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1、1/53,电池基础知识培训,1/53电池基础知识培训,蓄电池基础培训,目录一、什么是电池，电池的分类二、什么是铅酸电池，它的发展史及分类三、阀控式密封铅酸蓄电池介绍四、阀控式密封铅酸蓄电池的基本结构五、阀控式铅酸蓄电池的命名及术语和符号的介绍六、阀控式铅酸蓄电池的特点工作原理和技术指标七、各大因素对电池的影响八、电池应用,蓄电池基础培训,一、什么是电池，电池的分类电池：通过化学反应提供直流电能的电化学装置,3,一次电池：不可充电，如锌锰、碱性、 锂电池,二次电池：可充电，如铅酸、镍氢、 锂离子电池,高级电池：结构特殊，性能卓越，如锌空电池，以空 气做正极，体积很小，用于助听器,一、什么是电池，

2、电池的分类3一次电池：不可充电，如锌锰、碱性,燃料电池：Fuel Cell, FC, 将存在于燃料(氢气)和氧化 剂(氧气)中的化学能转化为电能的装置,4,太阳能电池：物理电源，通过光电效应或光化学效应 直接把光能转化为电能的装置1883年Charles发明首块太阳能电池前景广阔，绿色能源，可再生能源,燃料电池：Fuel Cell, FC, 将存在于燃料(氢气),二、什么是铅酸电池 1、 什么是铅酸电池 定义:铅酸蓄电池是指正负极活性物质分别是铅和二氧化铅、由硫酸水溶液做电解液的二次电池。 2、 铅酸蓄电池的发展史 1860年普兰特发明了铅酸电池1881年福莱和布鲁希发明了涂膏极板1881年赛

3、隆研制成功铅锑合金板栅骨架1898年裴利帕特发明管式极板1937年霍尔用玻璃丝管改进了管式极板20世纪50年代阀控铅酸电池诞生:1957年英国一家公司开发出再化合免维护式汽车电池，德国阳光制成胶体工业电池日本发明阴极吸收式技术，制成小型密封电池20世纪70年代 美国盖茨公司把玻璃纤维隔板(AGM隔板）应用于密封铅酸电池 80年代，阀控式密封铅酸蓄电池得到快速发展，为了世界程控数字通讯的需要，日本汤浅 、美国GNB 、德国的阳光都推出了大型电池。,二、什么是铅酸电池,6,1859年法国Plante发明铅酸蓄电池,AGM隔离板美国盖茨公司1971年,PSOC技术NorthStar2001年,卢森堡

4、第一座铅蓄厂契卑（Trible)双极硫酸盐化理论1882年,1957年德国阳光公司胶体技术,1890年裴利帕特管式极板,铅钙合金Haring1935年,铅酸蓄电池的历史,61859年AGM隔离板PSOC技术卢,三、阀控式密封铅酸蓄电池介绍 阀控式铅酸蓄电池广泛使用的一种铅酸蓄电池，主要特点是： 1、电解质吸附于AGM隔板中或者变成胶体状态，内部无游离酸 2、每个单体有一个安全阀，大部分时间处于密封状态，内压过大时开阀排气降压1938年Dassler提出的气体复合原理是VRLA的理论基础1957年德国阳光公司的胶体(GEL)技术和1971年美国Gates公司的AGM技术是VRLA的实践基础目前主

5、要有AGM技术和GEL技术两种,三、阀控式密封铅酸蓄电池介绍,1、正负极板2、隔板3、电解液4、安全阀5、壳体6、端子,四、阀控式密封铅酸蓄电池的基本结构阀控式铅酸蓄电池结构图,1、正负极板四、阀控式密封铅酸蓄电池的基本结构,9,电池结构示意图,外壳：一般是塑料或金属材质正极：电流的流出端负极：电流的流入端端子：内部与活性物质相连， 外接用电器隔板：防止 正、负极短路，并 提供电子的内部传递通道,电池的结构,电池由外壳、正极、负极、端子、隔板等组成,9电池结构示意图外壳：一般是塑料或金属材质电池的结构电池由外,正负极板,1、正极板上的活性物质是二氧化铅（PbO2） 板栅 2、负极板上的活性物质

6、为海绵状纯铅（Pb） 阀控式密封蓄电池的极板大多为涂膏式，这种极板是在板栅上敷涂由活性物质和添加剂制成的铅膏，经过固化、化成等工艺过程而制成。,正负极板 1、正极板上的活性物质是二氧化铅（PbO2）,隔板,阀控式铅酸蓄电池中的隔板材料普遍采用超细玻璃纤维。隔板与极板紧密保持接触。它的主要作用有：(1)吸收电解液；(2)提供正极析出的氧气向负极扩散的通道；(3)防止正、负极短路。,隔板阀控式铅酸蓄电池中的隔板材料普遍采用超细玻璃纤维。,电解液,铅蓄电池的电解液是用纯净的浓硫酸与纯水配置而成。 它与正极和负极上活性物质进行反应，实现化学能和电能之间的转换。 电池中一般加入硫酸比例为1.25-13.

7、35g/ml,电解液 铅蓄电池的电解液是用纯净的浓硫酸与纯水配置而成。,安全阀,一种自动开启和关闭的排气阀，具有单向性，内有防酸雾垫。只允许电池内气压超过一定值时，释放出多余气体后自动关闭，保持电池内部压力在最佳范围内。,安全阀一种自动开启和关闭的排气阀，具有单向性，内有防酸雾垫。,壳体,1、材料应满足耐酸腐蚀，抗氧化，机械强度好，硬度大，水气蒸发泄漏小，氧气扩散渗透小等要求。2、一般采用改良型塑料：如 PP、PVC、ABS 等材料。3、 2V是1个单格,6V有3个单格，12V有6个单格。,壳体1、材料应满足耐酸腐蚀，抗氧化，机械强度好，硬度大，水气,实物图,五、阀控式铅酸蓄电池的命名及术语和

8、符号的介绍 1、电池命名 我国需电池产品型号，蓄电池行业命名原则由四部分组成： A:蓄电池用途；B:正极板结构；C：蓄电池特性；D:电池额定容量。,五、阀控式铅酸蓄电池的命名及术语和符号的介绍,12V 100AH 6v 10AH 2V 200AH通常代号字母的含义如下： G固定式 Q起动型 A干荷式 M 密封式 D 电力牵引，电动车用 T 铁路客车用,12V 100AH,2、电池术语： A： 开路电压 电池不充放电时，电池两极之间的电位差被称为开路电压。 电池的开路电压，会依电池正、负极与电解液的材料而异，如果电池正、负极的材料 完全一样，那么不管电池体积有多大，几何结构如何变化，其开路电压都

9、一样的。,2、电池术语：,B：放电电流电池在连接用电器或带载，产生的电流叫放电电流。C：电池内阻电流流过电池内部所受到的阻力称之内阻，它包括欧姆内阻和极化内阻，电池的内阻很小，一般用微欧或者毫欧为单位。在一般的测量场合，要求电池的内阻测量精度误差必须控制在正负5%以内，所以必须用专用仪器来进行测量。不同类型的电池内阻不同。相同类型的电池，由于内部化学特性的不一致，内阻也不一样。内阻是衡量电池性能的一个重要技术指标。正常情况下，内阻小的电池的大电流放电能力强，内阻大的电池放电能力弱。 D：放电终止电压指电池放电时，电压下降到电池不宜再继续放电的最低工作电压值。根据不同的电池类型及不同的放电条件，

10、对电池的容量和寿命的要求也不同，因此规定的电池放电的终止电压也不相同。,B：放电电流,E：电池容量电池在放电期间释放出能量，放出能量的大小用容量来标示。电池容量是电池性能的重要性能指标之一，它表示在一定条件下（放电率、温度、终止电压等）电池放出的电量，即电池的容量，通常以安培、小时为单位（简称AH）。F:恒流充电电流维持在恒定值的充电叫做恒流充电。这是广泛采用的一种充电方法。蓄电池的初充电，运行中的蓄电池的容量检查，运行中的牵引蓄电池的充电以及蓄电池极板的化成充电，多采用恒流或分阶段恒流充电。此法的优点是可以根据蓄电池的容量确定充电电流值，直接计算充电量并确定充电完成的时间。 G:恒压充电蓄电

11、池两极间的电压维持在恒定值的充电方式。这也是广泛采用的一种充电方法。电信装置、不间断电源(UPS)等的蓄电池的浮充电和涓流充电都是恒压充电。起动用蓄电池在车辆运行时也处于近似的恒压充电的情况。其优点是随着蓄电池的荷电状态的变化，自动调整充电电流，如果规定的电压恒定值适宜，就既能保证蓄电池的完全充电，又能尽量减少析气和失水。,E：电池容量,H：浮充电将蓄电池和充电装置并联，负荷由充电装置供给，同时以较小的电流向蓄电池充电，使蓄电池经常处于满充电状态。一种连续、长时间的恒电压充电方法。补偿蓄电池自放电损失，并能够在电池放电后较快地使蓄电池恢复到接近完全充电状态,又称连续充电。这种充电方式主要用于电

12、话交换站、不间断电源(UPS)及各种备用电源。 浮充就是恒压小电流充电,目的是防止蓄电池自放电, 浮充电就是指将充足电的蓄电池组，与充电设备列运行，浮充电主要由充电设备供给恒定负荷，蓄电池平时不供电，充电设备以不大的电流来补充蓄电池的自放电。J：均衡充电为确保蓄电池组中所有单体电池的电压、电解液比重达到均匀一致，而采用恒压充电方式，进行的一种延续充电。所谓均衡充电，就是均衡电池特性的充电，是指在电池的使用过程中，因为电池的个体差异、温度差异等原因造成电池端电压不平衡，为了避免这种不平衡趋势的恶化，需要提高电池组的充电电压，对电池进行活化充电。 均充就是均衡充电，均充电压一般为2.35V(2V单

13、体电池提高到2.35V左右）。一般是在下列情况下蓄电池需要均衡充电。 1 、市电停电后电池释放的能量超过总容量的15%。 2、蓄电池长期处于浮充状态（电网稳定，长期不停电）。 3、电池组中，出现了落后电池，在浮充状态下单体电压低于2.2V，更 换新电池后。,ups电池基础知识培训解析课件,3、符号介绍,3、符号介绍,六、阀控式铅酸蓄电池的特点、工作原理和技术指标1、 阀控式铅酸蓄电池的特点:优点： A、电池荷电出厂，安装时不需要辅助设备，安装后即可使用； B、在电池整个使用寿命期间，无需添加水，调整酸比重等维护工作，具有“免维护” 功能； C、不漏液、无酸雾、不腐蚀设备，可以和通信设备安装在同

14、一房间，节省了建筑面积和人力； D、采用具有高吸附电解液能力的隔板，化学稳定性好，加上密封阀的配置，可使蓄电池在不同方位安置； E、电池寿命长，25下浮充状态使用可达 10 年以上； F、与同容量防酸式蓄电池相比，阀控式密封蓄电池体积小、重量轻、自放电低。 G、 具备大电流放电性能 缺点： A：充电制度严格， B：热管理极其严格，最大充电电压差距较大，温度变化需要对充电电压进行调整 C：深循环寿命低下， D：容易造成电池早期容量失损,六、阀控式铅酸蓄电池的特点、工作原理和技术指标,2、 工作原理 A、正极板上的活性物质是二氧化铅（PbO2），负极板上的活性物质为纯铅（Pb）。 B、电解液由蒸馏

15、水和纯硫酸按一定的比例配制而成。 C、正负极板上活性物质的性质不同，当两种极板放置在同一硫酸溶液中时，各自发生不同的化学 反应而产生不同的电极电位。 D、玻璃纤维隔板具有高孔率 E、化学反应原理图：如下,放电过程 负极：Pb - 2e- + SO42- = PbSO4 正极：PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ = PbSO4 + 2H2O 总反应：Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O充电过程 阴极：PbSO4 + 2e- = Pb + SO42- 阳极：PbSO4 - 2e- + 2H2O = PbO2 + 4H+ + SO42-总反应：2PbSO

16、4 + 2H2O = Pb + PbO2 + 2H2SO4,2、 工作原理放电过程,氧气循环原理 充电时部分电量用于电解水；充电容量到80%后，该反应加剧 氧的复合反应：正极生成的氧气通过AGM隔板的孔隙扩散到负极，与铅反应生成氧化铅，氧化铅和硫酸反应生成硫酸铅和水，硫酸铅经充电变成负极活性物质铅，水则进入电解液,关键：高孔隙率的AGM隔板：孔隙率93%以上定量加酸：AGM隔板吸酸后仍有10%左右的孔隙率过量的负极活性物质：比正极的容量多10%20%极群的紧装配、高纯度的铅钙合金、稳定可靠的安全阀等。,蓄电池在放电过程的特点,正、负极板上的活性物质都不断转变为硫酸铅（PbSO4）。蓄电池的内阻

17、增加。电解液的比重逐渐下降，电动势逐渐降低。,蓄电池在放电过程的特点正、负极板上的活性物质都不断转变为硫酸,蓄电池在充电过程的特点,正极板上的硫酸铅（PbSO4）逐渐变为二氧化铅（PbO2）。负极板上的硫酸铅逐渐变为海绵状铅（Pb）。蓄电池的内阻降低。电解液的比重逐渐增加，蓄电池的电动势也逐渐增加。,蓄电池在充电过程的特点正极板上的硫酸铅（PbSO4）逐渐变为,3、电池的主要性能指标： (1) 气密性：蓄电池应能承受50KP正压或负压而不破裂，不开胶，漏气，压力释放后壳体无残余变形。 (2) 容量电池在充满电下，静置1-24小时，在25环境下，进行放电，10H（10小时）率，容量应达到C10,

18、3H率容量应该达到0.75C10，1H率容量应该达到0.55C10. 放电终止电压如下表：,3、电池的主要性能指标：,举例说明： 12V100AH A、10小时率检测 放电电流10A 恒流 终止电压10.8V 放电时间应高于10小时 放电电流计算100*0.1=10A B、3小时率检测 放电电流25A恒流 终止电压10.8V 放电时间应高于3小时 放电电流计算方法100*0.25=25A C、电池容量计算： 放电电流(A)时间（H)=电池容量（AH) D、当容量不在25换算公式如下： Ce=ct/1+K(t-25) ct:常温中的测试容量 式中：t放电时的环境温度； K 温度系数/（10h率时

19、 K=0.006；3h率时 K=0.008；1h率时 K=0.01）。,(3) 大电流放电性能以30/10（3倍1C)电流放电3秒,极柱不熔断，内部汇流排不熔断，外观无出现异常，局部无严重发热。此项性能可看出电池的连接好坏或出现开路，防止电池在使用过程中出现爆炸发生火灾。 (4) 容量保存率 蓄电池在25环境下充满电后，静置28天后，其容量保存率应不低于96%。电池在存放的条件下可看出电池的自放电情况，主要表现在开路电压低，放一段时间带载能力低下，电池在静置状态下，有自放电，电存放在一定周期时需对电池进行补充电，以防止电池存放老化。 (5) 密封反应效率在25（5）环境下蓄电池密封反应效率应不

20、低于95%。密封发应效率，电池在充电时产生的氧气复合成水的效率，此项指标可看出电池失水状况，失水会造成电池容量失损。 (6) 防酸雾性能在正常浮充工作过程中无酸雾逸出酸雾的逸出，会导致大气的污染，和造成设备的腐蚀。,(7) 安全阀 安全阀应具有自动开启和自动关闭的功能，其开阀压力应在10kpa-35kpa范围内， 闭阀压力应在3kpa-30kpa范围内，范围越小越好。开阀压力的均匀一性可影响电池浮充电的均匀性。 (8) 耐过充电能力 在完全充电的情况下，在255环境中，以0.03C10电流在充电160小时，无漏 液破裂变形，电池在恶劣充电环境的承受能力。 (9) 电池一致性 若干单体组组成一体

21、的组成的一体的组合蓄电池，应具备： A、开路电压 电池间电压最高和最低差值应小于2V（20mv) 、6V(50mv) 、12V(100mv) B、浮充状态电压 浮充状态下24小时后，电压最高和最低的差值应小于2V(90mv) 、6V(240mv) 、 12V(480mv) C、内阻 同组蓄电池内阻偏差应不找过15% D、容量一致性 同组蓄电池10H率容量检测，最大实际容量与最小实际容量应不大于5%,(7) 安全阀,电池的一致性是，电池组的重要参数，如在浮充状态下，有电压偏高的电池，可以看出电池 处于过充电状态，过充电会造成电池内部压力增大，开启安全阀，造成电池失水，同时加速极板的腐蚀，或铅膏的

22、脱落，是电池完全损坏。电压偏低的电池，会长期处于欠充状态，当电池处于欠充电池时，电池在一次放电时，会出现不可转换的PbSO4,时间长了在极板的表面形成阻挡层，影响电池的放电性能。主要表现电池组容量低下。电池在成组使用时，电池的一致性相当重要，特别是多组使用时。通信行业电池标准,电池的一致性是，电池组的重要参数，如在浮充状态下，有电压,（10） 电池寿命 电池寿命一般称循环寿命，电池在充电后，进行一次放电，形成一次循环。循环寿命一次来表现。,（10） 电池寿命,七、各大因素对阀控式铅酸蓄电池寿命的影响（1） 放电深度的影响放电深度：放电时，一定条件下电池放出容量的多少，电池放出的容量多，放电深度

23、约大，电池放出的容量小放电深度就越小。放电深度对电池寿命影响主要表现在，放电深度越大相对使用寿命越短，放电深度过大充电后易造成正极板活性物质脱落。 （2） 充电电压的影响充电电压：通常是设备的设定值，如浮充电压、均充电压。电池组在充电过程中，由于本身存在的差异性，也会出现偏高或偏低现象，当电池充电电压偏低时，电池在充电状态下，会处于欠充电，欠充电是导致负极板硫酸盐化失效的重要原因；当电池充电电压偏高时，电池充饱电后会处于过充电。,七、各大因素对阀控式铅酸蓄电池寿命的影响放电DOD循环次数3,过充电电池内部电解液水解，造成电池内部失水，正极板栅腐蚀，缩短寿命，当长时间处于过充电，内部失水严重时，

24、会出现热失控，造成电池鼓胀变形，损坏，铅酸电池在适当条件下，进行过充电有利于延长寿命，均充电是过充电一种方式，均充电必须有时间上的要求。（3） 终止电压的影响指电池放电时，电压下降到电池不宜再继续放电的最低工作电压值称为终止电压。终止电压的高低直接影响到，铅酸蓄电池的放电深度，在同等条件下电池终止电压越高， 电池放深度越小，越低放电深度越深。（4） 环境温度的影响环境温度不仅影响阀控式铅酸蓄电池的容量，而且在浮充状态下影响电池的寿命和存放寿命。当电池在温度偏高时，电池放电容量会高于实际容量，同时放电的深度也会增加，反之，低温是时放电性能会变弱，容量会减少。在存放条件下，温度高自放电大，存储寿命

25、短，温度低，自放电小，存储寿命长。在浮充电状态下环境温度尤其重要，浮充电流随温度的增高而增大，环境温度每增高10,浮充电流会增加一倍，寿命会降低一半。,过充电电池内部电解液水解，造成电池内部失水，正极板栅腐蚀,(5) 电流的影响电池充电电流大小，范围0.05C-0.3C，电池小电流充电时（小于0.05C）会导致电池充电时间过长或者充不饱和电，电池很容易造成负极板硫酸盐，电池放电后，在没有特殊充电方法的情况下，最好在15小时内完全补电，最适合0.1C充电。当电流用至0.2C-0.25C时，属于对电池快速充电，电池快速充电很容易造成正极板铅粉脱落，和板栅损坏，不建议经常性使用。 电池放电电流大小，

26、直接影响电池的放电深度，电流小时间长电池放电深度就大，电流大放电深度小，电池放电电流超过3C，很容易造成电池损坏，如需大电流放电特殊电池，需在选型时考虑。,(5) 电流的影响,八、电池应用 UPS电池配置 A：电池需根据电池容量，带载时间，带载功率，充电电流，使用环境，进行选型 （1）偏远远山区，停电较频繁的，可采用深循环性能电池； （2）需要带载时间短，大电流放电，可采用高功率电池； （3）电池在某种特殊环境下使用都可以进行特殊订购； （4）电池容量大小的配置。 电池容量根据带载时间，带载功率进行配置，在配置时需考虑电池的充电流。 带载容量需考虑环境使用温度 25进行换算。,B：电池容量确定

27、后需考量电池组的充电电流和放电电流（1）电池充电电流,最大的充电电流0.3C10，充电器的充电电流标准值为0.1C，供电不 稳定的地区或用户充电电流应不小于0.1C，供电稳定的地区或用户充电电流应不小于0.05C。（2）带载电流，最小电流不低于0.1C,最大电流不超过3C。（3）特殊环境还需选用特殊的充电方法。 C：多只电池串联、并联使用时需进行备案。串联使用：推荐电压在450V以内，超过450V 并联使用：推荐为3组以内，超过4组需在总部进行备案，以便公司技术支持给予正确指导，重点巡查，防止异常问题的发生。电池运输保存要求 （1）由于有的电池重量较重，必需注意运输工具的选用，严禁翻滚和摔掷

28、（2）避免蓄电池倒置。 （3）搬运电池时不要触动极柱和安全阀。 （4）蓄电池为带液荷电出厂，运输中应防止电池短路。 （5）电池可在-3040的环境下存放，电池在存放时会产生自放电，对储存期的电 池，应定期充电维护。补充电方法：,B：电池容量确定后需考量电池组的充电电流和放电电流低于2,（6）电池在贮存和运输过程中温度偏高或通风不良会导致自放电增大，因此应保持电 池通风良好，并使电池远离明火、火花、热源等。（7）存放电池时，电池应该处于完全充电状态，存放地干净，防潮防雨防高温，通风干燥环境下保存。蓄电池使用环境（1）使用环境温度范围：AGM电池：可使用在-15+40胶体电池： 可使用在-20+4

29、0在此范围外使用，会促进电池劣化、电池放电能力低下、异常发热、破损及变形。 (推荐在温度20-25之间使用，电池寿命最长)（2）附近无明火、火花、热源等；（3）避开热源和阳光直射的场所；（4）避开潮湿、可能浸水场所，（5）避开完全密闭场所。,（6）电池在贮存和运输过程中温度偏高或通风不良会导致自放电,电池安装由于密封阀控式铅酸蓄电池带电，且有大电流放电性能，电池安装过程非常重要，也是一个需要非常细心的过程，在现实安装过程中，因人为操作不当导致电池组在安装时短路、爆炸、燃烧，甚至有人遭到电击，烧伤等发生，为了保证正确的安装，需按照以下规范操作 蓄电池安装作业规范及注意事项 电池巡检和维护作业 蓄电池巡检和维护作业规范及注意事项,电池安装,ups电池基础知识培训解析课件,