，從理論上說明了 鉛酸蓄電池的化學反應過程：放電后，在鉛酸蓄電池正負極上的生成物都是硫酸

5、鉛。4）、1890年Part Woodward發明管式極板，有效提高了電池的循環性能和壽命；5）、1935年Haring Thomas發明鉛-鈣合金板柵，有效提高了負極板的析氫過電位， 為閥控密封式鉛酸蓄電池的誕生提供了基礎；6）、1937年Bode Voss采用編織玻璃絲管作為管式極板的套管。7）、1957年德國Sonnenschein（陽光）公司將凝膠電解質用于鉛酸蓄電池，首創膠體 蓄電池；8）、1969年美國EC公司采用玻璃纖維隔板、貧液體系，最早商業化生產小型閥控密 封式鉛酸蓄電池，但當時尚未認識到氧再化合原理；9）、1975年美國Gates Rubber公司經過多年努力并付出高昂代價

6、后，獲得了一項閥 控密封式鉛酸蓄電池（閥控電池）的專利，宣告閥控電池正式誕生；10）、1984年閥控電池在美國和歐洲得到小范圍應用；11）、1987年隨著電信業的飛速發展，閥控電池在歐美電信部門得到迅速推廣使用；12）、1996年閥控電池憑借可信的質量、很少的維護要求，在中國基本取代傳統的富 液電池，在鉛酸蓄電池市場占據主導地位。在閥控電池發展過程中，初期相比富液電池繁重的日常維護工作量，制造商作為“免維護”電池推廣，從而給人們造成了一個錯誤的概念是“不需要維護”，一些不該發生 故障的出現使人們逐步正確認識到閥控電池不是不需要維護而是維護量少，現在，為避 免誤解人們已經不再講“免維護”了。中國

7、鉛酸蓄電池行業的發展歷經技術引進、消化和發展，目前閥控電池產銷量已占 全球市場的30鳩上，成為名副其實的全球鉛酸蓄電池制造基地，在此過程中鉛酸蓄電池 用原材料和制造裝備技術也得到了同步發展，現在已大量銷往國際市場。1940年上海麟記蓄電池廠制成Manchester（曼徹斯特式）式極板，其構造為一塊厚1012mm勺鉛銻合金板，上面排列圓孔，孔中嵌入用純鉛皮卷成的小圓盤，如圖1-4 ;同時上海中國蓄電池廠制成Tudor（條都）式正極板，其構造為厚816mm勺純鉛板，鑄成細定用蓄電池，如圖1-5。錯皮卷之放大舉 0 + 4mn-：高 7mni密溝槽，使實際表面積達長L寬XM的9倍。以上兩種形成式正極

8、板均用于修理進口的固卜妙5勺氓QCi «t 八、CJWMd 二!；'l-1 I© f t；欝訃電序爭航巧燈騎*青蟻奇總即也& 。靜沖存盤關如由前6魂川（ 加黑瞬讒密歟闋R F L/ 廠口殆 g門 Qi 山 O O Cj）.：F勺心匚，T ；”仁訂ICG 口卩J,o（.ci ugg oa:jl t.- 、巳,：吵ifib *>ff 打科刊門轉訊佛當d圖1-4 Ma nchester 式正極板wiMnwaiiKiBOaiaflu外形E7養:-：住慟|血：li廠:T嗯I1JM 曲:SIZyTli d''俗擊:.if飯 li気T7f強Tj畫剛f

9、 !；益耳（連亞二匕可 書廠叮應*典忖沙迅如局郡放大圖圖1-5 Tudor式正極板1949年，沈陽蓄電池廠制成Tudor式正極板，次年制成蓄電池，1952年正式生產形成式固定用鉛酸蓄電池，負極板是涂膏式的。1957年淄博蓄電池廠根據蘇聯資料制成三 套極板模具，分別為12Ah 36Ah和144Ah,與之相應的為箱式負極板（圖1-6），是一 種大方格鉛銻合金框，上有多孔鉛皮，以保護活性物質不脫落，該電池壽命可超過25年。針對形成式極板耗鉛多、極板生產工藝很復雜的問題，淄博蓄電池廠隨后又創制了半形成式極板。該極板采用純鉛鑄成密格板柵，板柵實際面積為長L寬XM的3倍，填涂 一定量的鉛膏，從而實現了節料

10、和簡化生產工藝的目的。a b半邊扱板c極板I多孔鉛片（0.5mm）2活性物質圖1-6箱式負極板1960年國家頒布“固定用鉛蓄電池”電工標準，該標準規定型號系列2V36Ah3600Ah 800Ah及以下的電池采用玻璃槽，800Ah以上則采用鉛襯木槽。極板全為懸掛式，對極板 形式未做規定而實際上正極板100%為管狀，負極板為涂膏式，電池上面只蓋一塊玻璃， 故通常稱之為開口式（圖1-7）。開口式鉛蓄電池作為主流產品達15年之久，到1975年才被取代，巔峰時年產量達 20萬KVAh圖1-7開口式鉛蓄電池鑒于開口式蓄電池的一些缺點，如體積重量較大、耗料多，需散體現場安裝、不 方便，充電時溢出酸霧和易燃氫

11、氣，電池室防酸和通風要求很高等，從1964年起以沈陽蓄電池廠為龍頭，組織力量追趕國際技術水平設計、開發了GF型防酸隔爆型固定用鉛蓄電池，全系列由50Ah3000Ah 1974年起逐漸取代開口式電池，在固定用領域居 統治地位達20年之久，全盛時年產達30萬KVAh電池槽電解液-催化劑圖1-8消氫帽期間借鑒潛艇電池消氫用鈀珠的基礎上，淄博、沈陽和重慶三家蓄電池廠分別研 制成了消氫帽（圖1-8 ），它比防酸帽更能抑制充電時產生的酸霧，又能使氫氧化合成 水回到蓄電池中，從而大大延長了補水周期，故配有消氫帽的防酸隔爆電池曾倍成為 密封式電池。外殼 過濾群 通咒孔1987年前后，在科研機構跟蹤、研究國際技

12、術發展和企業引進技術裝備消化吸收 的基礎上，閥控電池生產從應用于計算機和應急燈的小規格開始，不久即進入固定用 領域。1990年左右國內最早研制生產閥控電池的深圳華達、江蘇雙登、山東圣陽、重 慶萬里等企業登上歷史舞臺。其后1995年左右哈爾濱光宇、杭州南都等企業也加入其 中，隨著中國通信行業的迅猛發展，上述國內閥控電池知名企業把閥控電池的設計、 制造技術水平推升到了和國際先進企業競爭的平臺。另外，以深圳雄韜為代表的出口導向型企業，針對國際市場需求多樣的特點，細 分閥控電池制造為極板制造和電池制造，從而培植了以福建為首的極板制造基地和以 深圳為首的中小規格閥控電池制造基地，為推動中國步入全球閥控電

13、池制造大國做出 了積極貢獻。再有，以浙江天能為代表的電動助力車閥控電池企業，順應環境保護和循環經濟的發展趨勢，借鑒細分專業制造的模式，支持了國內電動車市場的迅猛發展，目前該 市場閥控電池保有容量超過2500萬KVAh創造了一個全球最大的電動助力車閥控電池 市場。第二章鉛酸蓄電池原理簡介鉛酸蓄電池的電化學反應原理就是充電時將電能轉化為化學能在電池內儲存起來，放電時將化學能轉化為電能供給外系統。其充電和放電過程是通過電化學反應完成的，因正、負極放電后的產物都 是硫酸鉛鹽，一般稱鉛酸電池電化學反應遵循“雙硫酸鹽化理論”。電化學反應式如下：正極：充電 、+PbSO4+2H2O.a PbO2+HSO4-

14、+3H +2e、敝電副反應充電H201/2O2+2H+2e 負極：一 +充電 、+PbS04H +2ePb +HSO4-V放電副反應充電2H+2eH2 總的化學反應PbO2+2H2SO4充電2H2O +PbSO4 +PbPbSO4 +、敵電（二氧化鉛）（硫酸）（海綿狀鉛）（硫酸鉛）冰）（硫酸鉛）正極活物質電解液負極活物質從上面反應式可看出，鉛酸蓄電池在充電過程中存在水分解反應。研究發現，正負極充電過程中析出氣體不同步，當正極充電到70%時，開始析出氧氣，負極充電到90%時開始析出氫氣，由于氫氣和氧氣的析出，如果反應產生的氣體不能重新復合回用，電池就會失水干涸。在充電狀態下以往的鉛 酸蓄電池由于

15、不能進行氣體的再復合，造成水損耗，因此需要經常加酸、加水調整電解液密度進行維護，而閥控密封式鉛酸蓄電池，英文名稱為“Valve-Regulated Lead Acid Battery”（簡稱“ VRLA”電池），因采取內部氧再化合技術實現了氧循環，避免了水損耗，所以在壽命期內不需要進行加酸或 加水維護，如圖2-1。允電充電電課渣傳統鉛酸蓄電池VRLA電池圖2-1閥控電池少維護機理示意圖閥控電池（圖2-2 ）的基本特點是使用期間不用加酸加水維護，電池為密封結構，不漏酸，可任意位置使用（垂直倒立使用應禁止），使用過程中無酸霧析出，電池壽命長，自放電率低等。扱柱舟全閥電地蓋授線端子正扳板電池It圖2

16、-2 12V膠體電池基本結構示意圖CD正極板負極板C隔板殼體C接線端子安全閥圖2-3管式膠體電池結構示意圖采用膠體技術的閥控電池，其正極產生的氧氣通過膠體電解質內部的微小裂紋到達負極實現再化合。膠體的裂紋是膠體形成時和使用過程中收縮產生的。膠體電池使用初期，由于膠體的裂紋較少， 氧的復合效率較低，隨著電池的使用，膠體內裂紋增加，氧的復合效率提高。膠體電池的氧復合原理 如圖2-3。圖2-4GEL電池氧氣再化合示意圖因為AGM電池和膠體電池來說，膠體電池的孔結構要比AGM的小100倍，如圖2-410列出了AGM超細玻璃纖維隔板、納米二氧化硅凝膠和正負極活性物質的孔徑分布對比。從上圖可見，孔徑 1呵

17、 以下的孔因為毛細管力大是完全飽和的孔，只能傳輸離子不能作為氧氣 通道，而孔徑110 g的孔因為毛細管力較弱可以作為氧氣通道但膠體電池此孔徑段的孔較少，所以 氧通道主要依靠裂紋提供。采用水玻璃、氣相法二氧化硅和納米膠體二氧化硅這三種不同的材料都可用來制備膠體電池。但水玻璃能快速產生聚合枝狀結構，因其具有強堿性，會使得液體從膠體中分離出來，同時它的雜質含 量也較高（例如鐵離子和氯離子），故相比較氣相法二氧化硅所得到的凝膠使用更廣泛，因其桿狀的結構它比納米膠體硅有更高的初始粘度，如圖2-5是氣相二氧化硅的制造示意圖、圖2-6是氣相二氧化硅粉末圖片，圖2-7是氣相二氧化硅的凝膠結構示意圖。1圧應器卜

18、子1幕生粒子1 一次粒子附系誹0- 2&D|jm11含、恆阿十5JO3# 于圖2-5氣相法二氧化硅制造示意圖圖2-6氣相法二氧化硅粉末圖2-7凝膠結構示意圖膠體電池用隔板，具有高孔率、低酸置換率、低電阻和合理孔徑分布的隔板，在避免電池枝晶短 路的同時可降低電池內阻，顯著提高電池循環性能，圖2-8是有代表性的幾類隔板的性能比較，圖2-9是幾類隔板的 SEM圖片對比，從中可以看出不同廠家、材料和工藝的隔板之間性能存在較大的差 異，故對電池的性能也存在較大的影響，如圖2-10是采用130Ah的對比膠體電池在 47 C下、G 80%DOD循環放電次數的對比。性質1微孔 PVC/Silica橡膠

19、Rubber酚醛 樹脂PE/橡膠AGM棱紋型Amer-Sil棱紋型Amersorb瓦楞型Amer-Sil瓦楞型Amersorb厚度2222.12221.852.0 (mm)20 kPa基底厚度(mm)0.50.570.570.420.50.570.550.52孔率(%)6876.973.982.45553684592 - 95孔徑(呦)0.050.050.050.050.050.050.05最小3.0平均11-51-31-70.100.170.500.0910.0最大|30.0電阻2 (mfjcm )13089803520030011040080酸置換(ml/m 2)3002071801403

20、00450220> 400-濕度(s)2121500015200> 12001圖2-8代表性隔板性能比較棱紋型PV3KX瓦楞型PVC/SIO2PE圖2-9代表性隔板SEM圖片對比循環次數隔板孔率()圖2-10隔板孔率對循環性能的影響實際應用中閥控電池采用負極活性物質過量設計，以便在電池充電后期， 正極活性物質完全轉變為二氧化鉛，負極板活物質轉變為海綿狀鉛的過程還未結束，這樣，充電后期當正極開始產生氧氣時，負極板還未達到完全充電狀態，正極產生的氧氣，通過隔板孔隙，到達負極板，在負極表面與負極活 物質和電解液進行反應，使負極板處于去極化狀態，抑制了氫氣的產生，因為氫氣是不可再化合的，一

21、旦產生氫氣將意味著不可逆的、一定量的水損耗。電池實現密封的電化學反應機理如下：通過隔板移向負極板表面2+4H +4e 正極板的反應（產生氧氣）Q99%，即當閥體濾酸片*圖2-5圣陽專利安全閥結構示意圖L調壓片密封墊唇口閥負極板的反應2Pb+Q O 2PbO+2HSQ2PbS0 4+2HQ 2PbSQ+4H+4e 2Pb+2H 2SQ 負極板的總反應為：Q+4H+4e 2H 2Q又返回至，如此循環往復。總之，充電過程中產生的氧氣能夠迅速與負極板上的活性物質發 生反應變成水，沒有氣體逸出，結果沒有水的損耗，電池可以實現密封。可以看出，在閥控式鉛酸蓄 電池中，負極起著雙重作用，即在充電末期或過充電時

22、，一方面極板中的海綿狀鉛與正極產生的 反應而被氧化成一氧化鉛，另一方面是極板中的硫酸鉛又要接受外電路傳輸來的電子進行還原反應， 由硫酸鉛變成海綿狀鉛。對于氧再化合效率，AGM電池具有良好的密封反應效率，在貧液狀態下氧再化合效率可達上，而富液式電池幾乎不建立氧再化合反應，其密封反應效率幾乎為零。在電池蓋子上設有單向排氣 閥，亦稱安全閥（圖 2-5 ）。該閥的作用是當電池內部氣體量超過一定值（通常用氣壓值表示） 電池內部氣壓升高到一定值時，排氣閥自動打開，排出氣體；待電池內部壓力降低到安全壓力后，閥 門自動關閉，可使蓄電池內部保持一定的內壓，并可防止空氣或異物進入電池內部。防護片膠體電池的主要優點

23、:1）采用高純度原材料，電池的自放電低，月自放電率<2%；2）過量電解液設計，凝膠狀電解質充滿電池殼體型腔，散熱好不易發生熱失控；3）充電接受能力高，再充電節能省時；4）電解液密度低，浮充壽命長；5）沒有電解液分層，可以做成高式電池；循環壽命優越，在標準使用條件下，2V 系列 25%DOD循環 3500 次； 12V 系列 25%DOD 循環 2950 次；6）抗深放電性能良好， 100放電后仍可繼續接在負載上，四周后再充電可恢復原容量；7）工作溫度范圍寬，在-20C55 C范圍內可正常工作。 膠體電池的缺點主要是：1）成本相比AGM高;2）內阻相比AGM稍高，大電流放電性能稍差；低溫容

24、量性能差。第三章 閥控密封式鉛酸蓄電池的特性簡介3.1 性能參數3.1.1 開路電壓與工作電壓3.1.1.1 開路電壓在開路狀態下電池兩端子間的電壓稱為開路電壓。 電池的開路電壓等于電池正極的電 極電勢與負極的電極電勢之差。3.1.1.2 工作電壓工作電壓指電池接通負載后在放電過程中顯示的電壓， 又稱放電電壓， 在電池放電初 始的工作電壓稱為初始電壓。電池在接通負載后， 由于歐姆電阻和極化過電位的存在， 電池的工作電壓低于開路電 壓，且逐漸降低。3.1.2 容量電池在一定放電條件下所能給出的電量稱為電池的容量，用符號“C “表示。電池容量常用的單位為安培小時，簡稱安時（Ah）;或毫安培小時，簡

25、稱毫安時（mAh。電池的容量可以分為理論容量、額定容量、實際容量。 理論容量是把活性物質的質量按法拉第定律計算而得的理論值，用于電池設計。實際容量是指電池在一定條件下所能輸出的實際電量。 它等于放電電流與放電時間的 乘積，單位為Ah,其值小于理論容量。額定容量， 是按國家或有關部門頒布的標準， 保證電池在標準規定的放電條件下應該 放出的最低限度的容量。 不同用途的電池 , 額定容量規定的標準不同 , 工業電池一般以 10、 8小時率容量作為額定容量 ,中小型密封電池以 20小時率容量作為額定容量 , 電動助力車 電池則以 2 小時率容量作為額定容量，鐵路機車電池以 5小時容量作為額定容量 .3

26、.1.3 內阻電池內阻包括歐姆內阻和極化內阻，極化內阻又包括電化學極化內阻與濃差極化內 阻。內阻的存在，使電池放電時的端電壓低于電池開路電壓，充電時端電壓高于電池開 路電壓。電池的內阻不是常數，在充放電過程中隨時間不斷變化，因為活性物質的組成、 電解液濃度不斷地改變。電池的內阻在電池滿荷電狀態時最低，放電過程中逐漸增高， 放電結束時最高；新電池的內阻低于同樣荷電狀態舊電池的內阻。3.1.4 能量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（Wh表示。 常用比能量來比較不同的電池系統。 比能量是指電池單位質量或單位體積所能輸出的 電能，單位分別是 Wh/kg或Wh/L3.1.

27、5 功率與比功率電池的功率是指電池在一定放電制度下，在單位時間內所給出能量的大小，單位為 W （瓦）或kW（千瓦。單位質量電池所能給出的功率稱為比功率，單位為 W/kg或kW/kg。3.1.6電池的使用壽命在規定的使用條件下，電池的有效使用期限稱為該電池的使用壽命。蓄電池因發生 內部短路、損壞而不能使用，以及容量達不到標準要求的最低容量時導致電池使用失效, 這時電池的使用壽命終止。不同的電池，規定失效的最低容量不同。3.2充放電特性鉛酸蓄電池以一定的電流充、放電時，其端電壓的變化，如圖3-1。圖3-1電池充放電電壓變化曲線（以 10Hr為例）3.2.1放電中電壓的變化電池在放電之前活性物質微孔

28、中的硫酸濃度與極板外主體溶液濃度相同，電池的開路電壓與此濃度相對應。放電一開始，活性物質表面處（包括孔內表面）的硫酸被消耗，酸濃度立即下降，而硫酸 由主體溶液向電極表面的擴散是緩慢過程，不能立即補償所消耗的硫酸，故活性物質表面處的硫酸濃度繼續下降，而決定電極電勢數值的正是活性物質表面處的硫酸濃度，結果導致電池端電壓明顯下降，見曲線0E段。隨著活性物質表面處硫酸濃度的繼續下降，與主體溶液之間的濃度差加大，促進了硫酸向電極表面的擴散過程，于是活性物質表面和微孔內的硫酸得到補充。在一定的電流放電時，在某一段時間內，單位時間內消耗的硫酸量大部分可由擴散的硫酸予以補充，所以活性物質表面處的硫酸濃度變化緩

29、 慢，電池端電壓比較穩定。但是由于硫酸被消耗，整體的硫酸濃度下降，又由于放電過程中活性物質 的消耗，其作用面積不斷減少，真實電流密度不斷增加，過電位也不斷加大，故放電電壓隨著時間還 是緩慢地下降，見曲線 EFG段。隨著放電繼續進行，正、負極活性物質逐漸轉變為硫酸鉛，并向活性物質深處擴展。硫酸 鉛的生成使活性物質的孔隙率降低，加劇了硫酸向微孔內部擴散的困難，硫酸鉛的導電性不良，電池 內阻增加，這些原因最后導致在放電曲線的G點后，電池端電壓急劇下降，達到所規定的放電終止電壓。3.2.2充電中的電壓變化充電開始時，由于硫酸鉛轉化為二氧化鉛和鉛，有硫酸生成，因而活性物質表面硫酸濃度迅速增 大，電池端電

30、壓沿著 0A急劇上升。當達到 A點后，由于擴散，活性物質表面及微孔內的硫酸濃度不 再急劇上升，端電壓的上升就較為緩慢（ABQ。這樣活性物質逐漸從硫酸鉛轉化為二氧化鉛和鉛，活性物質的孔隙也逐漸擴大，孔隙率增加。隨著充電的進行，逐漸接近電化學反應的終點，即充電曲線 的C點。當極板上所存硫酸鉛不多，通過硫酸鉛的溶解提供電化學氧化和還原所需的Pb2+度缺乏時,反應的難度增加，當這種難度相當于水分解的難度時，即在充入電量70%寸正極開始析氧，即副反應2F2O"O 2+4H+4e充電曲線上端電壓明顯增加。當充入電量達90%后，負極上的副反應，即析氫過程發生，這是電池的端電壓達到 D點，兩極上大量

31、析出氣體，進行水的電解過程，端電壓又達到一個新的穩定值，其數 值取決于氫和氧的過電位，正常情況下該恒定值約為2.6V/Cell 。3.3影響容量的因素3.3.1放電率對電池容量的影響鉛蓄電池容量隨放電倍率增大而降低，在談到容量時，必須指明放電的時率或倍率。電池容量隨放電時率或倍率不同而不同。3.3.1.1 容量與放電時率的關系對于一給定電池，在不同時率下放電，將有不同容量，下表示例為圣陽GFM-1000電池在常溫下不同放電時率放電時的容量。放電率（hr）123458101220容量（Ah）5507007808408809901050110012003.3.1.2 高倍率放電時容量下降的原因放電

32、倍率越高，放電電流密度越大，電流在電極上分布越不均勻，電流優先分布在離主體電解液 最近的表面和極板上半部分，從而在電極的最外表面和極板上半部分優先生成致密的PbSQ，于是放電產物硫酸鉛堵塞多孔電極的孔口，電解液則不能充分供應電極內部反應的需要，電極內部物質不能得到充分利用，因而高倍率放電時的容量低于低倍率放電時的容量。放電倍率越高，放電電流密度越 大，電池實際放電容量低于額定容量的程度越大。3.3.1.3 放電電流與電極作用深度關系在大電流放電時，活性物質沿厚度方向的作用深度有限，電流越大其作用深度越小，活性物質被 利用的程度越低，電池給出的容量也就越小。電極在低電流密度下放電，i <

33、lOOmA/dn2時，活性物質的作用深度為 35mm這時多孔電極內部表面可充分利用。而當電極在高電流密度下放電，i >200mA/d卅時，活性物質的作用深度急劇下降，約為0.12mm,活性物質深處很少利用，這時擴散已成為限制容量的決定因素。在大電流放電時，由于極化和內阻的存在，電池的端電壓低，電壓降損失增加，使電池端電壓下 降快，也影響容量。3.3.2溫度對電池容量的影響環境溫度對電池的容量影響較大，隨著環境溫度的降低,電池的容量減小。環境溫度變化1C時的電池容量變化稱為容量的溫度系數。根據標準，如環境溫度不是25C，則需將實測容量按以下公式換算成25C基準溫度時的實際容量Ce,其值應符

34、合標準。Ct Ce=一1+K（t-25 C）公式中：t是放電時的環境溫度K是溫度系數，10hr的容量實驗時 K=0.006/ C, 3hr的容量實驗時 K=0.008/ C, 1 hr的容量實驗時K=0.01/ C3.3.3閥控密封式鉛酸蓄電池容量的計算閥控式鉛酸蓄電池的實際容量與放電制度（放電率、溫度、終止電壓）和電池的結構有關。如果 電池是以恒定電流放電，放電至規定的終止電壓， 電池的實際容量 0=放電電流I X放電時間t，單位 是Ah。3.4自放電特性 341自放電的原因電池的自放電是指電池內部電能自動消耗的一種現象，電池的自放電是不可完全避免的。自放電通常主要在負極，因為負極活性物質為

35、較活潑的海綿狀鉛電極，在電解液中其電勢比氫負，可發生置換反應。若在電極中存在著析氫過電位低的金屬雜質，這些雜質和負極活性物質能形成腐蝕微電池，結果負極金屬自溶解，并伴有氫氣析出，從而容量減少。在電解液中雜質起著同樣的有害作 用。一般正極的自放電不大。正極為強氧化劑，若在電解液中或隔膜上存在易于被氧化的雜質，也會 引起正極活性物質的還原，從而減少容量。342自放電率自放電率用電池在一定的儲存期間，單位時間內電池容量降低的百分數表示。Ca-Cb放電率= x 100%C a x T式中Ca電池存貯前的容量（Ah）C b-電池存貯后的容量T 電池貯存的時間，常用天、月計算。3.4.3正極的自放電正極的

36、自放電是由于在放置期間，正極活性物質發生分解，形成硫酸鉛并伴隨著氧氣析出， 發生下面一對共軛反應：PbO2+H2SO4+2H+2 O4+2H2O H2OO2+2H+2e總反應：PbO2+H2SO4 PbSO4+H2O+1/2O2同時正極的自放電也有可能由下述幾種局部電池形成引起： 5PbO2+2Sb+6H2SO4- （Sb2） 2SO4+5PbSO4+6H2O PbO2+Pb（板柵）+2H2SO4 SO4+2H2O 濃差電池，在電極的上端和下端，以及電極的孔隙和電極的表面處酸的濃度不同，因而電極內外和上下形成了濃差電池。處在較稀硫酸區域的二氧化鉛為負極，進行氧化過程而析出氧氣；處在較濃硫酸區域

37、的二氧化鉛為正極，進行還原過程，二氧化鉛還原為硫酸鉛。這種濃差電池在充電終了的 正極和放電終了的正極都可形成，因此都有氧析出。但是在電解液濃度趨于均勻后，濃差消失，由此 引起的自放電也就停止了。正極自放電的速度受板柵合金組成和電解液濃度的影響，對應于硫酸濃度出現不同的極大值。3.4.4負極的自放電蓄電池在開路狀態下，鉛的自溶解導致容量損失，與鉛溶解的共軛反應通常是溶液中的還原過程，即Pb+HSO O4+H該過程的速度與硫酸的濃度、貯存溫度、所含雜質和膨脹劑的類型有關。溶解于硫酸中的氧也可以發生鉛自溶的共軛反應，即Pb+1/2O2+H2SO4 O4+H2O 該過程受限于氧的溶解與擴散，在電池中一

38、般以式為主。在式中鉛雜質對于鉛自溶的共軛反應析氫有很大影響，一般氫在鉛上析出的過電位很高，的自溶速度完全受析氫過程控制，析氫過電位大小起著決定性作用。當雜質沉積在鉛電極表面上, 鉛組成微電池，在這個短路電池中鉛進行溶解，而比氫過電位小的雜質析出，因而加速自放電。第四章 閥控閥控密封式鉛酸蓄電池工藝流程簡介極板生產流程圖合金配制鉛務帝醴極檢入庫涂板修板.固化和干燥電池裝配流程圖端干密封囿化滌極性膠涂底膠電池化成和包裝流程圖去離干水制備也裝電解頑配制咸品入莊電池牝咸第五章閥控密封式鉛酸蓄電池主要執行標準簡介圣陽公司執行的標準如下:序 號標準類型標準名稱編號適用范圍1企業標準中小型閥控密封式鉛酸蓄電

39、 池Q/QDUOO2008中小型閥控密封式鉛酸蓄電池2企業標準固定型閥控密封式鉛酸蓄電 池Q/QDU00 2008固定型閥控密封式鉛酸蓄電池3企業標準閥控密封式鉛酸蓄電池配套 電池柜、電池架Q/QDU003-2006閥控密封式鉛酸蓄電池配套電池柜、 電池架4企業標準電動車用閥控密封式鉛酸蓄 電池Q/QDU004-2006電動車用閥控密封式鉛酸蓄電池5企業標準狹長型前置端子閥控密封式 鉛酸蓄電池Q/QDU006-2008狹長型前置端子閥控密封式鉛酸蓄 電池6企業標準閥控密封膠體蓄電池Q/QDU005-2008閥控密封膠體蓄電池7國家標準固定型閥控密封式鉛酸蓄電 池GB/T19638.2 2005

40、固定型閥控密封式鉛酸蓄電池8國家標準小型閥控密封式鉛酸蓄電池 技術條件GB/T19639.1 2005小型閥控密封式鉛酸蓄電池9國家標準牽引用鉛酸蓄電池 第一部分 技術條件GB/T7403.1-2008牽引用鉛酸蓄電池10國家標準牽引用蓄鉛酸電池第二部分 產品品種和規格GB/T7403.2-2008牽引用蓄鉛酸電池11國家標準儲能用鉛酸蓄電池GB/T22473-2008太陽能發電設備、風力發電機以及其 他可再生能源的儲能用鉛酸蓄電池12行業標準通信電源用閥控密封式鉛酸 蓄電池YD/T799 2002通信電源用閥控密封式鉛酸蓄電池13行業標準閥控密封式鉛酸蓄電池定貨 技術條件DL/T637 19

41、97閥控密封式鉛酸蓄電池14行業標準電力助力車用閥控密封式鉛 酸蓄電池JB/T 10262-2001電力助力車用閥控密封式鉛酸蓄電 池15行業標準通信用閥控式密封膠體蓄電 池YD/T 1360-2005通信用閥控式密封膠體蓄電池16IEC標準閥控電池實驗方法IEC 60896.21-2004閥控電池17IEC標準閥控電池一般要求IEC 60896.22-2004閥控電池18IEC標準固定型鉛酸蓄電池一第二部 分：閥控式技術要求和試驗方 法IEC 60896.2固定型鉛酸蓄電池19IEC標準太陽能光伏能量系統用畜電 池和蓄電池組一般要求和測試試方法IEC614272005-05太陽能光伏能量系統

42、用蓄電池和蓄 電池組20德國標準采用板柵極板和不流動電解 液的免維護密封鉛蓄的試驗 方法DIN43539-T5采用板柵極板和不流動電解液的免 維護密封鉛蓄21英國標準固定型鉛酸蓄電池和電池組 （第四部分閥控系列的分類 規范）BS6290 part4:1997固定型鉛酸蓄電池和電池組22日本標準小密電池標準（第一部）JIS C 8702-1 1998小密電池標準23日本標準小密電池標準（第二部）JIS C 8702-2 1998小密電池標準24日本標準小密電池標準（第三部）JIS C 8702-3 1998小密電池標準25日本標準固定型蓄電池標準JIS C 8704-2 1999固定型蓄電池標準

43、第六章閥控密封式鉛酸蓄電池的主要失效模式簡介6.1電解液干涸電解液也是膠體電池最常見的實效模式。從閥控密封式鉛酸蓄電池中排出氫氣、氧氣、水蒸氣、酸霧，都是電池失水的方式和干涸的原因，如圖6-1。干涸造成電池失效這一因素是閥控密封式鉛酸蓄電池所特有的。失水的原因有：氣體再化合的效率低；從電池殼體中滲出水；板柵腐蝕消耗 水；自放電損失水：安全閥開啟失水等。圖6-1膠體電池失水干涸6.1.1氣體再化合效率氣體再化合效率與選擇浮充電壓關系很大。電壓選擇過低，雖然氧氣析出少，氣體復合效率高， 但個別電池會由于長期充電不足造成負極板硫酸鹽化而失效，使電池壽命縮短。浮充電壓選擇過高， 氣體析出量增加，氣體再

44、化合效率低，雖避免了負極失效，但安全閥頻繁開啟，失水多，正極板柵腐 蝕加快，影響電池壽命。膠體電池充電接收效率高，因此，用戶要嚴格按照電池生產廠家的要求設置充電參數：電壓、電 流、時間等，切忌過充電導致電池失水嚴重。6.1.2從殼體材料滲透水分各種電池殼體材料的有關性能見下表。從表中數據看出，ABS材料的水蒸氣滲透率較大，但強度好。電池殼體的滲透率，除取決于殼體材料種類、性質外，還與其壁厚、殼體內外間氣壓有關。0材料性能-數值水蒸氣相對 滲透率（g水蒸汽/年）氧相對 滲透率（g水蒸汽/年）機械強度拉伸強度（Mpa缺口沖擊強度2（KJ?mf）ABS488.114.4921636.053PP22.

45、9722.1230402.26.4PVC4.224.41355522108注：計算表中數據時假定樣片面積A=1nm,t=1年,d=1mmP PMA=50KPa, AP pmi薩3.533KPa.但各廠家蓄池培訓手冊生產的電池，因各方面的設計參數不一樣，實際的數據也略有不同。6.1.3板柵腐蝕板柵腐蝕也會造成水分的消耗，其反應為：Pb+2fO O 2+4H+4e6.1.4自放電正極自放電析出的氧氣可以在負極再化合而不至于失水，但負極析出的氫不能在正極復合，會在電池內累積，從安全閥排出而失水，尤其是電池在較高溫度下貯存時，自放電加速。6.1.5浮充電壓設置不當閥控密封式鉛蓄電池一般都是處于浮充狀態下工作的，浮充電壓選擇是否妥當對電池壽命影響極大。浮充電壓選的偏高或電池溫度升高時，若不能及時將浮充電壓適當調整降低，就會加速電池失水。當然浮充電壓地存在的潛在危害是充電不足。6.1.6安全閥非正常開啟失水這是造成充電產生的氧逸出電池的重要原因。尤其是在均衡充電或補充充電時，由于充電電壓 提高了，析氧量就增大，電池內部壓力增大，一部分氧來不及復合就沖出單向閥外逃。為此，在電池 外殼強度允許的條件下，盡量提高單向閥的開啟壓力。在正常運行情況