鉛酸電池調(diào)研報告

1、蓄電池的充放電控制策略1.1蓄電池的充放電曲線通常，鉛酸蓄電池在一定電流和溫度下進行充電和放電時，都是用曲線來表示電池的端 電壓，以及電解液的濃度和溫度隨時間的變化。這些曲線成為電池的特性曲線。特性曲線因 電池極板種類不同而有差異，在出廠說明書中，廠家均會給出產(chǎn)品充放電曲線。1.1.1放電曲線放電之前活性物質(zhì)微孔中的流酸濃度與極板外主體溶液濃度相同，電池的開路電壓與此 濃度對應(yīng)。放電一開始，活性物質(zhì)表面處（包括孔內(nèi)表面）的硫酸被消耗，酸濃度立即下 降，而硫酸由主體溶液向電極表面的擴散是緩慢的過程，不能立即補償所消耗的硫酸，故活 性物質(zhì)表面處的硫酸濃度繼續(xù)下降，而決定電極電勢數(shù)值的正是活性物質(zhì)表

2、面處的硫酸濃 度，結(jié) 果導(dǎo)致電池端電壓明顯下降，見圖1-1曲線OE段。圖1.1鉛酸蓄電池充放電池電壓變化 隨著活性物質(zhì)表面處硫酸濃 度的繼續(xù)下降，與主體溶液之間的濃度差加大，促進了硫酸向電極表面的擴散過程，于是活 性物質(zhì)表面與微孔內(nèi)的硫酸得到補充。在一定的電流放電時，在某一段時間內(nèi)，單位時間消 耗的硫酸量大部分可由擴散的硫酸予以補充，所以活性物質(zhì)表面處的硫酸濃度變化緩慢，電 池端電壓比較穩(wěn)定。但是由于硫酸被消耗，整體的硫酸濃度下 降，又由于放電過程中活性物 質(zhì)的消耗，其作用面積不斷減少，真實電流密度不斷增加，超 電勢也不斷加大，故放電電壓隨 著時間還是緩慢的下降，見曲線EFG段。隨著放電繼續(xù)進

3、行，正負(fù)極活性物質(zhì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徙U，并向活性物質(zhì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩?鉛，并向活性物質(zhì)深處擴展。硫酸鉛的生成使活性物質(zhì)的空隙率降低，加劇了硫酸向微孔內(nèi) 部擴散的困難，硫酸鉛的導(dǎo)電性不良，電池內(nèi)阻增加，這些原因最后導(dǎo)致在放電曲線的G點 后，電池端電壓急劇下降，達到所規(guī)定的放電終止電壓。一般在高倍率、低溫條件下放電時，放電終止電壓規(guī)定得低一些。1）鉛酸蓄電池放電速率與終止電壓關(guān)系表：（環(huán)境溫度：25。0放電速率0.1C0.2C0.6C3C5C終止電壓（V ）1.91.71.61.51.32）松下鉛酸蓄電池放電電流與終止電壓的關(guān)系:1.1.2充電曲線在充電開始時，由于硫酸鉛轉(zhuǎn)化為 PbO2和Pb，有h2s

4、o4生成，因此活性物質(zhì)表面h2so4 濃度迅速增大，電池端電壓沿著OA急劇上升，見圖1.1。當(dāng)達到A點后，由于擴散，活性物質(zhì)表面及微孔內(nèi)的硫酸濃度不再急劇上升，端電壓的上升較為緩慢（ABC）,這樣活性物質(zhì) 逐漸從硫酸鉛轉(zhuǎn)化為二氧化鉛和鉛，活性物質(zhì)的空隙也逐漸擴大，空隙率增加。隨著充電的 進行，逐漸接近電化學(xué)反應(yīng)的終點，即充電曲線的C點。當(dāng)極板上所存硫酸鉛不多，通過硫 酸鉛的溶解提供電化學(xué)氧化和還原所需的Pb2+極度缺乏時，反應(yīng)的極化增加，在正極上的副 反應(yīng)，即析氧過程大約在輸入電量70%時優(yōu)先發(fā)生，充電曲線上端電壓明顯增加，當(dāng)充入電 量達90%以后，負(fù)極上的副反應(yīng)，即析氫過程發(fā)生，這時電池的端

5、電壓達到 D點，兩極上大 量析出氣體，進行水的電解過程，端電壓又達到新的穩(wěn)定值。1.2運行方式 根據(jù)使用要求所需電壓和電流，可將同型號蓄電池串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)組成蓄電 池組。蓄電池組一般有3種方式運行：充放電制（或稱循環(huán)使用），定期浮充制和連續(xù)浮充制。1.2.1充放電制（循環(huán)制）充放電制多用于移動型，小容量便攜式蓄電池；如蓄電池車用等；或用于裝有兩組相同 型號的固定型蓄電池組：一組使用，一組備用；這樣使用，因為電池經(jīng)常進行全充電和全放 電，電池的壽命較短。1.2.2連續(xù)浮充制連續(xù)浮充制也叫全浮充制。這種運行制度是將蓄電池組和整流器設(shè)備并接在負(fù)載回路上。 平時用電設(shè)備所需電流全部由整流設(shè)備供給。

6、蓄電池保持少量的充電電流，并在負(fù)載上只起 平滑作用。當(dāng)市電停電或整流設(shè)備出故障時，才啟用蓄電池對負(fù)荷供電。1.2.3定期浮充制（涓流充電）定期浮充制也叫半浮充制，是一種定期將直流電源設(shè)備（如整流器）和蓄電池并聯(lián)供電 的工作方式。部分時間由蓄電池供電，部分時間由整流設(shè)備供電，并補充蓄電池組已放出的 容量及自放電損失的容量。1.3蓄電池的充電充電是蓄電池日常維護管理的重要工作，傳統(tǒng)的充電方式可分為恒流充電或 恒壓充電及其變形。1.3.1恒流充電充電時自始至終以恒定不變的電流進行充電。恒流充電方式的不足是，開 始充電階段電流過小，在充電后期充電電流又過大，能耗高，充電效率低。免維護的電池不宜使用此方

7、法。1.3.2恒壓充電此法是每只單體電池均以某恒定電壓進行充電。因此，充電初期電流相當(dāng)大，隨著充電進行，電流逐漸減小，在充電末期只有很小的電流通過，這樣在充電過程中就不必調(diào)整電流。 其缺點是：（1）在充電初期，如果蓄電池放電深度過深，充電電流會很大；（2）若充電電壓選的過低，后期充電電流又過小，充電時間過長；（3）蓄電池端電壓很難補償，充電過程中 對落后電池的完全充電也很難完成。恒壓充電一般應(yīng)用在電池組電壓較低的場合。1.3.3恒壓恒流充電為了補救恒壓充電的缺點，廣泛采用恒壓限流的方法。在充電初期先以 0.4CA以下的小 電流充電，當(dāng)電池電壓升至一定時，才開始恒壓充電。1.3.4三段式充電bi

8、tten第一階段：回充電池的90%以上容量 首先限流充電，充電電流規(guī)格依客戶需求，以所使用 電池的0.07C0.15C進行充電，當(dāng)電池電壓達到14.05V/6cell后，進入第二階段。第二階段：會充電池的90%100%的10%容量及均化串聯(lián)電池容量 保證串聯(lián)電池組的每一 個電池都充飽。每一周期為：高電壓（14.05V14.7V/ 6 cell），充電1min后，再以低電壓（13.5V 0.1V/ 6 cell）充電1min，進行360個周期循環(huán)后進入第三階段。第三階段：維持電池90%以上容量恒定電壓(13501V/6 cell )維持電池容量，電池在135V/6cell浮充8星期后 容量仍維持

9、99%以上。1.3.5快速充電兩階段電壓充電，先以變化的充電電壓充電，此時充電電流較大，當(dāng)檢測到充電電流低 于一定值時，以恒定的電壓充電。這種充電方法可以防止過充。1.3.6智能充電智能充電就是動態(tài)跟蹤電池可接受的充電電流，應(yīng)用du / dt技術(shù)。充電系統(tǒng)由充電電 機和被充 電電池組成二元閉環(huán)回路，充電機根據(jù)電池的狀態(tài)確定充電工藝參數(shù)，充電電流從 始至終處在 電池的可接受充電電流曲線附近，使電池幾乎在無氣體析出的條件下充電，做到 既節(jié)約用電又 對電池?zé)o損傷。對于鉛酸蓄電池，在充電后期dU / dt很小。愈是充電完全，dU /dt就愈小，只要確定了 皿值，充電的深度就基本確定。這樣來判斷終止充電

10、的條件是比較科學(xué)的。 dU /dt防止充電過程出現(xiàn)熱失控為了杜絕熱失控的發(fā)生，要采用相應(yīng)的措施。充電設(shè)備應(yīng)有溫度補償功能或能限流；嚴(yán)格控制安全閥的質(zhì)量，不可失靈，以使電池內(nèi)部氣體正常排出；蓄電池要設(shè)置在通風(fēng)良好的位置，排列不可過于緊密，單體電池間間距為510mm(1)(2)( 3)松下鉛酸蓄電池的充電特性松下蓄電池恒壓充電的特性曲線：為佳；3.1松下SLA電池的充電方法和應(yīng)用充電方法正常充電6小時或以上，恒壓控制兩階段恒壓控制恒流控制循環(huán)使用控制電壓：7.25V7.45V/6V 電池14.5V14.9V/12V電池充電初始電流：0.4CA或以下涓流使用控制電壓：6.8V 6.9V/6V電池13

11、.6V13.8V/12V 電池充電初始電流最大 0.15CA.浮充使用控制電壓：6.8V6 9V/6V電池13.6V13.8V/12V 電池恢復(fù)充電充電電流小 于 0.1CA3.1. 1松下鉛酸蓄電池充電中的注意事項：在恒壓充電中（循環(huán)使用）：初始電流必須小于 0.4CA 電流。 在恒壓充電中（涓流使用）：初始電流必須小于 0. 1 5CA 。 3.1.2松下鉛酸蓄電池充電電壓與溫度的關(guān)系補償電壓與溫度的曲線關(guān)系浮充電壓應(yīng)一直加在電池端子上，25。時，浮充電壓2.23V/cell浮充電壓過高或過低對電池的影響如下：長時間過高(過充電)：縮短壽命長時間過低(充電不足)：滿足不了負(fù)載或者使電池電壓

12、不一致，從而使電池組容量下 降，縮短電池壽命；恢復(fù)充電恢復(fù)充電使用2.23V/cel1充電電壓，初始充電電流限制在O.1C 0.25CA ； 溫度補償當(dāng)溫度不是25時，請按每變化1C，以-3mV/ce11進行修正；充電中的注意事項如果充電末期電流超過0.05CA，可能對電池外觀和壽命造成永久性損壞，請?zhí)貏e注意 充電電壓；充電時間充電時間與電池的放電深度有關(guān)，完全充電的時間可以大致估算：當(dāng)充電電流0.25CA或者更大，充電時間二電池容量/充電初始電流+(35)h；當(dāng)充電電流025CA以下，充電時間二電池容量/充電初始電流+ ( 6 10)h；(C )充電溫度 充電時環(huán)境溫度范圍：0C 40C；充

13、電時最適宜的環(huán)境溫度：5 C 35C；溫度低時，充電可能不完全；溫度高時，充電電池可能損毀；4.蓄電池串并聯(lián)41蓄電池的串聯(lián)容量不等的蓄電池串聯(lián)使用時，在放電時，在相同的放電條件下，容量 比較小的蓄電池 其放電深度比較深，其放電結(jié)束電壓也比較低；在浮充條件下，電池電壓低 的蓄電池容量充 不滿，因此，容量比較小的蓄電池容量相對進一步減少；如此惡性循環(huán)，容量較小的蓄電池 容易過早失效。蓄電池串聯(lián)成高電壓時使用時，由于個別電池容量差異比較大或者使用率比較高，容易 造成個別電池過早失效的情況，為了防止此類情況發(fā)生，禁止將不同容量和電壓等級的蓄電 池串聯(lián)使用，禁止將電池組中的個別電池作為其他用途；使用過

14、程中，如果出現(xiàn)電池不均衡 情況時，(12V的各電池單元之間的端電壓判別超過1V左右；)應(yīng)進行均衡充電，以彌補落 后電池的差異。4.2蓄電池的并聯(lián) 容量相等內(nèi)阻不等的兩組電池，并聯(lián)恒壓充電，當(dāng)出現(xiàn)恒壓低壓充電時， 在相同的時間內(nèi)，兩組蓄電池充入的容量是不相等的，因此，等容量但內(nèi)阻不等的兩組電池 并聯(lián)使用進行低壓恒壓充電，無法使并聯(lián)的兩組電池同時達到真正的飽和狀態(tài)。等容量的幾組電池不宜長期并聯(lián)使用。當(dāng)兩組電池并聯(lián)用低壓恒壓充電后，由于內(nèi)阻大 的那組電池出現(xiàn)了負(fù)充電，而充電所謂終了后，就有兩組電池的不等電動勢，艮o r02，U01寸，則Z2 Z10，以上證明當(dāng)容量相等內(nèi)阻不等的兩組電池放電時，內(nèi)阻小的電池不僅要對負(fù)載放電，而且要對內(nèi)阻大的電池組充電，無疑在放電初期內(nèi)，內(nèi)阻 小的電池組負(fù)擔(dān)加重，另一方面，當(dāng)放電到兩組電池端壓相等時，而內(nèi)阻大的電池也消耗了 內(nèi)阻較小的電池的容量，由此可見，內(nèi)阻較大的電池的利用率遠(yuǎn)不及內(nèi)阻較小電池的利用率 高。并聯(lián)電池長時間擱置有增大電池內(nèi)耗的可能性，若并聯(lián)兩組或多組，電池較長時間不使 用時，這些電池將從兩方面耗能，一方面是電池自放電，另一方面，當(dāng)兩組電池并聯(lián)時就組 成電池內(nèi)部的放電回路。兩組或兩組以上的蓄電池長期并聯(lián)，不但會造成電池的充電不足，還 會造成電池內(nèi)耗的增加。多組蓄電池組并聯(lián)時，由于每組蓄電池的內(nèi)阻可能不一樣或者蓄電