第4章蓄電池及其充放電模式4.1蓄電池的基本概念與特性4.2蓄電池分類及工作原理4.3蓄電池充放電特性4.4蓄電池充放電控制學習要求重點內容：蓄電池的原理及充放電特性與控制了解內容：蓄電池的概念難點內容：蓄電池的充放電控制技術蓄電池的基本概念化學能轉換成電能的裝置叫化學電池，一般簡稱為電池。電池放電后，能夠用充電的方式使內部活性物質再生——把電能儲存為化學能；需要放電時再次把化學能轉換為電能。將這類電池稱為蓄電池，也稱二次電池。光伏發電系統對蓄電池的基本要求(1)自放電率低(2)使用壽命長(3)深放電能力強(4)充電效率高(5)少維護或免維護(6)工作溫度范圍寬(7)價格低廉蓄電池的基本結構蓄電池的實物結構鉛蓄電池一般由3個或6個單格電池串聯而成，若每個單格電池標稱電壓為V,3格串聯為3V蓄電池的內部結構蓄電池內部組成概念圖蓄電池的正負極板極板是蓄電池的核心部分，蓄電池充、放電的化學反應主要是依靠極板上的活性物質與電解液進行的。極板分正極板和負極板，由柵架和活性物質組成。板柵柵架一般由鉛銻合金鑄成，具有良好導電性、耐蝕性和一定機械強度。鉛占94%，銻占6%。加入銻是為了改善力學強度和澆鑄性能。為了增加耐腐蝕性，加入0.1%~0.2%的砷，提高硬度與機械強度，增強抗變形能力，延長蓄電池使用壽命。正負極活性物質

正極板上活性物質是二氧化鉛（PbO2），呈棕紅色；負極板上活性物質海綿狀純鉛（Pb），呈青灰色。將正、負極板各一片浸入電解液中，可獲得2V左右的電動勢。為了增大蓄電池的容量，常將多片正、負極板分別并聯，組成正、負極板組，在每個單格電池中，正極板的片數要比負極板少一片，每片正極板都處于兩片負極板之間，可以使正極板兩側放電均勻，避免因放電不均勻造成極板拱曲。3格電池，總極板數45，算出正負極板數？蓄電池的正負極板結構國產蓄電池正極板2.2mm，負極板1.8mm，國外大多采用薄型極板。隔板隔板要求隔板插放在正、負極板之間，防止正、負極板互相接觸造成短路。隔板耐酸、具有多孔性，以利于電解液的滲透。常用的隔板材料有木質、微孔橡膠和微孔塑料等電解液電解液是蓄電池的重要組成部分，它是由濃硫酸和凈化水配置而成的，其純度和密度對電池壽命有重要影響。一般工業用硫酸和普通水中，含有鐵、銅等有害雜質，絕對不能加入到蓄電池中，否則自行放電，損壞極板。作用電解液密度范圍的選擇因素電解液密度和濃度對蓄電池的影響硫酸溶液的凝固特性硫酸溶液的凝固點隨濃度的不同而不同，若將15C時的密度各不相同的硫酸溶液冷卻，可測得他們的凝固溫度，繪制出其凝固點曲線-60-50-40-30-20-100-701.01.11.21.31.41.5溫度OC密度(kg/L)/(15OC)1.61.71.8蓄電池外殼殼體用于盛放電解液和極板組，應該耐酸、耐熱、耐震。殼體多采用硬橡膠或聚丙烯塑料制成，為整體式結構，底部有凸起的肋條以擱置極板組。殼內由間壁分成3個或6個互不相通的單格，各單格之間用鉛質聯條串聯起來。蓄電池的主要參數(1)電動勢(2)工作電壓、開路電壓、終止電壓(3)蓄電池的內阻(4)蓄電池的能量(5)蓄電池的容量(6)輸出效率(7)使用壽命(8)蓄電池的放電深度(9)自放電率(10)放電速率蓄電池的電動勢電動勢體現了電源把其他形式的能量轉化成電能的本領，電動勢使得電源兩端產生電壓，電動勢的大小決定了開路電壓和工作電壓的大小。電動勢的測量（1）簡易測量（2）精確測量蓄電池電動勢的測定原理：閉合電路歐姆定律E=IR+IrI—R法E=I1（R1+r）E=I1（R2+r）ASRErU—R法ErSRV伏安法（U—I法）

電流表內接法電流表外接法AVS甲RAVS

乙R開路電壓定義：蓄電池在開路狀態下的電壓酸鉛蓄電池的開路電壓基本上等于電動勢其大小可由如下經驗公式計算：U開=0.85+d15(V)150C是極板微孔中與溶液本體常數的電解液密度相等時的密度開路電壓與電解液密度的關系1.901.952.002.052.102.152.201.851.051.101.151.201.251.30開路電壓/V電解液密度/（g/cm3）開路電壓在充放電過程中的變化由于極板微孔中的密度大于溶液本體的密度，故充電結束后，開路電壓隨著微孔中的硫酸逐漸向外擴散而逐步降低，當極板微孔中的密度與溶液本體中的密度一致時，開路電壓也就固定下來了。由于極板微孔中的密度小于溶液本體的密度，故放電結束后，開路電壓隨著溶液本體中的硫酸逐漸向微孔中擴散而逐漸增加，當極板微孔中的密度與溶液本體中的密度一致時，開路電壓也也保持固定。放電過程充電過程工作電壓定義：電池工作電壓是指接通負荷后現實出來的電壓，即放電端電壓。在電池放電初始的工作電壓稱為初始電壓。工作電壓在整個放電過程中會不斷下降。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。原因工作電壓的變化初始階段，端電壓急速下降1.82.02.22.42.62.83.01.6012345端電壓/V時間/h6789oabcde端電壓緩慢下降(穩定工作)當接近放電終止期時，端電壓又在很短時間內急速下降當電壓降到一定值時，必須停止放電，否則端電壓很快降到零端電壓定義：指電池與外電路相連接且電極上有電流流過時正負極兩段的電位差。蓄電池的端電壓與電動勢、內阻、電流及電解液的密度等均有關系。當用恒定的電流進行充放電時，端電壓可由如下公式表示：充電過程端電壓的變化用恒定電流對鉛酸蓄電池進行充電時，其端電壓會隨充電時間放生變化，這種變化曲線稱之為充電特性曲線。1.82.02.22.42.62.83.01.6012345時間/h6789a’b’c’d’e’o’端電壓/V終止電壓當端電壓下降到c點后，若繼續放電，端電壓下降速度更快，這是因為微孔中硫酸的濃度由于得不到補充已降至很低，使放電反應無法進行。所以c點為放電終止電壓。當蓄電池停止放點后，放電反應不再發生，使得微孔中的溶液逐漸上升，并最終與本體溶液的濃度相等，使得電池的開路電壓逐漸上升并穩定下來。1.82.02.22.42.62.83.01.6012345端電壓/V6789a’b’c’d’e’o’oabcde時間/h終止電壓影響端電壓的因素放電率因素充電率因素溫度因素溫度升高，充電端電壓下降，放電端電壓升高溫度降低，充電端電壓升高，放電端電壓下降溫度升高，硫酸的黏稠度減小，溶液中硫酸根離子和氫離子擴散的速度加快有利于化學反應溫度降低，硫酸的黏稠度增大，影響了溶液中硫酸根離子和氫離子的擴散，從而降低了化學反應的速度原因原因電流（充放電率）因素充放電率定義：蓄電池充電或放電至終止電壓的速度，成為充電率或放電率。小時率：蓄電池在多長時間內沖進或放出額定容量值(I=C額/H，H為充放電率)倍率：放電電流的的數值為額定容量數值的倍數(I=KC額，K為倍率系數

)某蓄電池的額定容量為60A*h，若用10h率充電，然后用5h率放電，則充放電電流分別為多少？某蓄電池的額定容量為60A*h，用0.2C充電和3C放電，則充放電電流分別為多少？電流（充放電率）因素放電率的影響：放電率塊，即放電電流大，其端電壓下降的速度也快；放電率慢放電電流小，其端電壓下降速度慢。充電率的影響：充電率塊，即充電電流大，其端電壓越高且上升速度快；充電率低，充電電流小，其端電壓越低且上升速度慢大電流放電時，因極化引起的超電壓和電池的歐姆電阻壓降增大，故端電壓下降速度塊；小電流放電時，因極化引起的超電壓和電池的歐姆電阻壓降小，故端電壓下降速度慢。原因大電流充電時，極化電阻增大，電池的電阻壓降增大；小電流充電時，極化電阻減小，電池的內阻壓降小。原因充放電端電壓變化曲線1.82.02.22.42.62.83.01.6012345端電壓/V時間/h6789a’b’c’d’e’o’oabcde鉛酸蓄電池的內阻影響內阻的因素內阻的測定公式作近似計算：蓄電池充放電過程中的內阻可由如下公式求出E為電動勢；U充/放為充放電端電壓；I充/放為充放電電流；r充/放為電池的全內阻舉例：某蓄電池接上負載后，通過路線的電流為12A，放電至端電壓為1.95V，將電路斷開，測得開路電壓為2.05V,則該蓄電池放電至此時的內阻為多少?蓄電池的容量定義：蓄電池的電池容量是指電池儲存電量的數量，以符號C表示。常用的單位為安培小時，簡稱安時（Ah）。根據不同的計量條件，蓄電池的容量可以分為理論容量、額定容量、實際容量。理論容量定義：指極板上的活性物質全部參加電化學反應所能放出的電量，它可以根據活性物質的質量，按法拉第電解定律來計算在電解過程中，陰極上還原物質析出的量與所通過的電流強度和通電時間成正比M=KQ=KItM——析出金屬的質量；K——比例常數（電化當量）Q——通過的電量；I——電流強度；t——通電時間。理論容量的計算根據法拉第電解定律，鉛酸電池每放出或充入1法拉第（96500庫倫或26.8安時）的電量，正極板上要小號或生成1g當量的PbO2(119.6g)，負極板上要消耗或生成1g當量的Pb(103.6g)根據鉛酸蓄電池的化學反應可知，為了同時滿足正負極電化學反應的需要，電解液中要消耗或生成2g當量的硫酸（2*49g）理論容量的計算鉛酸蓄電池正負極板物質的電化學當量分別為：正極：KPbO2

=119.6/26.8=4.46(g/Ah)負極：KPb=103.6/26.8=3.87(g/Ah)而兩級要消耗或生成硫酸的當量分別為：KH2SO4

=49/26.8=1.68(g/Ah)理論容量的計算故每千克活性物質具有的理論容量為：理論容量的計算正極需要硫酸的質量為：MH2SO4

=224.2*1.68=410.3(g)負極需要硫酸的質量為：M’H2SO4

=258.4*1.68=472.9(g)額定容量定義：由于對同一個電池采用不同的放電參數所得出的Ah是不同的，為了便于對電池容量進行描述、測量和比較，必須事先設定統一的條件。實踐中，電池容量被定義為：用設定的電流把電池放電至設定的電壓所給出的電量。也可以說電池容量是：用設定的電流把電池放電至設定的電壓所經歷的時間和這個電流的乘積。額定容量是在制定放電條件下電池應能放出的最低限度的電量，比理論容量要小。實際容量電池的實際容量比理想容量要小，在最佳放電條件下，鉛酸蓄電池的實際容量也只有理論容量的45%——50%左右，這與活性物質的利用有關。放電時，電極上生成的硫酸鉛充的密度小于PbO2和Pb的密度，體積變大，使極板上的微孔逐漸減小甚至堵塞，影響了電解液的擴散和電化學反應，使活性物質得不到充分利用。正極活性物質的利用率地獄負極，其主要原因是正極的濃度差極化大于負極的濃差極化，因為正極反應使微孔中除硫酸根離子變化外，氫離子濃度也發生變化，同時也有H2O的消耗與生成另外影響容量的因素影響蓄電池容量的因素很多，主要取決于活性物質的量和活性物質的利用率。而活性物質的利用率又與極板的結構形式、放電制度(放電率、溫度、終止電壓)、原材料及制造工藝等因素有關影響蓄電池容量主要有一下因素：1、放電率2、溫度3、終止電壓放電率對容量的影響放電率塊，即放電電流大時，電池的放電容量小大電流放電時，極板反應快，極板中與溶液本體的硫酸濃差極化增大，電極反應優先在電極表面進行，放電產物硫酸鉛堵塞極板外部的微孔，電解液不能充分擴散到電極深處，是內部活性物質不能進行化學反應，這種現象在放電后期尤為嚴重。所以大電流放電時，極化現象嚴重，活性物質利用率低，放電容量也隨之降低。原因放電率對容量的影響放電率慢，即放電電流小時，電池的放電容量大小電流放電時，極化作用小，使活性物質的利用率提高，從而使得蓄電池的放電容量增大。值得注意的是，小電流放電時，可能是電池過量放電，引起電池損壞，必須嚴格控制放電終止電壓。原因放電率與容量百分數的關系40506070809010030012345容量百分數/%小時率/h6789溫度對容量的影響溫度對鉛酸蓄電池容量的影響很大，主要是由于溫度變化引起電解液性質(黏稠度和電阻)發生變化，從而影響電池的容量。溫度較高時，擴散速度增加，有利于活性物質反應，提高活性物質利用率，因而容量較大溫度較低時，剛好相反，故而容量較小。尤其實在零下溫度下，電解液的黏稠度極具增大，嚴重影響離子擴散，電化學反應嚴重受阻，導致電池的容量降低。電解液溫度與容量的關系曲線405060708090100-20-1001020容量百分數/%小時率/h3040110終止電壓對容量的影響有蓄電池放電曲線可知，當放電至某一電壓是，電壓極具下降，若此時繼續放電，已不能獲得多少容量，反而會對電池的壽命造成影響在一定的放電率條件下，放電終止電壓規定的越高，電池放出的容量就越小；反之，放電終止電壓規定的越低，電池放出的容量就越大。如果放電終止電壓規定的過低，就會造成電池的過量放電，是電池過早損壞。終止電壓對容量的影響在不同放電率下，必須規定不同的終止電壓。大電流放電是，活性物質利用率低，放電容量小，可適當降低終止電壓；小電流放電是，活性物質利用率高，放電容量大，可適當提高終止電壓，否則會引起電池的過量放電放電率/h105310.50.25普蘭特式極板1.871.801.781.751.701.65涂膏式極板1.791.761.741.681.591.47管式極板1.801.751.701.60放電率與終止電壓的關系電池連接方式與容量的關系電池在制造或使用時，需要將其連接起來成為電池組。電池的連接方式主要有一下幾種：串聯單體的電池電壓很低，鉛酸蓄電池的電壓為2.0V/只，而用電設備通常需要較高的電壓，故為了提高電池電壓，必須將其串聯成電池組后在供電。U串聯=U1+U2+U3+。。。+Un

串聯電池組可以提高電壓，但電池組的容量與單體電池的容量是相等的。C串聯=C1=C2=C3=。。。=Cn并聯為了提高電池電壓，可將其并聯成電池組后在供電。實際使用中，若用電設備需要大容量電池，則直接選用大容量的電池，而不是將小容量電池并聯起來以提高容量；只有當所需容量太大，有沒有響應型號的電池時，才通過將電池并聯起來以提高容量U并聯=U1=U2=U3=。。。=UnC并聯=C1+C2+C3+。。。+Cn蓄電池并聯供電可能出現的問題通常情況下不采用并聯方式的原因：并聯電池的各只電池在制造過程中，受技術、材料、工藝等因素的影響，個電池的性能參數不可能完全一致，是電池在運行過程中，會出現個別異常電池。并聯電池組異常分析1、充電分析IaIbIcI1I1abc并聯電池組異常分析2、放電分析IaI環IcI2I2abcI環串并聯結合電池的串并聯結合通常用于沒有通信設備所需的大容量電池時。根據上面關于電池并聯方式的分析可知，一旦并聯電池組中出現一只落后的電池，就會影響電池組中的其他電池，所以只是在萬不得已的情況下才使用并聯與串聯相結合的電池連接方式。蓄電池的能量定義：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。蓄電池的能量分為理論能量和實際能量。理論能量W理可用理論容量C理和電動勢E的乘積表示，即：W理=C理

×E式中，理論容量C理是蓄電池中活性物質的質量按法拉第定律計算得到的最高理論值。蓄電池的能量蓄電池的實際能量為一定放電條件下的實際容量C實與平均工作電壓U平的乘積，即W實=C實×U平

式中，實際容量C實是蓄電池在一定放電條件下實際所輸出的電量，數值上等于放電電流與放電時間的乘積，其數值小于理論容量。比能量定義：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/L。一般常用比能量來比較不同的蓄電池系列比能量有理論比能量和實際比能量之分。前者指1kg電池反應物質完全放電時理論上所能輸出的能量。實際比能量為1kg電池反應物質所能輸出的實際能量。比能量由于各種因素的影響，電池的實際比能量遠小于理論比能量。實際比能量和理論比能量的關系可表示如下：W實=W理×KV×KR×Km式中，KV

是電壓效率，是指電池的工作電壓與電動勢的比值；KR

是反應效率，表示活性物質的利用率；Km為質量效率；蓄電池的輸出效率蓄電池是可逆電池，但是實際的蓄電池在工作過程中必有一定的能量損耗，通常用輸出效率來表示。容量輸出效率ηc容量輸出效率ηc是指電池放電時輸出的電量與充電時輸入的電量之比：式中，Cdis是放電時輸出的電量；Cch

是充電時輸入的電量。能量輸出效率ηQ能量輸出效率ηQ是指放電輸出能量與充電輸入能量之比：Qdis是放電時輸出的能量；Qch

是充電時輸入的能量。影響蓄電池輸出效率的主要因素是蓄電池存在內阻，內阻消耗的能量以熱的形式釋放蓄電池的自放電率自放電率用單位時間容量降低的百分數表示：式中，Ca是電池存貯前的容量（Ah）；Cb表示電池存貯后的容量（Ah）；T─電池貯存的時間，常用天、月計算。引起蓄電池自放電的三種作用負極的自放電正極的自放電影響自放電的因素引起蓄電池自放電的因素主要有一下三種：減少自放電的措施蓄電池的放電深度在電池使用過程中，電池放出的容量占其額定容量的百分比稱為放電深度。放電深度的高低和二次電池（蓄電電池或充電電池）的充電壽命有很深的關系，因此在使用時應盡量避免深度放電。在無市電情況下，用電負載很小時，會導致深度放電的情況發生，正常負載情況下不太可能存在蓄電池深度放電的問題。蓄電池的使用壽命在規定條件下，蓄電池的有效壽命期限成為該電池的使用壽命。影響壽命的主要因素有：放電深度、過充電程度、硫酸濃度、放電電流密度。010203040壽命/年溫度/OC50601064蓄電池的壽命特性鉛酸蓄電池在啟用后，在初期的充放電循環中，容量逐漸增大，達到最多之后又會逐漸下降，在使用后期容量下降速度有所加快，當下降到額定容量的75%~80%時，被認為是到了壽命終期。0100200300400放電容量Ah小時率/h500600電池循環壽命與放電深度的關系反復的充電和放電循環，容易引起活性物質脫落和極板柵腐蝕放電深度越深，循環次數越少，壽命越短40506070809010030012345放電深度/%循環次數/百次6789蓄電池的基本特性蓄電池在使用過程中，同型號的蓄電池可以進行串聯、并聯或串并聯使用。蓄電池的運行方式有三種：循環充放電循環充放電屬于全充全放型方式，該循環方式使得蓄電池壽命減短。光伏電池直接向蓄電池供電，再由蓄電池向外部負載放電。循環制充放電多用于行動型，其工作電路簡單，直流電流中無脈動交流成分，如蓄電池車、礦燈、手提燈等。浮充浮充是指光伏電池輸出的電壓大體上是恒定的，略高于蓄電池組的端電壓，由少量電流來補償蓄電池組的損耗，以使蓄電池組能經常保持在充電滿足狀態而不致過充電。連續浮充是全浮充，當蓄電池的電壓低于光伏電池輸出的電壓時，蓄電池被充電定期浮充定期浮充是半浮充。部分時間由蓄電池向負載供電，部分時間由光伏電池輸出的直流電向負載供電，蓄電池定期補充放出的容量。

蓄電池聯續浮充和定期浮充的使用壽命，比按循環充放電方式的使用壽命長，連續浮充方式比定期浮充方式合理。蓄電池的充電恒流充電恒流充電是指以恒定的電流進行充電其不足之處是開始充電階段恒流值比可充值小，充電后期恒流值比可充值大。恒流充電適合蓄電池串聯的蓄電池組。分段恒流充電是恒流充電的改進方式，在充電后期把充電電流減小。恒壓充電恒壓充電是指以恒定的電壓進行充電，充電初期電流較大，隨著充電進行，電流減小，充電終止階段只有很小的電流這種充電方法電解水很少，避免了蓄電池過充。但在充電初期電流過大，對蓄電池壽命造成很大影響，且容易使蓄電池極板彎曲，造成電池報廢恒壓限流充電恒壓限流充電是指在充電器和蓄電池之間串聯一個電阻，當電流大時，電阻上的壓降也大，從而減小了充電電壓；當電流小時，電阻上的壓降也小，充電輸出壓降損失就小，從而自動調整了充電電流快速充電快速充電是用脈沖電流對電池充電，然后讓電池停充一段時間，如此循環。充電脈沖使蓄電池充滿電量，而間歇期使蓄電池經化學反應產生的氧氣和氫氣有時間重新化合而被吸收掉，使濃差極化和歐姆極化自然而然地得到消除，從而減輕了蓄電池的內壓，使下一輪的恒流充電能夠更加順利地進行，使蓄電池可以吸收更多的電量。實現快速充電目的。脈沖式充電曲線鉛酸蓄電池的工作原理鉛酸蓄電池充電閥控密封蓄電池（VRLA）基本概念（1）“密封”設計的概念(超細玻璃棉隔板內阻低、高效率放電向能好)，安全閥：調節電池內外壓力、過濾酸霧、防電池內部污染（2）固定型閥控式密封鉛酸蓄電池（VRLA電池）基本原理和反應酸性二次可逆電池；（固定、閥控、密封

GFM

、GFMJ膠體）氧化還原得失電子反應（在各自不同的區域里進行)AGM——陰極吸收式（貧液式）GEL——膠體式組成閥控密封電池的必要條件1)專門的正極板板柵鉛合金；板柵的作用及正板柵的技術要求2)負極活性物質過量設計原則；3)專門設計功能型單向安全排氣閥；4)專門設計功能的超細玻璃纖維；5)專門設計的充電方式；VRLA電池具有以下主要優點★不漏液、無酸霧、不腐蝕設備；★自放電小，25℃下自放電率小于3%；★電池壽命長，25℃下浮充狀態使用可達10年（理論壽命15年）；★結構緊湊，放置方便（豎放、臥放），占地面積小；★電池的高低溫性能較好，可在-15℃—40℃范圍使用；★沒有“記憶效應”（指淺循環工作時容量損失）；★比能量較高，大電流放電性能好。VRLA電池放電原理陰極吸收原理的反應過程示意圖

讓負極活性物質過量，同時能很好吸收正極放出的O2，就實現了陰極吸收的設計。放電中的化學變化

蓄電池連接外部電路放電時，稀硫酸即會與陰、陽極板上的活性物質產生反應

,

生成新化合物『硫酸鉛』。經由放電硫酸成分從電解液中釋出，放電愈久，硫酸濃度愈稀薄。充電中的化學變化

由于放電時在陽極板，陰極板上所產生的硫酸鉛會在充電時被分解還原成硫酸

、

鉛及過氧化鉛

,

因此電池內電解液的濃度逐漸加

,

亦即電解液之比重上升，并逐漸回復到放電前的濃度，這種變化顯示出蓄電池中的活性物質已還原到可以再度供電的狀態，當兩極的硫酸鉛被還原成原來的活性物質時，即等于充電結束。雙登蓄電池產品特點及改進措施★采用雙合金制作極板，蓄電池具有深放電及深循環能力好，耗水量低，耐蝕性能優★專利組合端子。★極群自動焊接。★外殼本體材料熱封焊。★短路檢測考核充放電效率及容量恢復能力★充放電時電壓、電流特定要求的說明。★均充退出動作要可靠。★使用后期浮充電壓正常時要有浮充電流。閥控密封蓄電池的結構特點結構特點閥控鉛酸蓄電池基本性能（1）標稱電壓2伏；實際電壓2.15伏左右。

新電池的荷電狀態可根據電池的開路電壓測量來判斷，新電池的開路電壓應在充電后20℃下靜置24小時測量。（此法不適用于舊電池）荷電狀態（StateofCharge）開路電壓/單體（V/cell）100%2.1580%2.1060%2.0740%2.0420%2.00閥控鉛酸蓄電池基本性能（2）V開＝2.15(51.6V) V浮＝2.23(53.5V)

V均＝2.3V(55.2)

（3）V開～C新

新電池容量與開路電壓成正比

（4）V開～d液電解液比重與開路電壓成正比

（5）DOD（放電深度）～循環次數成反比。

★放出電量越大，充放次數越少；國內較好指標：80％DOD，循環次數約1000次。

（6）充電量/放電量應大于1.2倍(充電量120％）

（7）℃～d液電解液比重配置與溫度成反比。

閥控蓄電池基本性能（8）雖無記憶效應，但不能虧電。

Pb＋PbO2＋H2SO4?

PbSO4＋H2O

正極負極

電解液

以上反應中關鍵是由右至左的充電反應要得到保證，且越完全越好。即：理論上充電越完全，硫酸鉛反應越徹底。可以認為：閥控密封鉛酸蓄電池維護工作的重點，是如何保證蓄電池的充電效果和建立并完善蓄電池行之有效的充電方法。

閥控蓄電池基本性能（9）單體電池充電電壓＜2.40伏。

2.40伏為閥控電池體系的水解電位。國產蓄電池單體充電電壓不要超過2.38伏（即48伏系統充電電壓不要超過57伏）。閥控密封電池的失效模式（1）板柵的腐蝕與極板的增長

由于電池失水，造成電解液比重增高，過強的電解液酸性加劇正極板腐蝕，防止極板腐蝕必須注意防止電池失水現象發生（2）電池內部不正常干涸失水（3）負極板表面硫酸鹽化

在電池的循環使用過程中，由于維護不當，如浮充電壓設置的不合理，或“小馬拉大車”，或環境溫度的影響等原因，使得電池極板內部一些活性物質不能參與化學反應，因而在活性物質與板柵間形成高電阻層，內阻增大，放電后又充不進電，長此以往，容量下降。閥控密封電池的失效模式（4）熱失控

當充電電流增大時，造成了蓄電池失水、內阻增大、容量衰減和在充、放電過程中產生大量的熱量。這些熱量如來不及擴散使溫度劇增，就會形成熱失控。

熱失控產生的原因還有沒及時減小浮充電壓、安全閥不嚴或開閥壓過低等等。（5）早期容量損失（快速容量損失（PCL-1）,較慢的容量損失(PCL-2)和負極影響的一般容量損失(PCL-3)負極板硫酸鹽化原因鉛蓄電池長期處于放電狀態或放電后不及時充電長期擱置。長期充電不足經常進行深度放電（電池電壓放電至≤1.75V-1.80V)（42V-43.2V）在部分荷電狀態下的循環運行使負極產生嚴重硫酸鹽化，電池壽命大大縮短。

★溫度補償對使用的影響在環境溫度為30℃時VRLA電池的壽命將減少一半

溫度上升影響使用壽命。溫度下降影響放電容量。溫度補償必須注意補償范圍：例：－20℃以下≤25℃≥45℃以上,

按3mv/℃/cell～5.5mv/℃/cell;

★

溫補上限不能超過57伏高壓告警值，即：單體電壓不能超過2.38伏；

★溫補下限不能低于52伏系統開路電壓即：單體電壓不能低于2.16伏；

★問題：無法預先設定溫補范圍，謹慎使用。★安全性的問題（1）大容量電池組推薦采用系統外并結構。

a、單體結構；

b、不同容量（大小）組合的利弊（安全合理性、占地、承重；

c、容量的組合配置建議；（2）設定退出均充（轉浮充）的動作要可靠。（3）容量離線放電后，需先盡可能充滿再并入。（4）電池外殼材料的阻燃問題。（5）UPS系統蓄電池使用現狀（方式、邊際網等）（6）放電電流小于10小時率電流1/3以下時必須控制放出容量或控制放電時間。小電流：Ι10/3;（小電流定義的依據）電流小于Ι10三分之一以下，電壓與時間的關系與標準曲線不對應。舉例說明：……300AH終止電壓47V(1.96V）一次下電10小時放電39小時390AH終止電壓44V（1.83V）二次放電3.5小時35AH合計：390＋35＝425AH小電流充電15天90％★維護工作中易忽略的問題（1）交流三項嚴重不平衡的影響；（2）使用后期浮充電壓正常，無浮充電流的問題(調高電壓）；（3）標稱容量與實際容量嚴重不符的問題。（4）長期在線備而不用的蓄電池組的維護（負極板硫酸化）；（5)蓄電池組補水的注意事項和要求（1ML/AH)；

(6)單體電池更換數量的影響(《8只）；（8）在線使用電池容量低于80％注意事項（監測、加水）；(7)新舊電池配合使用的基本原則（盡量不要）；（9）廢舊電池的處理要求（短路、自燃）；★開關電源相關參數設置表參數規范值雙登電池參數說明★浮充電壓2.23~2.27V/cell2.23V/cell端子實際測量值★均充電壓2.30~2.35V/cell2.30V/cell開關電源設定值★充電限流值0.1C100.1C10縮短充電時間上限1.5Ⅰ10

高壓警告值57/2.38/cell57V排氣、失水嚴重低壓警告值45(1.875)，高于LVDS脫離電壓47V(1.95)防止小電流過放電池溫度補償系數3mV/cell3mV/cell控制溫補范圍不建議使用★電池溫度過高值35℃35℃影響使用壽命開關電源相關參數設置表（續）參數規范值雙登電池推薦參數說明LVDS脫離電壓44V/22V綜合放電率44.4V1.85V/單體LVDS復位電壓47V/23.8V考慮回路壓降47V1.958V/單體48v系統蓄電池組復位工作電壓48v48v防止由于蓄電池電壓多次反彈，達到工作電壓繼續造成工作造成蓄電池深度過放電均充周期6個月6個月自動均充周期設定根據交流供電情況而定周期均充時間1～10H10H（最大值）復電均充起始條件市電一恢復即對電池進行均充該功能參數切勿附加啟動運行條件(頻繁停電）浮充轉均充條件≥50mA/AH≥50mA/AH開關電源相關參數設置表（續）參數規范值雙登電池具體參數說明★退出均充條件≤5mA/AH≤5mA/AH退出均充電流盡可能小確保充滿的必要條件繼續均充時間3H1~3H★充電容量倍數不小于1.2倍不小于1.2倍電流大確保1.2倍電量★電池分流器容量設定根據電池容量根據實際電池容量按實際電池容量設定電池連接先串后并先串后并電池報廢指標不小于額定容量的80％不小于額定容量的80％小于80％后，容量下降速度加快。電池端電壓50mV/20mV回路/開路50mV/20mV回路/開路按標準執行均充時間的設定均充條件均充時間1蓄電池安裝調試結束后投入使用前1~10h，具體時間根據退出均充條件電池組均充電流小于10mA/Ah，自動轉入浮充（并聯時<10mA/Ah*電池組并聯數）2停電后蓄電池充電>50mA/Ah（并聯>50mA/Ah*電池組并聯數）3蓄電池容量檢測后經行充電4蓄電池在使用過程中單體浮充電壓低于2.18v時應進行均充10h均充時間達到10h后轉入浮充5基站電池一般為6個月進行一次定期均充溫度對蓄電池的影響一般情況下，溫度越高，放電容量越大。蓄電池的環境溫度保持在24-25度，蓄電池將有最佳的使用壽命和性能。溫度高于25度，電池的壽命將縮短，參考數據如下：電池平均溫度壽命講的率（%）25.C030.C3035.C5040.C6645.C7550.C83不同放電時率的容量等效關系以1000Ah蓄電池為例：10h100A(0.1C)10hV終＝1.80伏8h(0.96)120A(0.12C)8hV終＝1.80伏5h(0.80)160A(0.16C)5hV終＝1.80伏3h(0.75)250A(0.25C)3hV終＝1.80伏1h(0.55)550A(0.55C)1hV終＝1.75伏★國產閥控密封鉛酸蓄電池產品現狀現行標準產品檢測均合格無法判別優劣現行標準檢測內容中相當指標用戶無法考核（如：壽命；自放電；均衡性等）產品生產制造短期內很難規范和統一（技術來源；材料選用；生產現狀；）產品設計本身有待于不斷完善（失水；排氣閥精度與壽命；外殼材料；連接可靠性；均衡性；）無系列分類（如：UPS系統,電力系統，太陽能系統；室外使用；）2002標準部分指標的討論環境溫度5.2;－15℃～45℃－20℃～40℃阻燃性能5.5；必須阻燃。明火檢測。電池重量5.7；＜500Ah，8Kg/100Ah；＞500Ah(含),7Kg/100Ah；電池容量5.8初容量≥100％容量保存率5.10電池組平均不低于96％（28天）密封反應效率5.11；95％；≥99％排氣閥壓力范圍5.13；壓力值的穩定性（壽命）端電壓均衡性5.16.22伏系列±50mv；單體間連接壓降5.17；＜10mv(1小時率)＜5mv;(1小時率電流)封口劑5.19；老化壽命不低于5年；內阻值無要求誤差＜10％；★閥控密封鉛酸蓄電池使用環境★物理參數：溫度；濕度；大氣壓力；通風換氣；溫差波動；★維護基本條件；維護間距、通道；安裝結構與地面承重；★供電條件：交流要有保證，三相要均衡；根據交流供電狀況選配電池組數；（交流電流、溫度）★使用條件：保證充滿；充電方式（電流，電壓）防止過放：(小電流過放難以恢復)

使用均衡充電可縮短充電時間，但充電電壓要安全退出必須可靠(舊電池適當提高）；充入電量要保證，不低于放出電量的120％；后期正常浮充狀態下，必須有浮充電流；★安裝使用初期的維護工作重點★使用一段時間后（約一個月至三個月之間）的維護工作重點★使用過程中及使用后期的維護工作重點★國產閥控式密封鉛酸蓄電池維護工作的重點使用一段時間后（約一個月至三個月之間）的維護工作重點1、檢查連接是否可靠；2、檢查浮充電壓的一致性，檢查落后電池；3、檢查設定參數有無變化，是否穩定，特別是充電電壓值和充電電流值必須穩定可靠；4、檢查單體電池有無泄漏，反極；5、檢查排氣閥工作是否正常（常閉或常開）。使用過程中及使用后期的維護工作重點1、系統連接檢查；2、做好安全隱患的排除；3、可能造成泄漏的部位，如端子、排氣閥、殼蓋間的密封檢查；4、設置參數和實際參數的校對；5、浮充電壓與浮充電流的檢查及調整；6、定時換氣、通風，將酸霧排出；7、做好定期容量檢查，使用前三年，容量檢查放出50％即可。三年后每年做全容量檢查。日常維護中蓄電池定期容量檢查的操作步驟A、分組離線，降低開關電源充電電壓，斷開至蓄電池組的電纜；B、設定好負載電流，將蓄電池組接入放電負載放電并做好詳細記錄；C、放電結束后將蓄電池組接入小型移動式直流充電裝置，盡量將蓄電池組容量充電恢復至80%左右；D、將充電后的蓄電池組接入開關電源，設定好充電參數；E、將第二組蓄電池離線，重復以上過程；VRLA電池使用過程中常見故障的現象、原因和解決方法的探討1、負極板表面硫酸化的問題；2、反極、實際容量不足的問題；3、壓降、壓差太大的問題；4、泄漏的問題；5、標稱容量與實際容量相差較大的問題；6、小電流長時間放電后難以恢復的問題；VRLA電池使用過程中常見故障的現象、原因和解決方法的探討7、大容量電池組結構上的設計安全性問題；8、容量檢查的可操作性問題；9、確保電池充滿的必要條件—退出均充電流要盡可能小；（確保退出均充保護功能）前提是滿足現行檢測標準YD/T799-2002(1)考核產品工藝水平穩定性（包括硬件、軟件）(2)生產材料的選用和控制手段及檢測指標；(3)總體設計的可靠性和可操作性評價

a、開路電壓在2.16伏左右，不能太高。

b、能夠檢測到的指標均衡性要盡可能好。如：內阻，自放電，充電時間－充電接受能力和充電效率等。

C、零部件的使用壽命要和蓄電池整體壽命同步。

★閥控密封鉛酸蓄電池選購注意事項d、系統件（安裝連接系統）的設計制作精度要合理可靠，便于操作。盡可能做到通用。e、由于現階段產品一般無系列分類，要根據具體使用條件在招標時向廠家提出針對性供貨要求（如局房、基站、UPS、電力、太陽能系統、室外使用等等）。該要求經一段時間的整理逐步完善為一種相當于標準的采購規范f、安裝工作及廢舊電池回收盡可能交給廠家去完成。g、系統件（如排氣閥）盡可能索取備品。H、品質好的產品標準。

1、總體設計（合理性、可靠性、）；2、均衡性（工藝穩定水平）；

3、充放電效率（安全，高效、便捷、可靠）

4、容忍性（可恢復性等）5、后期穩定性（容量保持、均衡性等）★閥控密封鉛酸蓄電池選購注意事項充放電中的電流規律如果蓄電池始終按照可接受的電流進行充電，那么充入電池的電荷量的值如下：其中，為初始充電電流

為電流接受比三大定律鉛酸蓄電池充放電過程必須滿足3個基本定律第一定律對于任意大小的放電量，蓄電池充電電流接受比與放電電流的對數成正比Idis為放電電流K、k為常數第一定律由I0=Qα，可得第一定律表示為：蓄電池接受充電電流的能力與蓄電池的充放電電流有關，放電電流越大，則可接受充電電流的能力越大第二定律對于任意給定的放電電流，蓄電池充電電流接受比與放電容量C的平方根成反比該公式表示，蓄電池可接受的初始充電電流I0與蓄電池的容量有關，蓄電池的容量越大，可接受的初始充電電流越大第三定律電流的可加性原則總充電電流接受比總的可接受充電電流蓄電池放出的總容量三大定律的意義三大定律為蓄電池的充放電奠定了理論基礎，揭示了充電電流與放電量之間的內在關系，指明了在充電過程中實施恰當的放電是提高充電電流可接受比的有效途徑，從而有效的縮短充電時間，加快充電進程。蓄電池充放電中的極化過程蓄電池可接受充電變化曲線0tiI0極化現象從可接受充電變化曲線可看出衰減現象減少衰減，提高充電效率，縮短充電時間引起衰減現象的原因是蓄電池充電中的極化現象濃差極化定義：電極表面到中部電解質濃度的不均勻現象成為濃差極化。不放電濃度均勻，放電時生成物及時極板，反應物及時補充，但…………始終保持對電解質的攪拌，促使粒子遷移擴散的速度與化學反應的速度相同2.防止濃差極化的措施是什么？1.濃差極化的原因是什么？提示措施電化學極化什么是充放電過程極化、電化學極化？電極反應總是分若干部進行，反應較慢的步程需要較高的活化能，為了使電極反應順利進行，所額外施加的電壓稱為電化學超電壓（如充電過程的浮充）。這種由超電壓引起的促進負面化學反應的現象稱為電化學極化現象電化學極化根據法拉第定律，若通過電解質的電流強度為I，不論是正極還是負極，反生氧化還原反應物質的摩爾數均為：M=KQ=KItM——物質摩爾數；K——比例常數（電化當量）Q——通過的電量；I——電流強度；t——通電時間。電極反應速度v=KI電極反應速度v與充電電流成正比，電流越大電極化學反應越塊，從而加劇了濃差極化和電化學極化，整個反應講無法進行，形成惡性循環。歐姆極化蓄電池歐姆內阻：充電過程中內部正負極離子向兩級遷移，碰撞收到阻力，該阻力成為蓄電池的歐姆內阻。為了克服阻力，必須施加額外電壓，內阻歐姆內阻發熱功率UI稱為歐姆極化現象。歐姆極化隨著電流的增大而加劇，導