铅酸蓄电池原理讲解课件课件精选课件.ppt

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1、关于铅酸蓄电池原理讲解课件第一页，本课件共有35页 作用：是贮存太阳能电池方阵受光照时所发出电能作用：是贮存太阳能电池方阵受光照时所发出电能并可随时向负载供电。并可随时向负载供电。太阳能光伏发电系统太阳能光伏发电系统对蓄电池的基本要求是：对蓄电池的基本要求是：使用寿命长；使用寿命长；自放电率低；自放电率低；深放电能力强；深放电能力强；充电效率高；充电效率高；少维护或免维护；少维护或免维护；工作温度范围宽；工作温度范围宽；价格低廉。价格低廉。第二页，本课件共有35页一、铅酸蓄电池的发展一、铅酸蓄电池的发展 铅酸蓄电池是铅酸蓄电池是1859年卡斯通和普朗特年卡斯通和普朗特(Gaston&Plant

2、e)发明发明的。的。他们用两片铅片作电极，中间隔以橡皮卷成的细螺旋作隔板，他们用两片铅片作电极，中间隔以橡皮卷成的细螺旋作隔板，浸在浸在10%的硫酸的硫酸(H2SO4)溶液溶液(密度密度1.06g/cm3)中，构成一个铅中，构成一个铅酸蓄电池。酸蓄电池。由于它的主要原料是铅和酸，因而称为铅酸蓄电池或简称由于它的主要原料是铅和酸，因而称为铅酸蓄电池或简称为铅蓄电池。为铅蓄电池。1906年，普朗特向法国科学院提交了一个由年，普朗特向法国科学院提交了一个由9个单体电池构成个单体电池构成的铅酸蓄电池，这是世界上第一个铅蓄电池的铅酸蓄电池，这是世界上第一个铅蓄电池普朗特电池。普朗特电池。但普朗特电池存在

3、着电极活性物质利用率低、化成时但普朗特电池存在着电极活性物质利用率低、化成时间相当长、电池放电容量不大等问题，所以没有获得工业间相当长、电池放电容量不大等问题，所以没有获得工业上的应用。上的应用。第三页，本课件共有35页 铅的氧化物和硫酸混合可制成膏剂铅的氧化物和硫酸混合可制成膏剂铅膏，涂在铅片铅膏，涂在铅片上可大大缩短化成时间，电极利用率和电池放电容量也大上可大大缩短化成时间，电极利用率和电池放电容量也大为提高。为提高。1881年，富尔年，富尔(Faure)发明了涂膏式极板，但它的一个严重发明了涂膏式极板，但它的一个严重缺陷是铅膏容易从铅板上脱落。缺陷是铅膏容易从铅板上脱落。1881年末，有

4、人提出了栅形板栅的设计，即将整体的平面铅年末，有人提出了栅形板栅的设计，即将整体的平面铅板改成多孔板栅，将铅膏塞在小孔中。这种极板在保持活性板改成多孔板栅，将铅膏塞在小孔中。这种极板在保持活性物质不脱落方面比整体平面铅板好。物质不脱落方面比整体平面铅板好。1882年，以铅锑合金年，以铅锑合金(PbSb)作板栅，增强了硬度。作板栅，增强了硬度。铅粉、铅膏、合金板栅作为现代铅酸蓄电池极板结构就铅粉、铅膏、合金板栅作为现代铅酸蓄电池极板结构就此确定下来。此确定下来。第四页，本课件共有35页 传统的浇铸方式是将熔融的铅液注入板栅模具中铸造而成。一传统的浇铸方式是将熔融的铅液注入板栅模具中铸造而成。一般

5、是一次铸成般是一次铸成2片板栅，因凝固时间长，生产效率低下。另外，片板栅，因凝固时间长，生产效率低下。另外，1mm以下的薄型板栅铸造成形有一定的难度。但这种模具也以下的薄型板栅铸造成形有一定的难度。但这种模具也有体积小、便于倒班、成本低、设计灵活等优势。有体积小、便于倒班、成本低、设计灵活等优势。板栅的制造板栅的制造第五页，本课件共有35页第六页，本课件共有35页 1910年开始，铅酸蓄电池生产得到充分发展。年开始，铅酸蓄电池生产得到充分发展。1957年原西德阳光公司制成胶体密封铅酸蓄电池并投入市场，年原西德阳光公司制成胶体密封铅酸蓄电池并投入市场，标志着实用的密封铅酸蓄电池的诞生。标志着实用

6、的密封铅酸蓄电池的诞生。原因原因：一是汽车数量的快速增长，带动了用于启动、照明：一是汽车数量的快速增长，带动了用于启动、照明和点火的蓄电池的发展；其次是电话业采用铅酸蓄电池作为和点火的蓄电池的发展；其次是电话业采用铅酸蓄电池作为备用电源，并要求安全可靠又能使用多年，使得蓄电池开始备用电源，并要求安全可靠又能使用多年，使得蓄电池开始广泛用于汽车、铁道、通信等工业。广泛用于汽车、铁道、通信等工业。1971年美国年美国Gates公司生产出玻璃纤维隔板的吸液式电池，公司生产出玻璃纤维隔板的吸液式电池，这就是阀控式密封铅酸蓄电池这就是阀控式密封铅酸蓄电池(VRLA电池电池)。VRLA电池商业化应用电池商

7、业化应用30年来，尽管出现过一些问题，如年来，尽管出现过一些问题，如漏液、早期容量损失、寿命短等，曾一度引起人们的怀漏液、早期容量损失、寿命短等，曾一度引起人们的怀疑，但经过多年的努力，其设计技术有了很大的发展，疑，但经过多年的努力，其设计技术有了很大的发展，并沿用至今。并沿用至今。第七页，本课件共有35页二、二、VRLA电池的结构和原理电池的结构和原理（一）结构（一）结构第八页，本课件共有35页负极板负极板隔隔 板板正极板正极板第九页，本课件共有35页 壳体采用耐酸、耐热和耐壳体采用耐酸、耐热和耐震的硬橡胶或聚丙稀塑料制成震的硬橡胶或聚丙稀塑料制成整体式结构，壳体内分成个整体式结构，壳体内分

8、成个互不相通的单格，每个单格内互不相通的单格，每个单格内装有极板组和电解液组成一个装有极板组和电解液组成一个单格的蓄电池。单格的蓄电池。壳体的底部有凸起的筋，壳体的底部有凸起的筋，用来支撑极板组，并使极板用来支撑极板组，并使极板上脱落下来的活性物质落入上脱落下来的活性物质落入凹槽中，防止极板短路。凹槽中，防止极板短路。壳体壳体第十页，本课件共有35页（1）极板）极板(板栅板栅):以铅锑合金为骨架，上面紧密地涂上铅膏，以铅锑合金为骨架，上面紧密地涂上铅膏，经过化学处理后，正、负极板上形成各自的活性物质，正极的经过化学处理后，正、负极板上形成各自的活性物质，正极的活性物质是活性物质是PbO2，负极

9、的活性物质是海绵铅，在成流过程，负极的活性物质是海绵铅，在成流过程中，负极被氧化，正极被还原，负极板一般为深灰色，正中，负极被氧化，正极被还原，负极板一般为深灰色，正极板为暗棕色。极板为暗棕色。（2）隔板：隔板有水隔板、玻璃纤维隔板、微孔橡胶隔板、）隔板：隔板有水隔板、玻璃纤维隔板、微孔橡胶隔板、塑料隔板等，隔板的作用是储存电解液，气体通道，使正、塑料隔板等，隔板的作用是储存电解液，气体通道，使正、负极间的距离缩到最小而互不短路；隔板可以防止极板的弯负极间的距离缩到最小而互不短路；隔板可以防止极板的弯曲和变形，防止活性物质的脱落，要起到这些作用，就要求曲和变形，防止活性物质的脱落，要起到这些作

10、用，就要求隔板具有高度的多孔性、耐酸、不易变形、绝缘性能要好，隔板具有高度的多孔性、耐酸、不易变形、绝缘性能要好，并且有良好的亲水性及足够的机械强度。并且有良好的亲水性及足够的机械强度。（二）主要零部件及作用（二）主要零部件及作用第十一页，本课件共有35页（3）电解液：铅酸蓄电池一律采用硫酸电解质，是电化学反）电解液：铅酸蓄电池一律采用硫酸电解质，是电化学反应产生的必需条件。应产生的必需条件。对于胶体蓄电池，还需要添加胶体，以便与硫酸凝胶形成胶对于胶体蓄电池，还需要添加胶体，以便与硫酸凝胶形成胶体电解质，此时硫酸不仅是反应电解质，还是胶体所需的凝胶体电解质，此时硫酸不仅是反应电解质，还是胶体所

11、需的凝胶剂。一定浓度的硫酸配比一定浓度的硅凝胶，即成为软固体状剂。一定浓度的硫酸配比一定浓度的硅凝胶，即成为软固体状的硅胶电解质。碱性蓄电池的电解液是的硅胶电解质。碱性蓄电池的电解液是2240浓度的氢氧浓度的氢氧化钾溶液。化钾溶液。（4）电池槽及槽盖：蓄电池外壳，它为整体结构，壳内由隔壁）电池槽及槽盖：蓄电池外壳，它为整体结构，壳内由隔壁分成三格或六格互不相通的单格；其底部有突起的肋条，用来搁分成三格或六格互不相通的单格；其底部有突起的肋条，用来搁置极板组；肋条间的空隙用来堆放从极板上脱落下来的活性物质，置极板组；肋条间的空隙用来堆放从极板上脱落下来的活性物质，以防止极板短路。槽的厚度及材料直

12、接影响到电池是否鼓胀变形。以防止极板短路。槽的厚度及材料直接影响到电池是否鼓胀变形。外壳材料一般是用橡胶或工程塑料，如外壳材料一般是用橡胶或工程塑料，如PVC或或ABS槽盖。槽盖。第十二页，本课件共有35页（三）基本反应原理（三）基本反应原理 当用连有电流计的导线连接两极时，当用连有电流计的导线连接两极时，可以观察到三个重要的现象：可以观察到三个重要的现象：Zn棒逐渐溶解，铜棒上有气体溢出，棒逐渐溶解，铜棒上有气体溢出，导线中有电流流过导线中有电流流过此反应的实质是：此反应的实质是：ZnZn2+2e-(氧化反应氧化反应)2H+2e-(还原反应还原反应)H2组成蓄电池需要有两个条件：组成蓄电池需

13、要有两个条件：一是必须把化学反应中失去电子的过程一是必须把化学反应中失去电子的过程(氧化过程氧化过程)和得到电和得到电子的过程子的过程(还原过程还原过程)分割在两个区域进行；分割在两个区域进行；二是物质在进行转变的过程中，电子必须通过外线路。二是物质在进行转变的过程中，电子必须通过外线路。第十三页，本课件共有35页铅酸蓄电池的工作原理：铅酸蓄电池的工作原理：包括放电过程和充电过程。包括放电过程和充电过程。(1)放电过程放电过程负极板负极板:一方面铅板有溶于电解液的倾向，因此有少量铅一方面铅板有溶于电解液的倾向，因此有少量铅进入溶液生成进入溶液生成Pb2+(被氧化被氧化)而在极板带负电；另一方面

14、，而在极板带负电；另一方面，由于由于Pb2+带正电荷，极板带负电荷，正、负电荷又要相互带正电荷，极板带负电荷，正、负电荷又要相互吸引，这时吸引，这时Pb2+离子又有沉附于极板的倾向。这两者达到动态离子又有沉附于极板的倾向。这两者达到动态平衡时，负极板相对于电解液具有负电位，其电极电位约为平衡时，负极板相对于电解液具有负电位，其电极电位约为-0.1V。Pb2+和电解液中解离出来的和电解液中解离出来的SO42-发生反应，生成发生反应，生成PbSO4，且，且PbSO4的溶的溶解度很小，所以生成后从溶液中析出，解度很小，所以生成后从溶液中析出，附着在电极上，反应式为：附着在电极上，反应式为：2H2SO

15、44H+2 SO42-Pb-2e-Pb2+Pb2+SO42-PbSO4第十四页，本课件共有35页 正极放电时有少量正极放电时有少量PbO2进入电解液与进入电解液与H2O发生作用，生发生作用，生成成Pb(OH)4；而它不稳定，又很快电解成为；而它不稳定，又很快电解成为Pb4+和和OH-，Pb4+沉附在正极板上，使正极板具有正电位，达到动态平沉附在正极板上，使正极板具有正电位，达到动态平衡时，其电极电位约为衡时，其电极电位约为+2.0V。PbO2+2H2OPb(OH)4Pb4+4OH-Pb(OH)4Pb2+SO42-PbSO4电解液中存在的电解液中存在的H+和和SO42-在电场的作用下分别移向电池

16、在电场的作用下分别移向电池 当当Pb4+沉附到正极板上时，这时通过外线路来的沉附到正极板上时，这时通过外线路来的2个电子被个电子被Pb4+俘获，生成俘获，生成Pb2+又与电解液中的又与电解液中的SO42-发生反应，变为发生反应，变为PbSO4，这些，这些PbSO4以固体形式被吸附在正极板上。以固体形式被吸附在正极板上。的正负极，在电池内部产生电流，形成的正负极，在电池内部产生电流，形成回路，使蓄电池向外持续放电。所以正回路，使蓄电池向外持续放电。所以正极上的反应为：极上的反应为：H+OH-H2OPb4+2e-Pb2+第十五页，本课件共有35页 放电过程是化学能变成电能的过程，这时正极的活性物质

17、放电过程是化学能变成电能的过程，这时正极的活性物质PbO2变为变为PbSO4，负极的活性物质海绵铅变为，负极的活性物质海绵铅变为PbSO4，电解液，电解液中中H2SO4分子不断减少，逐渐消耗生成分子不断减少，逐渐消耗生成H2O，H2O分子相应增加，分子相应增加，电解液的相对密度降低。电解液的相对密度降低。所以放电过程总的反应所以放电过程总的反应PbO2 +2H2SO4 +PbPbSO4 +2H2O +PbSO4(2)充电过程：充电过程：即将电能变成化学能。即将电能变成化学能。充电时，负极板上的充电时，负极板上的PbSO4进人溶进人溶液，解离成液，解离成Pb2+与与SO42-。电解液中的。电解液

18、中的H2O解离成解离成H+与与OH-。在负极上，充。在负极上，充电时负极板上的电时负极板上的Pb2+这时获得两个电子，这时获得两个电子，被还原成被还原成Pb(以海绵状固态析出以海绵状固态析出)，这时，这时电解液中的电解液中的H+移向负极，在负极附近与移向负极，在负极附近与SO42-结合成结合成H2SO4。正极活性物正极活性物负极活性物负极活性物负极生成物负极生成物正极生成物正极生成物电解液电解液电解液生成物电解液生成物第十六页，本课件共有35页PbSO4Pb2+SO42-负极反应为：负极反应为：PbPb2+2e-H2SO42H+SO42-正极板上的正极板上的Pb2+在外电源作用下被氧化，失去两

19、个电子变为在外电源作用下被氧化，失去两个电子变为Pb4+，它又与，它又与OH结合生成结合生成Pb(OH)4，然后又分解为，然后又分解为PbO2和和H2O，而，而SO42-离子移向正极与离子移向正极与H+结合生成结合生成H2SO4PbSO4Pb2+SO42-Pb2+-2e-Pb4+Pb4+4OH-Pb(OH)4PbO2+2H2OPb(OH)4H2SO42H+SO42-第十七页，本课件共有35页所以充电过程总的反应所以充电过程总的反应 充电过程中，正、负极板上的有效物质逐渐恢复，充电过程中，正、负极板上的有效物质逐渐恢复，电解液电解液H2SO4比重逐渐增加，所以从比重升高的数值也可以比重逐渐增加，

20、所以从比重升高的数值也可以判断它充电的程度。电解液中，正极不断产生游离的判断它充电的程度。电解液中，正极不断产生游离的H+和和SO42-，负极不断产生，负极不断产生SO42-，在电场的作用下，在电场的作用下，H+向负极向负极移动，移动，SO42-向正极移动，形成电流。向正极移动，形成电流。2H2O2H2+O2 到充电终期，到充电终期，PbSO4绝大部分反应为绝大部分反应为PbO2和海绵状和海绵状Pb，如继续充电，就要引起水的分解，正极放出，如继续充电，就要引起水的分解，正极放出O2，负极放出，负极放出H2PbO2 +2H2SO4 +PbPbSO4 +2H2O +PbSO4正极物质正极物质负极物

21、质负极物质负极生成物负极生成物正极生成物正极生成物电解液电解液电解液生成物电解液生成物第十八页，本课件共有35页三、铅酸蓄电池制造的工艺流程三、铅酸蓄电池制造的工艺流程按化成方式的不同，将电池工艺流程分为生极板系列电池按化成方式的不同，将电池工艺流程分为生极板系列电池和熟极板系列电池。其中熟极板系列需要进行槽式化成，和熟极板系列电池。其中熟极板系列需要进行槽式化成，即将极板放在专门的化成槽中，多片正、负极板相间连接，即将极板放在专门的化成槽中，多片正、负极板相间连接，灌入电解液，与直流电源连接，进行充放电化成。生极板灌入电解液，与直流电源连接，进行充放电化成。生极板不需要专门的化成槽，而是将生

22、极板装配成极群组装入电不需要专门的化成槽，而是将生极板装配成极群组装入电池壳内，灌满电解液，通电进行化成。池壳内，灌满电解液，通电进行化成。生极板的化成工艺流程，避免了生极板在槽化成中化成时析出气生极板的化成工艺流程，避免了生极板在槽化成中化成时析出气体携带酸雾造成的环境污染，同时也减少了化成后的洗涤干燥等体携带酸雾造成的环境污染，同时也减少了化成后的洗涤干燥等工序，相对于槽化成工艺有明显的优越性。但对于高型蓄电池工序，相对于槽化成工艺有明显的优越性。但对于高型蓄电池(800Ah以上的电池以上的电池)，由于极板比较高而厚，采用内化成工艺，由于极板比较高而厚，采用内化成工艺极板较难化透，容量往往

23、不合格，因此还是采用槽化成工艺。极板较难化透，容量往往不合格，因此还是采用槽化成工艺。第十九页，本课件共有35页第二十页，本课件共有35页四、铅酸蓄电池的分类、命名和一些常用术语四、铅酸蓄电池的分类、命名和一些常用术语(一一)铅酸蓄电池的分类铅酸蓄电池的分类1按照电解液数量和电池槽结构分为传统开口铅酸蓄电池和阀按照电解液数量和电池槽结构分为传统开口铅酸蓄电池和阀控式密封铅酸蓄电池。前者为开口半密封式结构，电解液是处于控式密封铅酸蓄电池。前者为开口半密封式结构，电解液是处于富液状态，使用过程中需要加水调节酸密度。后者为全密封式结富液状态，使用过程中需要加水调节酸密度。后者为全密封式结构，电解液为

24、贫液状态，使用过程中不需要进行加水或加酸维护，构，电解液为贫液状态，使用过程中不需要进行加水或加酸维护，简称简称VRLA电池。电池。2按照电池的用途分为循环使用电池和浮充使用电池。按照电池的用途分为循环使用电池和浮充使用电池。浮充电池主要是后备电池。循环和启动使用的电池有铁路浮充电池主要是后备电池。循环和启动使用的电池有铁路电池、汽车电池、太阳能蓄电池、等类型。电池、汽车电池、太阳能蓄电池、等类型。3按照电池的使用环境分为移动型电池和固定型电池。固定按照电池的使用环境分为移动型电池和固定型电池。固定型电池主要用于后备电源，广泛用于邮电、电站和医院等型电池主要用于后备电源，广泛用于邮电、电站和医

25、院等,主主要是密封型要是密封型VRLA电池和传统富液电池。移动型电池主要有内电池和传统富液电池。移动型电池主要有内燃机车用电池、铁路客车用电池、摩托车用电池、电动汽车等。燃机车用电池、铁路客车用电池、摩托车用电池、电动汽车等。第二十一页，本课件共有35页(二二)蓄电池的命名方法、型号组成及其代表意义蓄电池的命名方法、型号组成及其代表意义代号代号汉字汉字全称全称G固固固定型固定型F阀阀阀控式阀控式M密密密封密封J胶胶胶体胶体D动动动力型动力型N内内内燃机车用内燃机车用T铁铁铁路客车用铁路客车用D电电电力机车用电力机车用3 G F M 500固固定定型型阀阀控控式式密密 封封500A.h三个单三个

26、单体体6V6 G F M J 100固固定定型型阀阀控控式式密密 封封100A.h六个单六个单体体12V胶胶体体第二十二页，本课件共有35页(三三)蓄电池的常用术语蓄电池的常用术语1、蓄电池容量、蓄电池容量完全充电后放电到规定的终止电压时所能给出的电量。完全充电后放电到规定的终止电压时所能给出的电量。符号：符号：C2、放电率、放电率以某电流放电到规定的终止电压时所经历的时间以某电流放电到规定的终止电压时所经历的时间标识：标识：20h、10h、5h、3h、1h、0.5hC20=100Ah放电电流为放电电流为5A启动型，以启动型，以20h率标定，表示率标定，表示C2020h放电率放电率例：例：C=

27、120Ah固定型，以固定型，以10h率标定，表示率标定，表示C10第二十三页，本课件共有35页3、终止电压、终止电压 电池放电时电压下降到不宜再放电时电池放电时电压下降到不宜再放电时(至少能再反复充至少能再反复充电使用电使用)的最低工作电压。的最低工作电压。一般的终止电压为一般的终止电压为1.80V单体。单体。5、循环寿命、循环寿命蓄电池经历一次充电和放电，称为一次循环蓄电池经历一次充电和放电，称为一次循环(一个周期一个周期)。在一定放电条件下，电池使用至某一容量规定值之前，电在一定放电条件下，电池使用至某一容量规定值之前，电池所能承受的循环次数，称为循环寿命。池所能承受的循环次数，称为循环寿

28、命。4、放电深度（、放电深度（DOD）指蓄电池放出的容量占该电指蓄电池放出的容量占该电池额定容量的比值。池额定容量的比值。17%25%浅循环浅循环30%50%中等循环中等循环60%80%深循环深循环第二十四页，本课件共有35页6、电池内阻、电池内阻欧姆内阻：欧姆内阻：主要由电极材料、隔膜、电解液、接线柱。主要由电极材料、隔膜、电解液、接线柱。等构成，也与电池尺寸、结构及装配有关。等构成，也与电池尺寸、结构及装配有关。极化内阻：极化内阻：电池放电或充电过程中两电极进行化学反电池放电或充电过程中两电极进行化学反应时极化产生的内阻。应时极化产生的内阻。内阻严重影响电池工作性能，因而愈小愈好。内阻严重

29、影响电池工作性能，因而愈小愈好。第二十五页，本课件共有35页(四四)VRLA电池分类电池分类AGM电池：电池：主要采用主要采用AGM(玻璃纤维玻璃纤维)隔板，电解液被吸隔板，电解液被吸附在隔板孔隙内。附在隔板孔隙内。GEL电池：电池：主要是采用主要是采用PVCSiO2隔板，电解质为已经凝隔板，电解质为已经凝胶的胶体电解质。胶的胶体电解质。第二十六页，本课件共有35页第二节第二节 铅酸蓄电池的一般设计铅酸蓄电池的一般设计一、板栅设计一、板栅设计在正负极活性物质、电解液、板栅体积或质量之间作出分在正负极活性物质、电解液、板栅体积或质量之间作出分配和平衡。配和平衡。比质量：比质量：比体积：比体积：最

30、佳最佳0.350.6小于小于1.0g/cm2第二十七页，本课件共有35页二、电池容量设计二、电池容量设计1、厚度的选择、厚度的选择2、单片电极板容量经验公式、单片电极板容量经验公式涂膏式极板在涂膏式极板在1.3g/cm3电电解液中经验公式解液中经验公式C极板容量，极板容量，Ahb极板宽度，极板宽度，mmh极板高度，极板高度，mm极板厚度，极板厚度，mm根据所需功率与时间确定容量根据所需功率与时间确定容量第二十八页，本课件共有35页三、电解液浓度和用量计算三、电解液浓度和用量计算 电解液密度太低，电池容量降低；电解液密度太高，则板栅更电解液密度太低，电池容量降低；电解液密度太高，则板栅更容易被腐

31、蚀。容易被腐蚀。VRLA通常在设计时充电态酸密度为通常在设计时充电态酸密度为1.2801.310g/cm3。硫酸密度为硫酸密度为1.22g/cm3时，即质量百分比浓度为时，即质量百分比浓度为30，电导率，电导率最高，最高，酸的体积通常大于隔板孔体积与干充电状态正、负极活性物酸的体积通常大于隔板孔体积与干充电状态正、负极活性物质的孔体积之和的质的孔体积之和的80。能灌酸的空间有限，因此采用比富液电池密度高的酸能灌酸的空间有限，因此采用比富液电池密度高的酸.AGM隔板中含有隔板中含有5的憎水剂，保证即使有自由酸存在，隔板的憎水剂，保证即使有自由酸存在，隔板仍保持仍保持10孔不被淹没，作为氧气传输的

32、通道。孔不被淹没，作为氧气传输的通道。第二十九页，本课件共有35页第三节第三节 目前存在的问题目前存在的问题一、目前存在的主要问题一、目前存在的主要问题（一）水损失（一）水损失1、原因：、原因：氧复合不能达到氧复合不能达到100%；安全阀失效或频繁开启，向外排气导致失水；安全阀失效或频繁开启，向外排气导致失水；电池泄漏和外壳材料选择不当导致水的渗透；电池泄漏和外壳材料选择不当导致水的渗透；正极板栅的腐蚀而导致水的转化。正极板栅的腐蚀而导致水的转化。2、后果：、后果：电池会因水损失干涸而失效，严重影响寿命。电池会因水损失干涸而失效，严重影响寿命。第三十页，本课件共有35页（二）负极硫酸化（二）负

33、极硫酸化 铅酸蓄电池在正常工作中，负极板上铅酸蓄电池在正常工作中，负极板上PbSO4颗粒小，充电时很颗粒小，充电时很容易恢复为绒状铅。容易恢复为绒状铅。在充电不足或经常进行深度放电，成了难以还原的大颗粒硫酸在充电不足或经常进行深度放电，成了难以还原的大颗粒硫酸铅，称为硫酸盐化。铅，称为硫酸盐化。内阻大大增加，甚至电池失效。内阻大大增加，甚至电池失效。（三）早期容量损失（三）早期容量损失主要表现为主要表现为:电池在使用期间，过早的出现容量衰退，使电池不电池在使用期间，过早的出现容量衰退，使电池不能继续使用，并且在一般充电制度下容量难以恢复。能继续使用，并且在一般充电制度下容量难以恢复。3种模式：

34、突然容量损失种模式：突然容量损失(PCI-1)，慢慢容量损失，慢慢容量损失(PCL-2)和负极和负极无法再充电无法再充电(PCL-3)。第三十一页，本课件共有35页PCL-1:表现为电池在最初的表现为电池在最初的1050次循环内，电池性能快速次循环内，电池性能快速下降从而引起容量突然下降。解决了板栅与活性物质之间的下降从而引起容量突然下降。解决了板栅与活性物质之间的结合力和导电性，就解决了结合力和导电性，就解决了PCL-1。主要解决途径：板栅与活性物质之间的结合力和导电性。主要解决途径：板栅与活性物质之间的结合力和导电性。PCL-2:认为正极的导电性限制了电池容量。认为正极的导电性限制了电池容

35、量。这是由于在循环使用过程中正极这是由于在循环使用过程中正极PbO2的膨胀而引起活性的膨胀而引起活性物质颗粒之间连接的破坏，从而影响导电性。物质颗粒之间连接的破坏，从而影响导电性。放电越深越快，放电速率越大，活性物质膨胀和容量损放电越深越快，放电速率越大，活性物质膨胀和容量损失的趋势就越大。失的趋势就越大。PCL-3：负极再充电不足导致负极板底部硫酸盐化，从而影：负极再充电不足导致负极板底部硫酸盐化，从而影响负极导电与单体电池电压。响负极导电与单体电池电压。这是一种仅在这是一种仅在VRLA电池才有的早期容量损失模式，一般电池才有的早期容量损失模式，一般在在200250个循环时发生。个循环时发生

36、。第三十二页，本课件共有35页预防预防PCL可采取措施可采取措施:(1)高温、高湿固化正极板，形成高温、高湿固化正极板，形成4PbOPbSO4铅膏。铅膏。(2)在电池充电放电过程中采取高倍率充电。在电池充电放电过程中采取高倍率充电。(3)在正板栅合金中加入添加剂在正板栅合金中加入添加剂Sn、Sb或活性物质中加入或活性物质中加入SnSO4和和Sb2O3化合物。化合物。加入加入SnSO4和和Sb2O3活性物质更易于生成凝胶区。活性物质更易于生成凝胶区。Sn、Sb加入板栅铸造，可改善界面的电导率，同时也改善板加入板栅铸造，可改善界面的电导率，同时也改善板栅的机械性能。栅的机械性能。(4)在极板制造和

37、电池运行中，通过制造工艺形成合适的在极板制造和电池运行中，通过制造工艺形成合适的腐蚀层结构。腐蚀层结构。第三十三页，本课件共有35页(四四)板栅的腐蚀板栅的腐蚀 在过充电状态下，正极由于析氧反应，水被消耗，在过充电状态下，正极由于析氧反应，水被消耗，H+浓度增加，板栅腐蚀加速。浓度增加，板栅腐蚀加速。板栅腐蚀使电池的容量降低，最后失效。板栅腐蚀使电池的容量降低，最后失效。在遭受腐蚀的同时板栅产生变形，甚至于个别筋条断裂，在遭受腐蚀的同时板栅产生变形，甚至于个别筋条断裂，最终导致整个电池损坏。最终导致整个电池损坏。减缓正极板栅的腐蚀方法：减缓正极板栅的腐蚀方法：(1)增加正极板栅的厚度。增加正极

38、板栅的厚度。(2)采用良好的合金材料。采用良好的合金材料。(3)在电池设计上采用玻璃棉紧装配等结构，防止板栅延伸变在电池设计上采用玻璃棉紧装配等结构，防止板栅延伸变形，提高板栅的机械支撑力。形，提高板栅的机械支撑力。第三十四页，本课件共有35页(五五)热失控热失控是指蓄电池在恒压充电时充电电流和电池温度发生一种累是指蓄电池在恒压充电时充电电流和电池温度发生一种累积性的增强作用，并逐步损坏蓄电池。积性的增强作用，并逐步损坏蓄电池。热量来源热量来源:其内部存在氧循环，即氧与负极反应形成氧化其内部存在氧循环，即氧与负极反应形成氧化铅的过程是一个放热反应；且散热条件差。铅的过程是一个放热反应；且散热条

39、件差。为避免热失控，应注意如下问题：为避免热失控，应注意如下问题：(1)通过适当的设计避免热失控。例如电池灌酸量的设计一通过适当的设计避免热失控。例如电池灌酸量的设计一般要能达到般要能达到14mL(Ah)。(2)改进安装设计，改善电池与环境媒介的热更换。改进安装设计，改善电池与环境媒介的热更换。(3)选择合适排气阀的开阀压力，使析出气体适当排出，以减选择合适排气阀的开阀压力，使析出气体适当排出，以减少电池内部的热积累。少电池内部的热积累。(4)按照温度变化进行温度补偿性充电。通过降低充电电流，氧气按照温度变化进行温度补偿性充电。通过降低充电电流，氧气流也降低。流也降低。第三十五页，本课件共有35页