一、基本概念:
1、電池電壓:
a、開路電壓:電池在開路狀態(tài)下的端電壓。
b、工作電壓:電池接通負荷后在放電過程中顯示的電壓。工作電壓與放電條件有關(guān),放電電流越大,工作電壓越低;溫度越低,工作電壓越低。
2、電池的容量:
a、電池的理論容量:活性物質(zhì)按法拉第定律計算而得的理論值。
b、電池的實際容量:電池在一定條件下所能輸出的電量。它等于放電電流與放電時間的乘積。單位:AH。
c、電池的額定容量:按國家或有關(guān)部門頒布的標準,保證電池在一定條件下的低限度的容量。
正常情況下,三者的關(guān)系是:理論容量〉實際容量〉額定容量.
3、電池的內(nèi)阻:
電流通過電池的內(nèi)部時受到阻力,使電池的電壓降低。電池的阻不是常數(shù),因為活性物質(zhì)的組成、電解液溫度和濃度都在不斷的變化。內(nèi)阻可分為歐姆內(nèi)阻和化阻,歐姆內(nèi)阻符合歐姆定律;化電阻隨著放電流的增大而增大,但不是直線關(guān)系而是對數(shù)關(guān)系。
4、正活性物質(zhì):
正活性物質(zhì)有-PbO2和β-PbO2兩種晶型。β-PbO2具有較高的活性及利用率。-PbO2具有較好的機械強度和較大的尺寸。當(dāng)-PbO2/β-PbO2為0.8時,電池具有好的深放電能力。
二、蓄電池的相關(guān)因素
1、電池的容量
蓄電池在一定放電條件下所能給出的電量稱為蓄電他的容量,常用C表示。然而,蓄電池作為電源,由于其端電壓是一個變值,選用Ah表示蓄電池的電源特性則更為準確。
理論上,可以趨于無窮大,但實際上當(dāng)蓄電池放電電壓低于終止電壓時如果仍繼續(xù)放電,這可能會損壞蓄電池,故對t值有所限制。
在蓄電池行業(yè)中,以小時或分表示蓄電池可持續(xù)放電的時間,常見的有C24 、C20、、C10、C 8、、C 3 、C1等標稱容量值。
蓄電池容量可分為理論容量、額定容量和實際容量三種。理論容量是把活性物質(zhì)的質(zhì)量按法拉策定律計算而得到的理論值。實際容量是指蓄電池在一定條件下所能輸出的電量,它等于放電電流與放電時間的乘積,其值小于理論容量。額定容量也稱為標稱容量或保證容量,是按國家或有關(guān)部門頒發(fā)的標準,保證蓄電池在一定的放電條件下應(yīng)該放出的低限度的容量。固定型閥控式鉛酸蓄電池一般采用10小時率手放出的容量作為蓄電池的額定容量,并用來標定蓄電池的型號。
陽光10小時率蓄電池的標稱容量是電池在5℃~35℃時,按0.1C電流放電至1.8V/單格時的10小時率放電容量。 湯淺蓄電池 10小時率蓄電池的標稱容量是電池在5℃~35℃時,按0.1C電流放電至1.8V/單格時的10小時率放電容量。相應(yīng)的20小時率蓄電池的額定容量是在 5℃~35℃時,按0.05C電流放電至1.8V/單格時的20小時率放電容量。
從上面的定義中可以看出,電池的容量和溫度、放電電流、放電時間、終止電壓、內(nèi)阻、充電電壓等因素有關(guān)。
溫度越高,電池內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)相應(yīng)變快,電池容量增加,反之電池容量減小。
放電容量隨放電電流(放電率)大小變化而變化,放電電流越小,放電容量越大;放電電流越大,放電容量越小。但是電池不容許長時間小電流放電,否則板容易形成較致密的硫酸鉛層即板硫化,故小電流放電時,一要控制時間,二要提高終止電壓,以保護電池;相應(yīng)的大電池放電時,終止電壓相對較低。所謂終止電壓指蓄電池低于這一規(guī)定的電壓時蓄電池就無法正常工作的電壓。換言之,蓄電池在低于終止電壓的情況下繼續(xù)放電使用,可能會造成蓄電池永久性損壞。
放電容量和放電時間也有關(guān)系,當(dāng)放電時間大于該電池相應(yīng)的標稱時間時,放電容量大于標稱容量,相反則是小于標稱容量。
為了比較不同系列蓄電池,常用比容量的概念,即電位體積或單位質(zhì)量蓄電池所能給出的電量,分別稱為體積比容量和重量比容量,其單位分別為Ah/L(安時/升)或Ah/kg (安時/千克)。
在衡量蓄電池的指標中,蓄電他的額定電壓和額定容量是兩個常用的技術(shù)指標。例如,如德國Sonnenschein A412/100A的額定電壓為12V,德國Sonnenschein A602/3000的額定電壓為2V。
2、電池的電壓
陽光電池的稱標電壓有2V、12V,電池的基本的單元是2V。
蓄電池的開路電壓是指蓄電池在開路狀態(tài)下的端電壓。它等于蓄電池在斷路時(即沒有電流通過兩時)蓄電池的正電位與負電位之差。
充電電壓是指蓄電池在充電時外電源加在其兩端的電壓。陽光A400系列的充電電壓是2.27V,A600系列的充電電壓是2.25V,理論上達到相應(yīng)的電壓時,電池才是滿容量的。
蓄電池放電電壓又稱為蓄電他的工作電壓或負荷電壓,是指蓄電池在放電時其兩端的電壓, 放電終止電壓是蓄電池放電時電壓下降到不能再繼續(xù)放電的低工作電壓,一般規(guī)定固定型免維護蓄電池10小時率放電時單體蓄電池放電的終止電壓為1.8v(相對于單體2V蓄電池)。
3、充電
蓄電池充電有三種方式即浮充、均充、恒流。下面列出的充電參數(shù)均在溫度5℃~35℃前提下,超出此范圍有溫度補償,具體補償系數(shù)后面有講。(以下10小時率電池為例,20小時率電池的限流相應(yīng)調(diào)為0.05CA)
浮充:恒壓(湯淺2.23V)、限流(標稱是0.1CA或<0.25CA)、不限時
用該充電方式24小時可充滿電池。或充電電流<100mA時表示電池充滿。
均充:恒壓(一般設(shè)為2.35V或<2.4V)、限流(標稱是0.1CA或<0.25CA)、限時(設(shè)為10H或8H,或根據(jù)電池的實際情況設(shè)置),長期均充會使電池過充電。
恒流:恒流(<0.25CA)、不限壓、限時(因為不限壓,故在充電時需有人值班,檢查溫度,當(dāng)溫度升高時就得停止充電)
用恒流充電的一般是在實驗試里,省時,但一定得有人值班,實際操作中,我們一般用均充、浮充配合充電或只用浮充。
電池充電時,特別注意設(shè)置充電的參數(shù),如電壓,在環(huán)境溫度在5℃~35℃范圍內(nèi)時,電壓的設(shè)置好用標稱設(shè)置,以免電池過充或欠充,減短電池的使用壽命。
充電時,發(fā)現(xiàn)充電時電池電壓高到不正常的范圍,則可能會有如下原因:
一)、先查看一下充電電壓,看是否設(shè)置的電壓過高;
二)、檢查外觀,看其是否有磕壞的退跡,因為電池可能會因為有過磕碰而造成內(nèi)部電池開路;
三、須確認出現(xiàn)問題的是第幾次充電,如是次而充電電壓設(shè)置正確,外觀也是完好的,則可能是電池的質(zhì)量問題;要是不是次,而前面充電時是正常的,那么有可能是該次充電時操作失誤,造成電池內(nèi)部發(fā)生短路。
4、放電
10小時率蓄電池的標稱放電容量是電池在5℃~35℃時,放電至1.8V/單格時的10小時率放電容量。相應(yīng)的20小時率蓄電池的標稱放電容量是在相同的條件下放電20小時。
放電一般有兩個目的,一是測試電池容量,二是給電池作激活。
電池測試容量時,一般是充好電后,按標稱的參數(shù)放電,來測試電池是否滿容量。測試電池容量時,發(fā)現(xiàn)電池容量不足,或在充電時發(fā)現(xiàn)電充不進去,而造成的原因是板被硫化的,則需要通過激活板,來恢復(fù)電池容量。給長時間沒有使用也沒有維護而無法充電的電池做激活時,因板硫化,小電流無法激活板,需要先深度放電,加大電池電壓和充電電壓的電壓差,再用大電流沖擊,以激活板,這種深放電不需要按標稱放電,可用大電流短時間放電,注意不要過放電。
給電池做激活可通過上面講的反復(fù)充、放電的方式。
5、內(nèi)阻、自放電
電池都有內(nèi)阻(單位為m),是指電流通過蓄電池內(nèi)部時受到的阻力,他包括歐姆內(nèi)阻和化內(nèi)阻,化內(nèi)阻又包括電化學(xué)化內(nèi)阻和濃差化內(nèi)阻等。由于內(nèi)阻的存在,蓄電他的工作電壓總是小于蓄電他的開路電壓或電動勢。歐姆內(nèi)阻是由蓄電池構(gòu)件(如板柵、活性物質(zhì)、隔膜和電解液等)產(chǎn)生的,雖遵循歐姆定律,但也隨蓄電池荷電狀態(tài)而改變。而化內(nèi)阻則隨電流密度增加而增大,但不是線性關(guān)系。內(nèi)阻的大小是衡量一個電池質(zhì)量很重要的參數(shù),其因電池板、電解液的材質(zhì)和工藝等的不同而不同,材質(zhì)內(nèi)的雜質(zhì)越少,工藝越好,內(nèi)阻值也越小。內(nèi)阻值越小,自放電電流也越小,電池的容量越大,因為材質(zhì)內(nèi)的雜質(zhì)會和板上的活性物質(zhì)反應(yīng),減少板上的活性物質(zhì),從而影響電池容量。
質(zhì)量好的蓄電池和質(zhì)量差的蓄電池在內(nèi)阻上差別很大。質(zhì)量好的蓄電池之所以能持續(xù)大電流放電,就是因為其內(nèi)阻很小,而質(zhì)量差的蓄電池則不然。
蓄電池的自放電是指在電池板、電解液中的雜質(zhì),在正負板間形成了一個回路,這個回路就是自放電。它是蓄電池在開路擱置時的現(xiàn)象。蓄電池發(fā)生自放電將直接減少蓄電池可輸出的電量,使蓄電池容量降低。自放電的產(chǎn)生主要是由于電在電解液中處于熱力學(xué)的不穩(wěn)定狀態(tài),蓄電池的兩個電各自發(fā)生氧化、還原反應(yīng)的結(jié)果。蓄電池的自放電速率的大小是由動力學(xué)因素決定的,主要取決于電材料的特性、表面狀態(tài)以及電解液的組成、濃度和雜質(zhì)含量等,液取決于擱置的環(huán)境條件,如溫度和濕度等因素。
自放電大,內(nèi)阻增加,造成容量不足。這反應(yīng)在電池的儲存期上是明顯了。
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6、電池的均一性
電池的均一性是指一組電池內(nèi)單個電池電壓的存在范圍。
當(dāng)電池放置了一段時間后,均一性會變差,無法滿足對均一性要求高的行業(yè),需要進行激活,這是因為每個電池的內(nèi)阻不同,自放電也不同,使其放置后的容量不同,而反應(yīng)容量的是它的電壓,每個電池電壓差越大,均一性也越差。
行業(yè)間對所需電池的均一性要求不同,如電力系統(tǒng),它對電池均一性的要求是,在不充電的情況下電壓差<100mV;在充電的情況下電壓差<50 mV。而電信系統(tǒng)則是在不充電的情況下電壓差<50mV;在充電的情況下電壓差<30 mV。與UPS配套的電池沒有明確的均一性要求。
對均一性要求高的行業(yè),盡量采用同一批號的電池,以保證其均一性,因為不同的批號會因材料的配置、工藝的誤差,而使其均一性沒有同一批號的電池均一性好
7、溫度
電池?zé)o論是容量、充電、放電、儲存期、壽命等,都和環(huán)境溫度很有大的關(guān)系,溫度影響著和電池相關(guān)的每一個參數(shù)。
電池的溫度要求是5℃~35℃,超出這個范圍,溫度越高,電池內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)越快,容量越大,同時也加快了板的老化,減短了電池的壽命。
溫度和充電:充電時標稱溫度范圍是5℃~35℃,超過這個范圍,需要一個溫度補償系數(shù),每升溫1度每2V的充電電壓下調(diào)3mV;相反,每降溫1度每2V的充電電壓上調(diào)3mV,要是不做相應(yīng)的調(diào)整也會造成欠充電。
溫度和儲存期:電池儲存的溫度要求嚴,是定在25℃,溫度每升高10℃,電池的儲存期減半,相反溫度下降時,儲存期也相應(yīng)增加。這是因為溫度越高,自放電越大,內(nèi)阻增加,造成儲存容量不足。
8、壽命
電池的壽命分為設(shè)計壽命和循環(huán)壽命。電池的使用壽命和它在使用中操作是否正確,是否有維護,以及它所處環(huán)境溫度等都有關(guān)系。
設(shè)計壽命則是指從電池出廠開始計算,一般有5年、10年、15年等,就算電池生產(chǎn)后沒有使用過,到了這個年限就報廢了,而不是從用戶開始使用時計算。循環(huán)壽命又稱為使用周期,是指在一定的放電條件下蓄電池容量下降到某—規(guī)定值前所經(jīng)歷的充放電次數(shù)。電池的設(shè)計壽命還有一種計算方式是電池的放電次數(shù),電池的深循環(huán)次數(shù)是400次,或50%循環(huán)1200至2000次,只要達到這個數(shù)字,不管它的年限是否到了,該電池就得報廢了。所以我們給客戶配電池時,要放約 30%的余量,避免客戶在使用中造成深循環(huán),使實際放電量控制在電池容量的70%左右,好是50%。
三、日常維護與操作
● 放電
(1)終止電壓如下表,請注意不要使蓄電池的端子電壓低于此值。低于此值時電池就造成電池過放電,否則電池便受到損害。
(2)放電后不要放置,請立即充電。不小心過放電后,也請立即充電。
(3)電池放電時請在-15~45℃的環(huán)境下進行。
(4)允許放電電流為6CA,放電5秒以下,不要超過這個值,否則有可能損壞電池。
放電電流的大小與放電終止
電壓的關(guān)系:
放電電流(A) 單體放電終止電壓(V)
0.1C10以下或間歇放電 1.90
0.1C10或近似電流 1.80
0.16C10或近似電流 1.75
0.23C10或近似電流 1.70
注:"C10"是10小時率容量值。
●充電
(1)浮充
浮充電壓一直加在電池端子上,電壓值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):満足不了負載或使電池電壓不一致,從而使電池整組容量下降,壽命縮短。
(2)恢復(fù)充電
A、回復(fù)充電好按浮動充電來實行,如果采用均充轉(zhuǎn)浮充方法,側(cè)均充電流到達1%C10時轉(zhuǎn)為浮充電,并且均充時間不能設(shè)定;
B、充電初期的電流沒有特別規(guī)定,但好限制在0.1C~0.3C安培充電,能在25℃24小時以內(nèi)充入放電量的100%以上。
C、要使其恢復(fù)(充電量至放電量的大約105%),有必要在達到設(shè)定電壓后繼續(xù)充電24小時以上。
(3)溫度補償
當(dāng)溫度偏離25℃時,請按每變化1℃,以-3mv/單格進行修正。
(4)均衡充電
均衡充電時,使用的均充電壓為2.30-2.35V/單格。
(5)電池充電時注意事項
A、如果設(shè)定的充電電壓超過2.23V/單體,充電末期充電電流超過0.05C,會對蓄電池的外觀、性能、壽命等造成永久的劣化,所以請?zhí)貏e注意充電電壓。
B、請使用有電流下降特性的定電壓充電裝置、且充電電壓精度為2%以內(nèi)(負載變動0~100%時)的充電器。
C、浮動充電電壓在一般室內(nèi)使用溫度(5℃~35℃)時為2.23V/單體,但長時間低溫或高溫等環(huán)境下使用時,以25℃為基點,對充電電壓按 -3mV/℃ 單體進行修正較為合適。這是為防止低溫時回復(fù)充電時間的加長及高溫時過充電造成電池的劣化。特別是將蓄電池裝入電池箱內(nèi)時,電池箱內(nèi)蓄電池的周圍溫度有可能超過35℃時,為防止蓄電池的過熱腐蝕,請進行溫度調(diào)節(jié)或者給充電器增加保護機能,以使溫度升到55℃時將充電電壓下降到2.11V/單體。有關(guān)溫度修正的詳細情況,請與制造廠家聯(lián)系。
D、充電請在環(huán)境溫度-15℃~+45℃范圍內(nèi)進行。