《蓄电池培训》PPT课件.ppt
《《蓄电池培训》PPT课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《蓄电池培训》PPT课件.ppt(114页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、蓄电池修复技术 培训讲座 合肥佳联蓄能技术有限公司 二00九年十月,前 言 一.蓄电池的市场状况 二.蓄电池对环境的影响 三.政府对环保的重视和政策,一.蓄电池的市场状况(1).中国是全球蓄电池的产销大国.每年产销量达一亿只多只(2).由于蓄电池的基本特性.加之用户的使用条件和维护方法 不善.蓄电池的使用寿命都在12年就进入报废期(3).美日等发达国家很早就开始从事铅酸蓄电池的复原处理 和 回收再利用.从业人员近百万人.年创利近千亿美金,二.蓄电池对环境的影响(1).铅是重金属对人类环境有着极大的危害,如:一只五号 电池可以将五平方米的土地污染达五十年之久(2).国际巴塞尔公约将其列为主要污染
2、物之一,三.政府对环保的重视和政策(1).2007年4月28日国务院召开全国节能减排工作电视电话 会议,动员和部署加强节能减排工作.确保“十一五”期间单 位国内生产总值能耗降低20左右、主要污染物排放总量 减少10(2).我国在2003年10月,发布了废电池污染防治技术政策,鼓 励废电池再生技术的开发应用,第一章、蓄电池的分类 一、按电解质的化学性可分为二大类 1、酸性蓄电池 2、碱性蓄电池,二、酸性蓄电池又分为四类 1、免维护蓄电池简称AGM属贫液式蓄电池 2、普通蓄电池简称VRLA属富液式蓄电池 3、干荷蓄电池:它的全称是干式荷电铅酸蓄电池 4、凝胶蓄电池简称GEL属富液式蓄电池,1、免维
3、护蓄电池简称AGM属贫液式蓄电池 AGM采用吸附式玻璃纤维棉(Absorbed Glass Mat)作隔膜,电解液 吸附在极板和隔膜中,电解液的消耗量非常小,电池内无流动的电 解液,电池可以立放工作,也可以卧放工作,在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。它还具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点.使用寿命一般为普通蓄电池的两倍。市场上的免维护蓄电池也有两种:第一种在购买时一次性加电解液以后使用中不需要维护(添加补充液);另一种是电池本身出厂时就已经加好电解液并封死,用户根本 就不能加补充液。(如:通信、汽车等小电流充电的电瓶),2、普通蓄电池简称VRLA属富液式蓄电池 普通蓄电池的极板是由铅和铅
4、的氧化物构成,电解液是硫酸 的水溶液。它的主要优点是电压稳定、价格便宜;缺点是比能低(即每公斤蓄电池存储的电能)、使用寿命短和日常维护 频繁。(如:叉车、牵引车等大电流充电的电瓶),3、干荷蓄电池:它的主要特点是负极板有较高的储电能力,在完全干燥状态下,能在两年内保存所得到的电量,使用时,只需加入电解液,等过2030分钟就可使用。(目前应用量还比较少),4、凝胶蓄电池简称GEL属富液式蓄电池 它的主要特点是电解质为凝胶(GEL)SiO2作凝固 剂,电解液吸附在极板和胶体内,一般立放工作,电解 质浓度均匀,不存在酸分层现象;酸浓度低,对极板腐 蚀弱;无内部短路。热容量大,热消散能力强,能避免 一
5、般蓄电池易产生的热失控现象,使用寿命长和日常无 须维护。(进口电瓶、价值高、用量比较少,不能进行 修复),第二章、铅酸蓄电池的结构原理 一、铅酸蓄电池的结构组成 二、铅酸蓄电池的结构示意图,一、铅酸蓄电池的结构组成1、极板骨架主要有两种(筛网状的合金丝的骨架);2、正极板:3、负极板:4、隔板:5、电解液:6、正负接线桩头 7、外壳 8、溢气阀:,1、极板骨架主要有两种 一是采用铅、锑、锡、铜、镉、硫等合金制造,简称铅锑合金(栅架上的锑会污染负极板上的海绵状纯铅,减弱了完全充电后蓄 电 池内的反电动势,造成水的过度分解,大量氧气和氢气分别从正.负极板上逸出,使电解液减少。如:叉车、牵引车等使用
6、的蓄电瓶)二是采用铅、钙、锡、铝等合金制造,简称铅钙合金(钙代替 锑,具有内阻小、低温起动性能好、充电时产生的水分解量少蒸发 量低,释放出来的硫酸气体也很少,对接线桩头、电线腐蚀少。如:通信、汽车等使用的蓄电瓶),2、正极板 是在合金丝的筛网状的骨架上涂敷(或者轧制)活性 物质形成的:正极板上的活性物质是二氧化铅(PbO2);每格蓄电池由N片正极板组成。3、负极板 是在合金丝的筛网状的骨架上涂敷(或者轧制)活性 物质形成的:负极板上的活性物质是绒状铅(Pb)也 称做海绵状铅,负极还添加了少量的硫酸钡、炭黑、木 素等膨胀剂;每格蓄电池由N+1片负极板组成。,4、隔板:每一个正、负极板之间都隔着多
7、孔的超细纤维物质(也有使用二氧化硅胶物质填充的),其中吸附着稀硫酸(H2SO4)电解液,这个纤维物质(或硅胶物质)是电 化学反应过程中液相传输和气相传输的通道,它和正、负极板群被紧密地装配在一起,形成一个2V的电池单 体,每格蓄电池由2N片隔板组成。,5、电解液:是以化学纯硫酸(H2SO4)与蒸馏水(H2O也称做去离子水和纯水)配制而成。电解液密度一般为(硫酸与水的体积比是1:2.7)。,在配制电解液时应注意以下事项:、要用无色透明的化学纯硫酸(俗称充电用硫酸),严禁使用含 杂质较多的工业硫酸。、要用纯净的蒸馏水,严禁使用含有害杂质的河水、井水、矿泉 水、自来水、及饮用纯净水等。、要在清洁耐酸
8、的陶瓷容器内配制,不要使用不耐温的玻璃容 器,以免被硫酸和水混合时所产生的高温炸裂。,、配制前按所需电解液的比重,先算出蒸馏水与硫酸的比例。配 制时,必须将硫酸缓慢地倒入水中,并用玻璃棒搅拌。千万不要将 水倒入硫酸中,以免强烈的化学反应飞溅出硫酸伤人。配好的电解 液要待温度低于30时,再倒入蓄电池中。、贮存电解液要放在清洁有盖的容器中,不能使用金属或带金属 盖的容器。使用前应先用玻璃棒将电解液搅拌均匀。,温度的变化,电解液的比重也要发生改变 在25时,电解液的比重不变,每上升或下降1,电解液比重减少或增加710E-4(0.0007)。所以,在测量电解液比重时应根据实际温度进行修正;因此,在测量
9、比重的同时,必须测量温度,测温时,请使 用棒状酒精温度计。,温度与比重的关系 该温度t时所测之比重为St,换算标准温度25时之比重S25 S25=St+0.0007(t-25)St=S25-0.0007(t-25)S25.为换算成25时的比重 St.为t时所测之比重 t.为测得电解液之实际摄氏温度 例如:25时比重为1.280 在15时应变成(15-25=1.28+0.007 在35时应变成(35-25=1.28-0.007,6、正负接线桩头;又称为接线端子,多采用铜件焊接到 正负极板,裸露在壳外的部分采用螺纹和穿孔并接或柱 状焊接,一般用红色表示正极,黑色或蓝色表示负极。7、外壳:有聚丙烯(
10、PP)、丙烯酸苯乙烯共聚物(AS)和丙烯酸丁二烯苯乙烯共聚物(ABS)制成。8、溢气阀:为单向阀,由硅橡胶制造。,二、铅酸蓄电池的结构示意图,蓄电池型号解释,第三章、铅酸蓄电池的工作原理 铅酸蓄电池是由正极板(PbO2)及负极板(Pb)浸到电解液(稀硫酸)中组成的,正极板和负极板与电解液形成各自的半电池。在各自的半电池构造里正极板具有正电势、负极板具有负电势。基本单电池可以看作上述两个半电池按正极板-电解液电解液-负极板组合而成,正、负相对电势为2V,这是电化学的基本原理;所以,铅酸蓄电池单格额定电压为2.0V,在充、放电过程中,则正负极及电解液即会发生如下的变化(正极)(电解液)(负极)放电
11、PbO2+2H2SO4+Pb-PbSO4+2H2O+PbSO4(二氧化铅)(硫酸)(海绵状铅)(硫酸铅)(水)(硫酸铅)(正极)(电解液)(负极)充电PbSO4+2H2O+PbSO4-PbO2+2H2SO4+Pb(硫酸铅)(水)(硫酸铅)(二氧化铅)(硫酸)(海绵状铅),一、放电中的化学变化 在放电过程中,通过放电回路正极板上的二氧化铅得到电子,负极板上的铅失去电子,分别产生二价铅(Pb2+)并且与电解液中的硫酸作用,在各自极板上沉淀为硫酸铅(PbSO4);析出的氧离子和氢离子化和成水。随着放电的进行,电解液浓度下降,正、负极板上的硫酸铅逐渐积累。当这个过程发展到一定的程度,放电极化现象越来越
12、重,正极板的电势越来越趋向于负,负极板电势越来越趋向于正,电解液中硫酸的密度越来越低,电池的电压低到终止电压,放电就必须终止,二、充电中的化学变化 在充电过程中,溶液中的二价铅离子将电子传给外电路氧化为正四价铅(Pb4+),同时电解液水(HO2)中的氧离子和正四价铅进入正极板 的二氧化铅晶格。由于溶液中的二价铅被消耗,于是正极板上的硫酸铅 不断溶解,二氧化铅不断生成;负极板上的硫酸铅先溶解成二价铅和硫 酸根(SO4),二价铅接受充电回路传来的电子在负极板上还原成铅。同时电解液中留下的氢和硫酸根合成硫酸。随着充电的进行,极板上的 硫酸铅逐步溶解,电解液浓度不断提高。当这个过程进行到一定程度,充电
13、极化现象越来越重,正、负极板先后分别析出氧和氢,充电电流越 来越多的产生水分解,电解液中硫酸密度越来越高,正极板电势趋向最 正,负极板电势趋向最负,电池电压不断升高,最终恢复到上述充满电 的状态。,三、铅酸蓄电池充、放电原理示意图,四、极板及化合物物质的构成示意图-表示极板骨架-表示铅粉和二氧化铅粉-红点表示硫酸铅结晶-白点表示膨胀剂(硫酸钡、木素、碳黑等),第四章、电池容量(Ah)的含义 蓄电池的额定容量用C表示,单位是安时(Ah),它是放电电流安培(A)和放电时间小时(h)的乘积。由于对同一个电池采用不同的放电参数所得出的Ah是不同的,为了便于对电池容量进行描述、测量和比较,必须事先设定统
14、一的条件。实践中,电池容量被定义为:用设定的电流把电池放电至设定的电压所给出的电量。也可以说电池容量是:用设定的电流把电池放电至设定的电压所经历的时间和这个电流的乘积。,蓄电池的放电率:最常见的有20小时、10小时时率、电动车专用电池为2小时率,写做C20、C10和C2,其中C代表电池容量,后面跟随的数字表示该类电池以某种强度的电流放电到设定电压的小时数。于是,用容量除小时数即得出额定放电电流。也就是说,容量相同而放电时率不同的电池,它们的标称放电电流却相差甚远。,比如:一个电动自行车用的电池容量10Ah、放电时率为2小时,写做10Ah2,它的额定放电电流为10(Ah)/2(h)=5A;而一个
15、汽车启动用的电池容量为54Ah、放电时率为20小时,写做54Ah20,它的额定放电电流仅为54(Ah)/20(h)=2.7A!换一个角度讲,这两种电池如果分别用5A和2.7A的电流放电,则应该分别能持续2小时和20小时才下降到设定的电压。,放电率与容量的关系:,上述所谓设定的电压是指终止电压(单位V)。终止电压可以简单的理解为:放电时电池电压下降到不至于造成损坏的最低限度值。终止电压值不是固定不变的,它随着放电电流的增大而降低,同一个蓄电池放电电流越大,终止电压可以越低,反之应该越高。也就是说,大电流放电时容许蓄电池电压下降到较低的值,而小电流放电就不行,否则会造成损害。,电池在工作中的电流强
16、度还常常使用倍率来表示,写做NCh。N是一个倍数,C代表容量的安时数,h 表示放电时率规定的小时数。在这里h的数值仅作为提示相关电池是属于那种放电时率,所以在具体描述某个时率的电池时,倍率常常写成NC的形式而不写下标。倍数N乘以容量C就等于电流A。比如20Ah电池采用0.5C倍率放电,0.520=10A。换一个角度举例:某汽车启动蓄电池容量54Ah,测得输出电流为5.4A,那么它此时的放电倍率N为5.4/54=0.1C。,下图是某20小时率的电池产品在不同放电倍率下的终止电压和放电时间的关系,这些数值对通常的铅酸蓄电池具有代表性。,单体电瓶放电率与电压、时间的关系如图,第五章、比重与电压、容量
17、的关系 一、电解液比重与电池容量的大致对应关系 比重(25)残余容量(%)1.28 100 1.23 75 1.17 50 1.12 25 1.05 0 比重每降低0.01时,残余容量大致要下降5%,二、电解液比重与电池电压的相互关系(例)1.23+0.84=2.07 比重+定数=电压,第六章、铅酸蓄电池的失效模式 由于极板的种类、制造条件、使用方法有差异,最终导致蓄电池失效的原因各异。归纳起来,引起铅酸蓄电池的失效有内在和外在两大因素,一、内在因素有七种情形 1、正、负极骨架的腐蚀变形 2、正极板活性物质脱落、软化 3、不可逆硫酸盐化 4、早期容量失效 5、热失控 6、负极汇流排的腐蚀 7、
18、隔膜穿孔造成短路,1、正、负极板栅的腐蚀变形 目前生产上使用的正、负极板骨架合金有二大类四小类:一是铅锑系列,分为:高锑合金,锑的含量在4%-7%质量分数 低锑合金,锑的含量在1%-2%质量分数 超低锑合金;锑的含量低于1%质量分数 这些合金中都含有锡、铜、镉、硫等变型晶剂 二是铅钙系列,实际为铅-钙-锡-铝四元合金,钙的含量在0.06%-0.10%质量分数。,上述合金铸成的正极板骨架,在蓄电池充电过程中都会被氧化成硫酸铅和二氧化铅,最后导致丧失支撑活性物质的作用而使电池失效;或者由于二氧化铅腐蚀层的形成,使铅合金产生应力,使骨架长大变形,这种变形超过4%时将使极板整体遭到破坏,活性物质与骨架
19、接触不良而脱落,或在汇流排处短路。,2、正极板活性物质脱落、软化。除骨架长大引起活性物质脱落之外,随着充放电反复进行,二氧化铅颗粒之间的结合也变的松驰、软化,从骨架上脱落下来。骨架的制造、装配的松紧和充放电条件等一系列因素,都对正极板活性物质的软化、脱落有影响。,3、不可逆硫酸盐化。蓄电池过放电并且长期在放电状态下贮存时,其负极板将形成较多的粗大的硫酸铅结晶体,此现象称为不可逆硫酸盐化。轻微的不可逆硫酸盐化,尚可用一些方法使它恢复;严重时,则电极失效,充不进电。,4、早期容量失效有三类(1)、第一类早期容量损失 铅酸蓄电池容量突然损失的主要原因是阻挡层。由于Pb-Ca-Sn-Al合金再生缺陷和
20、半导体效应,正极活性物质与骨架间形成了单项导电的阻挡层,导电层组成成分较为复杂并具有半导体特性的晶体,对温度极为敏感,通过对腐蚀层的研究,改进了电池的合金和铅膏添加剂等半导体掺杂制造工艺,其原理是半导体晶体对纯度极为敏感这一原理,一个ppm的掺杂能增加103的电导率,通过合理的掺杂工艺,这种失效模式基本上解决。,(2)、第二类早期容量损失 铅酸蓄电池容量缓慢损失的主要原因并不是通常所见的板栅腐蚀硫酸盐化或活性物质软化脱落等,而是由于多孔活性物质膨胀引起颗粒之间互相隔绝,受温度影响很大,由PbO2PbSO4,软化过程中膨胀收缩,引起的正极活性物松软和极板结构的不可逆损坏,逐渐软化脱落。造成正极板
21、以较低的速度损失容量。,(3)、第三类早期容量损失 铅酸蓄电池无法充电的主要原因是由于负极添加剂的活性降低或损失,而使充电困难,充电接受能力差,再充电不足,从而导致负极板底部1/3处硫酸盐化而造成的。,5、热失控 一是蓄电池在充放电过程中一般都产生热量。充电时正极产生的氧到达负极,与负极的绒面铅反应时会产生大量的热,如不及时导走就会使蓄电池温度升高。蓄电池若在高温环境下工作,其内部积累的热量就难以散发出去,就可能导致蓄电池产生过热、水损失加剧,内阻增大,更加发热,产生恶性循环,逐步发展为热失控,二是对于少维护电池,要求充电电压不超过单格2.4V。在实际使用中,由于使用了不匹配的充电器或使用的充
22、电器调压装置失控,充电电压过高,从而充电电流过大,产生的热将使电池电解液温度升高,导致电池内阻下降;内阻的下降又加强了充电电流。电池的温升和电流过大互相加强,最终不可控制,使电池变形、开裂而失效。虽然热失控不是铅酸蓄电池经常发生的失效模式,但也屡见不鲜。使用时应对充电电压过高、电池发热的现象予以注意。,6、负极骨架及汇流排的腐蚀一般情况下,负极骨架及汇流排不存在腐蚀问 题,但在阀控式密封蓄电池中,当建立氧循环时,电池上部空间基本上充满了氧气,汇流排又多少为 隔膜中电解液沿极耳上爬至汇流排。汇流排的合金 会被氧化,进一步形成硫酸铅,如果汇流排焊条合 金选择不当,汇流排有渣夹杂及缝隙,腐蚀会沿着
23、这些缝隙加深,致使极耳与汇流排脱开,负极板失 效。,7、隔膜穿孔造成短路。由于隔膜物质的降解老化穿孔,活性物 质的脱落膨胀使两极连接,或充电过程中生 成枝晶穿透隔膜等引起内部短路。深放电之 后的蓄电池,其吸附式隔板易出现铅绒或弥 散型沉淀,或形成枝晶,导致正负极板微短 路,使电池失效。,二、外在因素 1、放电深度 2、充电程度 3、温度的影响 4、硫酸浓度的影响 5、放电电流量的影响,1、放电深度 放电深度即使用过程中放电到何种程度开始停止。100%深度指放出全部容量。铅酸蓄电池寿命受放电深度影响很大。放电时生成硫酸铅,充电时又恢复为二氧化铅,硫酸铅的摩尔体积比二氧化铅大,则放电时活性物质体积
24、膨胀。若1摩尔二氧化铅转化为1摩尔硫酸铅,体积增加95%。这样反复收缩和膨胀,就使二氧化铅粒子之间的相互结合逐渐松驰,易于脱落。若1摩尔二氧化铅的活性物质只有20%放电,则收缩、膨胀的程度就大大降低,结合力破坏变缓慢,因此,放电深度越深,其循环寿命越短。,2、充电程度 过充电时有大量气体析出,这时正极板活性物质遭受气体的冲击,这种冲击会促进活性物质脱落;此外,正极板栅合金也遭受严重的阳极氧化而腐蚀,所以电池过充电时会使应用期限缩短。,3、温度的影响 铅酸蓄电池寿命随温度升高而延长。在10-35间,每升高1,大约增加5-6个循环;在35-45之间,每升高1可延长寿命25个循环以上;高于50则因负
25、极硫化容量损失而降低寿命。电池寿命在一定温度范围内随温度升高而增加,是因为容量随温度升高而增加。如果放电容量不变,则在温度升高时其放电深度降低。,(1)、在常温下10h-20h率放电时,电池容量受限于正极,在低温(-15以下)和高倍率(1h率以上)放电时电池容量受限于负极,低温大电流放电或受高温影响负极极易发生钝化,其原因是放电过程中有大量的离子要在很短时间内进入酸液,而形成晶核需要一些时间,这样在电极表面的呈现过大的饱和度,与正常放电电流密度相比就能够形成数量多而尺寸小的晶核,使得电极表面变成孔隙小的致密层,阻碍放电反应的继续进行,类似于部分放电量消耗于这种硫酸铅盐层上。,(2)、高温促使负
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 蓄电池培训 蓄电池 培训 PPT 课件
链接地址:https://www.31ppt.com/p-5600754.html