通信用VRLA电池的技术与维护优秀PPT.ppt
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1、一、一、VRLA电池在通信电源系统中的作用电池在通信电源系统中的作用后备电源,包括直流供电系统和后备电源,包括直流供电系统和UPS系统系统滤波滤波调整系统电压调整系统电压一、一、VRLA电池在通信电源系统中的作用电池在通信电源系统中的作用二、通信电源系统中所用铅酸蓄电池的类型二、通信电源系统中所用铅酸蓄电池的类型固定型防酸隔爆式铅酸蓄电池(固定型防酸隔爆式铅酸蓄电池(GF电池)电池)固定型阀控密封铅酸蓄电池(固定型阀控密封铅酸蓄电池(VRLA)AGM阴极吸取式(贫液式)阴极吸取式(贫液式)GEL胶体式胶体式德国阳光公司德国阳光公司OPzV隆源双登富思特隆源双登富思特GFMJ三、三、VRLA电池
2、的工作原理电池的工作原理正极放电反应正极放电反应反应反应1中等当量中等当量H和电子分别来自电解质溶液和板和电子分别来自电解质溶液和板栅界面,栅界面,称为双注入过程称为双注入过程双注入过程双注入过程1.PbO22H+2ePb(OH)22.Pb(OH)2+H2SO4PbSO4+2H2O三、三、VRLA电池的工作原理电池的工作原理负极放电反应负极放电反应PbH2SO4-PbSO42H+2e电池内气体的产生电池内气体的产生过充电过充电正极板栅腐蚀正极板栅腐蚀自放电自放电H2OH21/2O2四、四、VRLA电池的关键技术电池的关键技术氧复合原理氧复合原理四、四、VRLA电池的关键技术电池的关键技术 过过
3、充充(正(正极)极)H2O O2扩扩 散散 充电充电 (负(负极)极)PbSO4 Pb +(O2)同同H2SO4反应反应 反反应应 PbO 氧循环原理图氧循环原理图(GasRecombination)(HH2 2 OO 1 1 1/2 2 2 O O O2 2 2 HH2 2 OO)四、四、VRLA电池的关键技术电池的关键技术高孔隙率的高孔隙率的 AGM AGM 隔板,为隔板,为O2O2的复合供应通道的复合供应通道电池极群的紧装配,预压缩技术装配压在电池极群的紧装配,预压缩技术装配压在40406OKpa 6OKpa 高纯度的板栅合金,提高析氢过电位高纯度的板栅合金,提高析氢过电位开、闭压牢靠的
4、平安阀开、闭压牢靠的平安阀 开阀压:开阀压:101049Kpa49Kpa 闭阀压:闭阀压:1 1 10Kpa10Kpa恒压限流的充电方式恒压限流的充电方式定量灌酸,贫液设计定量灌酸,贫液设计GF GF 电池的缺点电池的缺点VRLA电池与防酸隔爆式电池与防酸隔爆式(GF)电池的比较)电池的比较流淌电解液流淌电解液不密封不密封充放电析出酸雾,污染充放电析出酸雾,污染环境及腐蚀设备环境及腐蚀设备需常常补加酸和水需常常补加酸和水不能卧放不能卧放占地面积大,须与通讯占地面积大,须与通讯设备、开关电源隔离放设备、开关电源隔离放置。置。内阻小,超细玻璃棉内阻小,超细玻璃棉隔板吸取电解液,具隔板吸取电解液,具
5、有有9393以上的孔隙率以上的孔隙率其中其中1010左右作为左右作为O2O2的复合通道。的复合通道。AGM AGM 技术特点技术特点五、五、VRLA电池的两大类技术电池的两大类技术VRLA电池的两大类技术电池的两大类技术AGM AGM 技术技术GelGel技术(胶体技术)特点技术(胶体技术)特点VRLA电池的两大类技术电池的两大类技术内阻较大,SiO2胶体吸取电解液,胶体的微裂纹作为O2的复合通道,运用初期有酸雾逸出。GelGel技术(胶体技术)技术(胶体技术)VRLA电池的两大类技术电池的两大类技术六、六、VRLA电池的电特性电池的电特性开路电压开路电压工作电压工作电压终止电压终止电压容量容
6、量理论容量理论容量实际容量实际容量额定容量额定容量放电制度放电制度放电倍率放电倍率运用寿命运用寿命浮充寿命浮充寿命循环寿命循环寿命六、六、VRLA电池的电特性电池的电特性充电特性充电特性浮充充电浮充充电六、六、VRLA电池的电特性电池的电特性充电特性充电特性快速充电快速充电最大充电电流最大充电电流0.2C10A均衡充电均衡充电均充电压设定为均充电压设定为2.35V/单体单体(25)。充电最大充电最大电电流为流为0.25C10A六、六、VRLA电池的电特性电池的电特性放电特性放电特性不同倍率的放电特性曲线不同倍率的放电特性曲线六、六、VRLA电池的电特性电池的电特性高倍率放电特性高倍率放电特性不
7、同倍率放电容量不同倍率放电容量放电率放电率给出的容量(给出的容量(25)10小时率放电小时率放电100%C10小时率放电小时率放电55%C10六、六、VRLA电池的电特性电池的电特性温度与容量的关系温度与容量的关系六、六、VRLA电池的电特性电池的电特性浮充特性浮充特性VLRA电池不同温度时的浮充电压电池不同温度时的浮充电压环境温度(环境温度()浮充电压(约浮充电压(约V0.01V/单体)单体)0102.3111152.2816252.2526302.2331352.2136402.20六、六、VRLA电池的电特性电池的电特性浮充电压与寿命的关系浮充电压与寿命的关系不同浮充电压下不同浮充电压下
8、VRLA电池寿命与温度的关系电池寿命与温度的关系1、电池的均一性问题、电池的均一性问题七、七、VRLA电池的失效模式电池的失效模式1 1、板栅的腐蚀与增长、板栅的腐蚀与增长板板栅栅腐腐蚀蚀是是VRLA电电池池失失效效的的重重要要缘缘由由,无无论论是是在在开开路路状状态态,还还是是在在浮浮充充状状态态或或是是充充放放电电状状态态,板板栅栅都都存存在在被被腐腐蚀蚀的的现现象象。特特殊殊是是在在过过充充放放电电状状态态下下,正正极极由由于于析析氧氧反反应应,水水被被消消耗耗,浓浓度度增增加加,导导致致正正极极旁旁边边酸酸度度增增高高,板板栅栅腐腐蚀蚀加加速速,假假如如电电池池运运用用不不当当,长长期
9、期处处于于过过充充放放电电状状态态,那那么么很很快这些电池的容量降低,最终失效。快这些电池的容量降低,最终失效。正正极极板板栅栅在在遭遭遇遇腐腐蚀蚀的的同同时时产产生生变变形形,使使板板栅栅尺尺寸寸线线性性增增大大,甚甚至至于于个别筋条断裂,最终导致整个电池的损坏。个别筋条断裂,最终导致整个电池的损坏。针针对对正正极极板板栅栅存存在在着着腐腐蚀蚀和和变变形形的的必必定定性性,我我们们实实行行以以下下技技术术措措施施减减缓正极板栅的腐蚀和增长,保证电池的运用寿命。缓正极板栅的腐蚀和增长,保证电池的运用寿命。(1增加正极板栅的厚度,保证增加正极板栅的厚度,保证VRLA电池板栅的工作年限。电池板栅的
10、工作年限。(2接受更耐腐蚀的板栅合金材料,耐腐蚀性好,抗蠕变强度也明显增加。接受更耐腐蚀的板栅合金材料,耐腐蚀性好,抗蠕变强度也明显增加。(3在在电电池池设设计计上上接接受受玻玻璃璃棉棉隔隔板板紧紧装装配配或或胶胶体体电电介介质质使使电电极极承承受受压压力力,提高板栅的机械支撑力。提高板栅的机械支撑力。1、电池的均一性问题、电池的均一性问题七、七、VRLA电池的失效模式电池的失效模式VRLA电池失水途径有三:电池失水途径有三:(1)氧复合无效导致失水。保持低电压充电可削减失水现象。但再充电过程太长。充电氧复合无效导致失水。保持低电压充电可削减失水现象。但再充电过程太长。充电效率低,或较高电池加
11、速充电,可造成明显失水现象。效率低,或较高电池加速充电,可造成明显失水现象。(2)通过电池槽、盖渗漏。容器渗水取决于材料的性质和厚度,电池四周大气的相对湿通过电池槽、盖渗漏。容器渗水取决于材料的性质和厚度,电池四周大气的相对湿度也有影响。常用电池槽材料为度也有影响。常用电池槽材料为ABS,PP,PVC,各有优缺点。,各有优缺点。PVC强度低,但强度低,但氧气保持量最大;氧气保持量最大;ABS硬度最大,氧气保持量优于硬度最大,氧气保持量优于PP;PP的水蒸气渗透率小于的水蒸气渗透率小于ABS。(3)板栅腐蚀造成失水。板栅腐蚀造成失水。板栅合金腐蚀的微电池反应为:板栅合金腐蚀的微电池反应为:2 2
12、、失水、失水2H+2e H2Pb(合金)2e+H2SO4 PbSO4+2H+1、电池的均一性问题、电池的均一性问题七、七、VRLA电池的失效模式电池的失效模式3 3、负极硫酸盐化、负极硫酸盐化铅铅蓄蓄电电池池长长期期处处于放于放电电状状态态或放或放电电后不后不刚刚好充好充电长电长期期搁搁置。置。长长期充期充电电不足,整不足,整组电组电池中的落后池中的落后电电池。池。在部分荷在部分荷电电状状态态下的循下的循环环运行使运行使负负极极产产生生严严峻硫酸峻硫酸盐盐化,在化,在沟通供沟通供电电状况比状况比较恶较恶劣的偏劣的偏远远通通讯讯机站机站常常常常进进行深度放行深度放电电(电电池池电压电压放放电电至
13、至1.75V-1.80V)1、电池的均一性问题、电池的均一性问题七、七、VRLA电池的失效模式电池的失效模式4 4、热失控、热失控(1)当电流流过具有确定阻值的导体时,放出的热量遵循焦耳楞次定律:当电流流过具有确定阻值的导体时,放出的热量遵循焦耳楞次定律:Q=0.24I2Rt处处于于正正常常足足够够电电状状态态的的电电池池,其其内内阻阻微微小小,如如GFMZ500电电池池,其其内内阻阻约约为为0.2m,浮浮充充电电流流约约0.4A,放放出出的的热热量量很很少少。处处于于异异样样状状态态的的VRLA的的电池,电池,DmcMenamin通过测电池的电导,发觉内阻很大,电池发热。通过测电池的电导,发
14、觉内阻很大,电池发热。()GF型型铅铅酸酸蓄蓄电电池池由由于于在在正正负负极极板板间间充充溢溢了了液液体体,无无间间隙隙,所所以以在在充充电电过过程程中中正正极极产产生生的的氧氧气气不不能能达达到到负负极极,从从而而负负极极未未去去极极化化,较较易易产产生生氢氢气气,伴伴同同氧氧气气逸逸出出电电池池,VLRA电电池池由由于于氧氧复复合合,反反应应为为放放热热反反应应,充充电过程中电过程中VLRA电池产生热量多于电池产生热量多于GF型铅酸蓄电池。型铅酸蓄电池。1、电池的均一性问题、电池的均一性问题七、七、VRLA电池的失效模式电池的失效模式防止热失控的措施防止热失控的措施实行恒压限流的充电方式,
15、防止电池的过充电,开关电源设实行恒压限流的充电方式,防止电池的过充电,开关电源设置的均充电压值和浮充电压值不能高于厂家所规定的数值。置的均充电压值和浮充电压值不能高于厂家所规定的数值。另外在电池设计和制造中尽量减小电阻的内阻,如正负极间另外在电池设计和制造中尽量减小电阻的内阻,如正负极间距要小,电池要紧装配等。距要小,电池要紧装配等。1、电池的均一性问题、电池的均一性问题七、七、VRLA电池的失效模式电池的失效模式5 5、早期容量损失、早期容量损失(Premature Capacity Premature Capacity LossLoss)VLRA电池的早期容量损失(电池的早期容量损失(PC
16、L)是指电池初期进行容量)是指电池初期进行容量循环时,每经过一次充放电循环,容量下降明显,严峻时容循环时,每经过一次充放电循环,容量下降明显,严峻时容量下降达以上。在实际运用时可以发觉电池在运用较短量下降达以上。在实际运用时可以发觉电池在运用较短时间(远远低于设计寿命),电池容量已下降至额定时间(远远低于设计寿命),电池容量已下降至额定容量一下,经解剖,电池内部板栅活性物质、隔板表面完好,容量一下,经解剖,电池内部板栅活性物质、隔板表面完好,这种现象就是早期容量损失。这种现象就是早期容量损失。1、电池的均一性问题、电池的均一性问题七、七、VRLA电池的失效模式电池的失效模式早期容量损失的三种现
17、象早期容量损失的三种现象1、电池的均一性问题、电池的均一性问题七、七、VRLA电池的失效模式电池的失效模式解决解决 PCL PCL1 1的措施的措施 在在Pb-Ca含量中添加其他元素如含量中添加其他元素如Sn、Ag、稀土元素、稀土元素Se等,可等,可以改善界面的腐以改善界面的腐蚀层电蚀层电阻阻铸铸造成的板造成的板栅栅在在经过经过一次一次辊压辊压,提高其致密性和抗蠕,提高其致密性和抗蠕变变性能,性能,使使电电池的充池的充电电接受接受实实力大力大为为改善。改善。1、电池的均一性问题、电池的均一性问题七、七、VRLA电池的失效模式电池的失效模式主要方法主要方法 解决解决PCLPCL2 2的措施:抑制
18、正极活性物质膨胀的措施:抑制正极活性物质膨胀)接受回弹性好的优质)接受回弹性好的优质AGM隔板;隔板;)接受高温高湿固化,形成)接受高温高湿固化,形成4BS为主,经化成后的正极活性为主,经化成后的正极活性物质为物质为PbO2)将组装压力增加至将组装压力增加至40KPa以上,使隔板保持对正极活性物以上,使隔板保持对正极活性物质质的压力;的压力;1、电池的均一性问题、电池的均一性问题七、七、VRLA电池的失效模式电池的失效模式解决解决PCLPCL3 3的措施的措施PCL-是负极的影响,这是由于是负极的影响,这是由于VLRA电池假如长期使负极充电池假如长期使负极充电不足,导致负极底部电不足,导致负极
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