閥控式鉛酸蓄電池的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

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1、1993 2)箔電池39閥控式鉛酸蓄電池的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)1993 2)箔電池391993 2)箔電池39摘 要 為改善世界各地的生活條件,需要一種可滿足少維護(hù)要求的、有 效的儲(chǔ)能裝置。閥控式鉛酸蓄電池(VRB)有希望以具有競(jìng)爭(zhēng)性的價(jià)格滿 足這一要求。由于對(duì)這種技術(shù)的有效性很少進(jìn)行嚴(yán)格的分析,因此,本文 對(duì)衣儲(chǔ)能裝芥中使用的VRB近電池的優(yōu)點(diǎn)和塊點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的分析.其優(yōu)點(diǎn)是:無(wú)需加水維護(hù);很少溢酸;析出的酸霧和氫乞極少;無(wú)特 殊的通鳳妥求;在正常溫度不需要過(guò)充電;運(yùn)輸方便;并且可以側(cè)辰使用。其塊點(diǎn)是:耐過(guò)充電性能不如雷液式電:丸,舛且必須采用杵殊的充.電 方法才可達(dá)到其使用壽命:其它還右不能;則量電

2、解滋第應(yīng);祠盍壽命受限 制(兩蟲(chóng);,熱失控增加辛。1.引言在儲(chǔ)能裝置中曾用過(guò)多種蓄電池,如: 鎘鎳、銀鐵和鉛酸蒂電池。鉛酸蒂電池是 最常用的,主要原因是該電池的成本低。雖 然諫鎘蒂電池使用壽命校長(zhǎng),但是,價(jià)格 卻比鉛酸蓄電池高5倍。而傑合金蓄電池 自放電速度快,水損耗大(排氣式),充電 效率低。鉛酸蓄電池可以分為兩類,即:閥控 式(VRB)和富液式。前者為最新技術(shù),而且應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛。閥控鉛酸蓄電池 也稱“免維護(hù)”“密封”或“貧液式”蓄電 池?,F(xiàn)在有兩種存在形式,一是膠體電解 液式,另一種是玻璃纖維隔板吸附式。閥控蓄電池的主要優(yōu)點(diǎn)是不需要加水 維護(hù)。這是由于充電時(shí)正極板上產(chǎn)生的氧 氣在負(fù)極

3、上還原成水,這種“再化合”反 應(yīng)是由以下這些電池持點(diǎn)決定的。(1)正極板與負(fù)極板活性物質(zhì)化學(xué)當(dāng) 按的比率接近,使正極板比負(fù)極板校早析 出氣體釋放岀的氧氣擴(kuò)散到負(fù)極板上,與 負(fù)極板上的金屬沿與硫酸反應(yīng)生成硫酸鉛 和水;(2)般不采用佛合金板柵;(3)采用不流動(dòng)電解液,這種形式增 進(jìn)氧氣由正極板向負(fù)極板擴(kuò)散;(4)蓄電池是密封的,在內(nèi)壓下工作 以促進(jìn)氧氣再化合;(5)安裝排氣裝置以釋放過(guò)雖氣體。因?yàn)殚y控蓄電池是密封的,所以電池 槽不破損就不會(huì)溢酸。由于其電解液的不 流動(dòng)性,即使電池槽破裂,所能流岀的電 解液也是極少的。因此,閥控蓄電池危險(xiǎn) 性較低,運(yùn)輸方便,也就是說(shuō),閥控蓄電 池在空運(yùn)和海運(yùn)中可作

4、為無(wú)危害貨物運(yùn) 輸。相反.富液蓄電池在運(yùn)輸過(guò)程中總是 被歸入危險(xiǎn)貨物中,而這一類貨物需要特 殊的包裝,使運(yùn)費(fèi)增加。閥控蒂電池在正常使用條件下只放岀 極少量的酸霧和氫氣,因此閥控蓄電池不 需要特殊的排氣裝置.對(duì)蓄電池工作間的 其它金屬物體腐蝕小,氫氣爆炸的危險(xiǎn)也 小得多。所有這些,簡(jiǎn)化了蓄電池工作間 的設(shè)計(jì),也就是說(shuō)使蓄電池工作間禹建筑 和維護(hù)費(fèi)用相對(duì)減少。閥控式蓄電池特別 適合在精密的電子設(shè)備中使用,吸附式玻 璃纖維隔板蓄電池的內(nèi)阻非常低,使其具 有優(yōu)良的高倍率放電性能。因此,吸附式 玻璃纖維隔板蓄電池認(rèn)為最適合UPS電 源、備用電源使用,在這些應(yīng)用中,充電 時(shí)間和條件可以預(yù)測(cè)并旦校規(guī)則。閥控

5、蓄電池的主要缺點(diǎn)是必須嚴(yán)格控 制充電制度,如果蓄電池單-格電壓超過(guò)某 一水平(一般為2352. 40V/單格),蓄 電池就無(wú)法使產(chǎn)生的氧氣充分再化合。電 壓過(guò)高,在負(fù)極板上生成氫氣(僅有少部 分被再化合)產(chǎn)生的壓力造成蕃電池失水。 其有效的充電方法如下:(1)恒流充電至 再化合開(kāi)始電壓,即2. 452. 5V/單格; (2)小電流恒流充電達(dá)到預(yù)定的電壓變化 dV/dt)o顯然在某些應(yīng)用中(例RAPS 負(fù)載)常常無(wú)法満足這種克電制度。因?yàn)? 閥控蓄電池需要常確旳充電制度以達(dá)到其 最優(yōu)的性能和壽命,所以有必要采用微處 理器進(jìn)行控制。充電過(guò)程中,閥控蓄電池內(nèi)的再化合 反應(yīng)包括氧氣與負(fù)極板反應(yīng),這種反

6、應(yīng)產(chǎn) 生熱,由于蓄電池的密封結(jié)構(gòu).使熱量不 易從電池中散岀閥控蕃電池的內(nèi)部溫度 超過(guò)富液式蓄電池,特別是吸附式隔板蓄 電池對(duì)熱失控最敏感。這種現(xiàn)象可定義如 r:即由于蓄電池內(nèi)部失拎的放熱反應(yīng)而 導(dǎo)致蓄電池內(nèi)溫度上升。有時(shí)還造成蓄電 池失火因此,充電過(guò)程中,應(yīng)將蓄電池 放置在電池架上,保持蓄電池通風(fēng)。吸附式玻璃纖維隔板的孔沒(méi)有浸滿電 解液,因此這些空孔允許氧氣傳遞到負(fù)極 上,這些電池會(huì)岀現(xiàn)電解液失水,-般說(shuō) 來(lái),無(wú)論是閥控式還是富液式蒂電池,在 較長(zhǎng)的串聯(lián)組中,單體蓄電池容最都可能 變得不一致,在極端情況下,個(gè)別單格在 放電時(shí)會(huì)造成反極,此狀況可由如下原因 而加重:(1初充電狀態(tài)差距大;(2)電

7、 池質(zhì)址不同,如極板涂存量不一致;(3)電 池年過(guò)長(zhǎng);(4)深放電;(5)充電不足等。 由于閥控蓄電池再化合效率有差別,所以表1與富液式電池比較閥控電池的優(yōu)、 缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)不加水充電制度嚴(yán)格不溢酸熱管理極其嚴(yán)格酸霧極少最大充電電壓差距較 大運(yùn)輸方便溫度上升以后,要求 過(guò)充屯增多不需要專門的通在選擇最佳條件丁風(fēng)裝置邊深循環(huán)壽命降低可以平放使用不能測(cè)量電解液密度在室溫條件下不 蓋耍過(guò)充電不具備干荷電性能高倍率放電容量擱進(jìn)壽命最長(zhǎng)兩年犬它對(duì)上述現(xiàn)象比富液式蓄電池更敏感。然 而,采用適當(dāng)?shù)某潆姺椒梢詼p少單格容 量不平衡現(xiàn)象,用微處理器控制,再加上 精心設(shè)計(jì)的充電制度,可將此危害降到最 低水平。有的研

8、究結(jié)果表明.在較高的溫度下 (例如45 0,閥控蓄電池需要額外的充電 時(shí)間和過(guò)充電。這種現(xiàn)象與舊電池充電接 受能力低下有關(guān),如果不作額外的充電,蓄 電池容址將緩慢F降,從而造成充電接受 能力的進(jìn)一步降低。閥控式蓄電池還有在使用中無(wú)法測(cè)量 電解液密度的缺點(diǎn),因此,單格電壓和電 池組電流是唯一能用來(lái)評(píng)價(jià)狀態(tài)的參數(shù)。 另外,閥控舊電池沒(méi)有干荷電形式,致使 擱置壽命僅兩年(注:如果干荷電富液式 蓄電池被密封、不透氣,則擱置壽命可長(zhǎng) 達(dá)五年)。2.結(jié) 論閥控式蓄電池的最大優(yōu)點(diǎn)是不需要加 水維護(hù),但是,這種電池需要用微機(jī)嚴(yán)格 控制充電制度以達(dá)到滿意的使用壽命。吸40蒂電池1995 (2)密封鉛蓄電池用新型

9、電解液載體的開(kāi)發(fā)(四)在叉車電池中的應(yīng)用吉岡俊樹(shù)鹽見(jiàn)正昭 高橋克仁兩田一美摘 要 討論了牽引用的新型閥控式輒酸蓄電池的性能,并公布了3年實(shí)車試驗(yàn)結(jié)果。這種以粒狀二氧化硅為電解液義體的新型電池,其初期性能與普通富液式和閥控式膠休電解質(zhì)的相同,其循環(huán)壽命性能比閥控式膠體電池要好俘多,但不如富液式的。根據(jù)3年實(shí)車試驗(yàn)結(jié)杲,送種新型電池40蒂電池1995 (2)也優(yōu)于膠體電池,可用于牽引車。R前,在固定型、UPS等裝置中使用 的鉛蓄電池,不需補(bǔ)水的密封式鉛蒂電池 占主流。在以電池呃動(dòng)附取車方面,用戶 強(qiáng)烈要求研制岀不需補(bǔ)水的密封弍鉛蒂電 池以代替目前毎23周需要進(jìn)行一次補(bǔ) 水的傳統(tǒng)液式電池,但目前日本

10、這種電池 尚未達(dá)到實(shí)用化。叉車用鉛蕃電池.因其 釆用背式正極板,與采用平板的涂膏式極 板的電池不同,很難使用玻纖氈作電解液 載體而達(dá)到密封化。在歐洲正極板采用管式,電解液保持 膠狀,即膠體密封式鉛蓄電池,這類產(chǎn)品 其中一部分已投放市場(chǎng),但還未達(dá)到普及, 其原因是壽命性能問(wèn)題。在這種狀況下,為了開(kāi)發(fā)具有耐久能 力的密封式電池,我們著手研究了以顆粒 二氧化硅為電解液載體的粒狀二氣化硅式 密封鉛蕃電池。本文就采用管式正極板制 做的標(biāo)準(zhǔn)尺寸的叉車用密封式鉛蓄電池的 各種性能試驗(yàn)結(jié)果報(bào)告如下。2.試尷方滋(1) 試-驗(yàn)電池作為叉車用鉛蓄電池,最通用的型號(hào) 為 VCF4 型(2V280Ah/5HR)電池。

11、表 1 列出粒狀二氧化硅、膠體及液式三種電池 的內(nèi)容并進(jìn)行了各種試驗(yàn)。這些電池的大 致結(jié)構(gòu)示于圖1。在粒狀二氧化硅電池中,極板的間隙 及周圍都均勻地充填著顆粒二氧化硅,用 多孔性樹(shù)脂薄膜板固定后,注入電解液,使 其保持在顆粒二氧化硅中。在膠體電池中 以膠體代替顆粒二氧化硅,電解液保持為 膠體。這兩種密封式鉛蓄電池都設(shè)有安全 閥,由于充電電池內(nèi)部產(chǎn)生壓力,當(dāng)內(nèi)壓 上升到一定值時(shí)頂開(kāi)電池閥,電池內(nèi)部壓 力下降,使電池內(nèi)部處于減壓狀態(tài),同時(shí) 安全閥還可防止外部空氣侵入。另外,粒狀二氧化硅及膠體電池的極 板面積是液式電池極板面積的1. 3倍。40蒂電池1995 (2)40蒂電池1995 (2)附式玻璃纖維隔板蓄電池目前還不適合深 電池要少得多。放電使用,但這種電池的高倍率放電性能最(原載Journal of Power Sources好,所以最適合用于UPS和備用電源??俈ol. 52 (1994), 149-153之,閥控式蓄電池并非是完全不要維護(hù),端高悅敏編譯)子和連接器仍需要維護(hù),但是比起富液式蓄

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