第3章 光伏蓄電 池

1、 光伏光伏蓄電池蓄電池電能電能化學(xué)化學(xué)能能 2 光伏發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池是重要組成部件重要組成部件。由于太陽光變。由于太陽光變化無常，光伏發(fā)電系統(tǒng)的功率輸出也變化無常，因此光伏發(fā)電化無常，光伏發(fā)電系統(tǒng)的功率輸出也變化無常，因此光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能需要蓄電池進(jìn)行儲(chǔ)存和調(diào)節(jié)。系統(tǒng)產(chǎn)生的電能需要蓄電池進(jìn)行儲(chǔ)存和調(diào)節(jié)。 在日照不足發(fā)電很少或需要維修光伏發(fā)電系統(tǒng)時(shí)，蓄電池也能在日照不足發(fā)電很少或需要維修光伏發(fā)電系統(tǒng)時(shí)，蓄電池也能夠提供相對(duì)穩(wěn)定的電能。夠提供相對(duì)穩(wěn)定的電能。蓄電池的投資占系統(tǒng)總投資的蓄電池的投資占系統(tǒng)總投資的2020%2%25 5% %。蓄電池的合理選擇、正確使用和

2、維護(hù)等，是光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)蓄電池的合理選擇、正確使用和維護(hù)等，是光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行、管理中和運(yùn)行、管理中至關(guān)重要至關(guān)重要的問題。的問題。 34.1 光伏蓄電池概述光伏蓄電池概述4.1.1 蓄電池簡(jiǎn)介蓄電池簡(jiǎn)介 化學(xué)電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，分為原電池和化學(xué)電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，分為原電池和蓄電池兩大類。蓄電池兩大類。 原電池的活性物質(zhì)只能利用一次，放完電后廢棄，又稱原電池的活性物質(zhì)只能利用一次，放完電后廢棄，又稱一次電池。蓄電池放電后可以用與放電電流相反的電流進(jìn)行一次電池。蓄電池放電后可以用與放電電流相反的電流進(jìn)行充電，重新獲得復(fù)原而再次使用，又稱二次電池，能量轉(zhuǎn)換充電，重

3、新獲得復(fù)原而再次使用，又稱二次電池，能量轉(zhuǎn)換過程是可逆的。過程是可逆的。電能電能 化學(xué)能化學(xué)能44.1 光伏蓄電池概述光伏蓄電池概述4.1.1 4.1.1 蓄電池簡(jiǎn)介蓄電池簡(jiǎn)介 蓄電池的蓄電池的分類分類：鉛酸蓄電池；鎘鎳（：鉛酸蓄電池；鎘鎳（NiCdNiCd）蓄電池；氫）蓄電池；氫鎳（鎳（NiMHNiMH）蓄電池；鋰離子（）蓄電池；鋰離子（L Li iionion）蓄電池。）蓄電池。 蓄電池的主要蓄電池的主要技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)：工作電壓工作電壓，放電曲線上的平臺(tái)電壓；，放電曲線上的平臺(tái)電壓；蓄電池容量蓄電池容量，常用安時(shí)（，常用安時(shí)（A A h h）或毫安時(shí)（）或毫安時(shí)（mAmA h h）表示；

4、）表示；工作溫區(qū)，工作溫區(qū)，正常放電溫度范圍；正常放電溫度范圍；循環(huán)壽命循環(huán)壽命，正常工作的充、放電次數(shù)。，正常工作的充、放電次數(shù)。 蓄電池的蓄電池的特性曲線特性曲線：充電曲線；放電曲線；充放電循環(huán)：充電曲線；放電曲線；充放電循環(huán)曲線；溫度曲線；儲(chǔ)存曲線；等曲線；溫度曲線；儲(chǔ)存曲線；等 光伏發(fā)電系統(tǒng)使用光伏發(fā)電系統(tǒng)使用最普遍最普遍的是的是閥控密封式鉛酸蓄電池閥控密封式鉛酸蓄電池（Valve-Regulated Lead Acid BatteryValve-Regulated Lead Acid Battery，VRLAVRLA）。）。 54.1 光伏蓄電池概述光伏蓄電池概述4.1.2 4.1.

5、2 鉛酸蓄電池的基本概念鉛酸蓄電池的基本概念 （1 1）單體蓄電池）單體蓄電池單體蓄電池指蓄電池的最小單元（格）。單體蓄電池指蓄電池的最小單元（格）。 （2 2）蓄電池組）蓄電池組 蓄電池組由單體蓄電池串聯(lián)和并聯(lián)組成，以滿足存儲(chǔ)大蓄電池組由單體蓄電池串聯(lián)和并聯(lián)組成，以滿足存儲(chǔ)大容量電能的需要。其作用是儲(chǔ)存太陽電池方陣發(fā)出的電能容量電能的需要。其作用是儲(chǔ)存太陽電池方陣發(fā)出的電能并隨時(shí)向負(fù)載供電。并隨時(shí)向負(fù)載供電。 （3 3）電池充電）電池充電電池充電是外電路給蓄電池供電，使電池內(nèi)發(fā)生化學(xué)反電池充電是外電路給蓄電池供電，使電池內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而把電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能而儲(chǔ)藏起來的操作。應(yīng)，從而把電能轉(zhuǎn)

6、化成化學(xué)能而儲(chǔ)藏起來的操作。 （4 4）過充電）過充電過充電是對(duì)完全充電的蓄電池或蓄電池組繼續(xù)充電。過充電是對(duì)完全充電的蓄電池或蓄電池組繼續(xù)充電。64.1 光伏蓄電池概述光伏蓄電池概述5 5）熱失控）熱失控 熱失控是指蓄電池在熱失控是指蓄電池在恒壓充電恒壓充電時(shí)充電電流和電池時(shí)充電電流和電池溫度溫度發(fā)生一種發(fā)生一種積累性的增強(qiáng)作用積累性的增強(qiáng)作用并逐步并逐步損壞蓄電池?fù)p壞蓄電池現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 VRLAVRLA蓄電池過充時(shí)正極產(chǎn)生的大量氧氣在負(fù)極復(fù)合，復(fù)蓄電池過充時(shí)正極產(chǎn)生的大量氧氣在負(fù)極復(fù)合，復(fù)合反應(yīng)產(chǎn)生的熱使蓄電池溫度進(jìn)一步升高。溫度升高又合反應(yīng)產(chǎn)生的熱使蓄電池溫度進(jìn)一步升高。溫度升高又使電池

7、內(nèi)阻下降，導(dǎo)致浮充電流增大。這樣，增大的浮使電池內(nèi)阻下降，導(dǎo)致浮充電流增大。這樣，增大的浮充電流使蓄電池溫度升高，升高的溫度又使浮充電流增充電流使蓄電池溫度升高，升高的溫度又使浮充電流增大，如此反復(fù)形成惡性循環(huán)大，如此反復(fù)形成惡性循環(huán)熱失控?zé)崾Э亍?VRLA VRLA鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池“熱失控?zé)崾Э亍惫收系脑颍汗收系脑颍?電池失水；電池失水； 單格電池提前失效故障；單格電池提前失效故障； 充電器與鉛酸蓄電池組不匹配（充電器與鉛酸蓄電池組不匹配（充電電壓過高充電電壓過高 ）；）； 電池的氧循環(huán)氣路過于暢通。電池的氧循環(huán)氣路過于暢通。74.1 光伏蓄電池概述光伏蓄電池概述（6 6）放電）放電

8、在規(guī)定的條件下，電池向外電路輸出電能的過程。在規(guī)定的條件下，電池向外電路輸出電能的過程。 （7 7）活性物質(zhì)）活性物質(zhì)在電池放電時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)從而產(chǎn)生電能的物質(zhì)，或者在電池放電時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)從而產(chǎn)生電能的物質(zhì)，或者說是正極和負(fù)極儲(chǔ)存電能的物質(zhì)統(tǒng)稱為活性物質(zhì)。說是正極和負(fù)極儲(chǔ)存電能的物質(zhì)統(tǒng)稱為活性物質(zhì)。（8 8）板極硫化）板極硫化電池放電后未及時(shí)充電，或長時(shí)期處于半放電或充電不電池放電后未及時(shí)充電，或長時(shí)期處于半放電或充電不足，甚至過充電情況下或者長時(shí)間充電和放電都會(huì)形成難足，甚至過充電情況下或者長時(shí)間充電和放電都會(huì)形成難溶的溶的PbSOPbSO4 4晶體，無法恢復(fù)原來的狀態(tài)晶體，無法恢復(fù)原來的

9、狀態(tài)板極硫化板極硫化。板極硫化導(dǎo)致充電困難或電池失效。板極硫化導(dǎo)致充電困難或電池失效。 84.1 4.1 光伏蓄電池概述光伏蓄電池概述 （9 9）容量）容量 容量是在規(guī)定的放電條件下電池輸出的電荷。其單位常容量是在規(guī)定的放電條件下電池輸出的電荷。其單位常用安時(shí)用安時(shí)(Ah)(Ah)表示。表示。 能量和比能量能量和比能量 能量能量 蓄電池的能量是指在一定放電制下，蓄電池所能蓄電池的能量是指在一定放電制下，蓄電池所能給出的能量，通常用給出的能量，通常用W W表示，其單位為瓦時(shí)（表示，其單位為瓦時(shí)（W W h h）。）。 理論能量理論能量可以用可以用理論容量和電動(dòng)勢(shì)理論容量和電動(dòng)勢(shì)的乘積表示；的乘積

10、表示； 實(shí)際能量實(shí)際能量為一定放電條件下的實(shí)際容量與平均工作電壓的為一定放電條件下的實(shí)際容量與平均工作電壓的乘積。乘積。 比能量比能量 蓄電池的比能量是單位體積或單位重量（質(zhì)蓄電池的比能量是單位體積或單位重量（質(zhì)量）的蓄電池所給出的能量，分別稱為體積比能量量）的蓄電池所給出的能量，分別稱為體積比能量(W(W h/L)h/L)和重量比能量（和重量比能量（W W h/kgh/kg）。）。 94.1 光伏蓄電池概述光伏蓄電池概述 功率和比功率功率和比功率 功率功率 蓄電池的功率是指蓄電池在一定放電制下，在單蓄電池的功率是指蓄電池在一定放電制下，在單位時(shí)間內(nèi)所給出的能量的大小，通常用位時(shí)間內(nèi)所給出的能

11、量的大小，通常用P P表示，單位為瓦（表示，單位為瓦（W W）。）。 理論功率理論功率為一定放電條件下的放電電流與蓄電池電動(dòng)勢(shì)為一定放電條件下的放電電流與蓄電池電動(dòng)勢(shì)的乘積的乘積; ; 實(shí)際功率實(shí)際功率為一定放電條件下的放電電流與平均工作電壓為一定放電條件下的放電電流與平均工作電壓的乘積。的乘積。 比功率比功率 是指是指單位體積或單位質(zhì)量單位體積或單位質(zhì)量的蓄電池輸出功率，的蓄電池輸出功率，分別稱為體積比功率（分別稱為體積比功率（W /LW /L）和質(zhì)量比功率（）和質(zhì)量比功率（W /kgW /kg）。）。 比功率是蓄電池的重要的技術(shù)性能指標(biāo)，蓄電池的比功比功率是蓄電池的重要的技術(shù)性能指標(biāo)，蓄電

12、池的比功率大，表示它承受大電流放電的能量強(qiáng)。率大，表示它承受大電流放電的能量強(qiáng)。104.1 光伏蓄電池概述光伏蓄電池概述 （1010）相對(duì)密度相對(duì)密度相對(duì)密度是指相對(duì)密度是指電解液與水的密度的比值電解液與水的密度的比值，用用來檢驗(yàn)電解來檢驗(yàn)電解液的強(qiáng)度。相對(duì)密度與溫度變化有關(guān)。液的強(qiáng)度。相對(duì)密度與溫度變化有關(guān)。2525時(shí)，滿充的電時(shí)，滿充的電池電解液相對(duì)密度值為池電解液相對(duì)密度值為1.2651.265。密封式電池，相對(duì)密度值無。密封式電池，相對(duì)密度值無法測(cè)量。純酸溶液的密度為法測(cè)量。純酸溶液的密度為1.835g/cm1.835g/cm3 3，完全放電后降至，完全放電后降至1.l20g/cm1.

13、l20g/cm3 3。 大部分鉛酸電池的密度在大部分鉛酸電池的密度在1.11.3 g/cm1.11.3 g/cm3 3范圍內(nèi)，滿充之后范圍內(nèi)，滿充之后一般為一般為1.231.3 g/cm1.231.3 g/cm3 3。 高溫或者低溫中的電池，相對(duì)密度也會(huì)受影響。高溫或者低溫中的電池，相對(duì)密度也會(huì)受影響。114.1 光伏蓄電池概述光伏蓄電池概述 （1 11 1）運(yùn)行溫度運(yùn)行溫度 溫度對(duì)電池性能影響很大。溫度對(duì)電池性能影響很大。 電池運(yùn)行一段時(shí)間，就感到燙手，鉛酸電池具有很強(qiáng)的電池運(yùn)行一段時(shí)間，就感到燙手，鉛酸電池具有很強(qiáng)的發(fā)熱性。當(dāng)運(yùn)行溫度超過發(fā)熱性。當(dāng)運(yùn)行溫度超過2525，每升高，每升高101

14、0，鉛酸電池的，鉛酸電池的使用壽命就減少使用壽命就減少50%50%。所以電池的最高運(yùn)行溫度應(yīng)比外界。所以電池的最高運(yùn)行溫度應(yīng)比外界低，運(yùn)行溫度變化超過低，運(yùn)行溫度變化超過 55時(shí)應(yīng)帶時(shí)應(yīng)帶溫度補(bǔ)償充電溫度補(bǔ)償充電措施。電措施。電池溫度傳感器應(yīng)安裝在陽極上，且與外界絕緣。池溫度傳感器應(yīng)安裝在陽極上，且與外界絕緣。124.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理4.2.1 4.2.1 鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：鉛蓄電池由正極板、負(fù)極板、隔板、電槽及電解鉛蓄電池由正極板、負(fù)極板、隔板、電槽及電解液組成。液組成。 活性物質(zhì)：活性物質(zhì)： 正極，正極，PbOPbO2 2，

15、負(fù)極，負(fù)極，PbPb； 電解液電解液：H H2 2SOSO4 4 電化學(xué)反應(yīng)同時(shí)，電化學(xué)反應(yīng)同時(shí)， e e、H H、HSOHSO4 4 不斷產(chǎn)生，不斷不斷產(chǎn)生，不斷復(fù)合。復(fù)合。圖圖4-1 VRLA蓄電池的基本結(jié)構(gòu)蓄電池的基本結(jié)構(gòu)134.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 1. 1.極板極板極板由板柵和活性物質(zhì)組成。板柵是極板的骨架，用于極板由板柵和活性物質(zhì)組成。板柵是極板的骨架，用于支撐活性物質(zhì)，傳導(dǎo)電流。支撐活性物質(zhì)，傳導(dǎo)電流。 （1 1）正極板正極板( (陽極陽極) )陽極指發(fā)生陽極指發(fā)生氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)的電極。鉛酸蓄電池的陽極板就是的電極。鉛酸蓄電池的陽極板就是正極。它

16、是以結(jié)晶細(xì)密、疏松多孔的正極。它是以結(jié)晶細(xì)密、疏松多孔的二氧化鉛二氧化鉛作為儲(chǔ)存電作為儲(chǔ)存電能的活性物質(zhì)，能的活性物質(zhì)，正常為紅褐色正常為紅褐色，鉛酸蓄電池的每個(gè)單元也，鉛酸蓄電池的每個(gè)單元也分正極和負(fù)極，分正極和負(fù)極，陽極是放電時(shí)的負(fù)極，充電時(shí)的正極陽極是放電時(shí)的負(fù)極，充電時(shí)的正極。（2 2）負(fù)極板）負(fù)極板( (陰極陰極) )負(fù)極指發(fā)生負(fù)極指發(fā)生還原反應(yīng)還原反應(yīng)的電極。的電極。負(fù)極板是放電時(shí)的正極，負(fù)極板是放電時(shí)的正極，充電時(shí)的負(fù)極充電時(shí)的負(fù)極。負(fù)極。負(fù)極( (陰極板陰極板) )是以海綿狀的是以海綿狀的金屬鉛金屬鉛作為儲(chǔ)存作為儲(chǔ)存電能的物質(zhì)，電能的物質(zhì)，正常為灰色正常為灰色。144.2 鉛酸

17、蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 2. 2.隔板隔板在電池兩極板組間插入的隔離物，防止正、負(fù)極板相互在電池兩極板組間插入的隔離物，防止正、負(fù)極板相互接觸而發(fā)生短路和活性物質(zhì)脫落。接觸而發(fā)生短路和活性物質(zhì)脫落。 隔板由防止?jié)B透離子的材料制成，主要有隔板由防止?jié)B透離子的材料制成，主要有AGMAGM（超細(xì)玻（超細(xì)玻璃纖維）隔板和璃纖維）隔板和PVC-SiOPVC-SiO2 2隔板兩類隔板兩類 3.3.容器容器容器用于盛裝電解液和支撐極板，容器用于盛裝電解液和支撐極板， 硬橡膠式及塑料槽。硬橡膠式及塑料槽。4.4.電解液電解液含有可移動(dòng)離子，具有離子導(dǎo)電性的液體或固體物質(zhì)叫含有可移動(dòng)離子，

18、具有離子導(dǎo)電性的液體或固體物質(zhì)叫做電解液。一般為做電解液。一般為稀硫酸稀硫酸，有一部分做成膠體。，有一部分做成膠體。 電解液電解液在鉛酸蓄電池中的在鉛酸蓄電池中的作用作用是：參加電化學(xué)反應(yīng)；是：參加電化學(xué)反應(yīng)；溶液正、負(fù)離子的傳導(dǎo)體；極板溫升的熱擴(kuò)散體。溶液正、負(fù)離子的傳導(dǎo)體；極板溫升的熱擴(kuò)散體。154.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理4.2.2鉛酸蓄電池的工作原理鉛酸蓄電池的工作原理鉛酸蓄電池由兩組極板插入稀硫酸溶液中構(gòu)成。電極在鉛酸蓄電池由兩組極板插入稀硫酸溶液中構(gòu)成。電極在完成充電后，正極板為二氧化鉛，負(fù)極板為海綿狀鉛。放完成充電后，正極板為二氧化鉛，負(fù)極板為海綿狀鉛

19、。放電后，在兩極板上都產(chǎn)生細(xì)小而松電后，在兩極板上都產(chǎn)生細(xì)小而松軟的硫酸鉛，充電后又恢復(fù)為原來軟的硫酸鉛，充電后又恢復(fù)為原來物質(zhì)。物質(zhì)。 鉛酸蓄電池在充電和放電過程中鉛酸蓄電池在充電和放電過程中的可逆反應(yīng)理論比較復(fù)雜，目前公的可逆反應(yīng)理論比較復(fù)雜，目前公認(rèn)的是認(rèn)的是“雙硫酸化理論雙硫酸化理論”，其含義：，其含義：放電時(shí)，兩電極的有效物質(zhì)和硫酸放電時(shí)，兩電極的有效物質(zhì)和硫酸發(fā)生作用，均轉(zhuǎn)化為硫酸化合物發(fā)生作用，均轉(zhuǎn)化為硫酸化合物硫酸鉛；充電時(shí)，又恢復(fù)為原來的硫酸鉛；充電時(shí)，又恢復(fù)為原來的鉛和二氧化鉛，如圖鉛和二氧化鉛，如圖4-1（b）所示。）所示。 164.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池

20、結(jié)構(gòu)和工作原理 1.鉛酸蓄電池電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生鉛酸蓄電池電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生鉛酸蓄電池充電后，正極板的鉛酸蓄電池充電后，正極板的PbO2在硫酸溶液中水分子在硫酸溶液中水分子的作用下，少量與水生成可離解的不穩(wěn)定物質(zhì)的作用下，少量與水生成可離解的不穩(wěn)定物質(zhì)氫氧化氫氧化鉛鉛(Pb(OH)4)，氫氧根離子在溶液中，鉛離子（，氫氧根離子在溶液中，鉛離子（Pb4+ ）留在）留在正極板上，因此正極板上缺少電子。同時(shí)負(fù)極板的正極板上，因此正極板上缺少電子。同時(shí)負(fù)極板的Pb與電與電解液中的解液中的H2SO4發(fā)生反應(yīng)，變成鉛離子（發(fā)生反應(yīng)，變成鉛離子（Pb2+），鉛離子），鉛離子轉(zhuǎn)移到電解液中，負(fù)極板上留下多余的兩個(gè)電子轉(zhuǎn)移

21、到電解液中，負(fù)極板上留下多余的兩個(gè)電子(2e)?？??？梢姡谖唇油ㄍ怆娐窌r(shí)（電池開路），由于化學(xué)作用，正見，在未接通外電路時(shí)（電池開路），由于化學(xué)作用，正極板上缺少電子，負(fù)極板上多余電子，兩極板間就產(chǎn)生了極板上缺少電子，負(fù)極板上多余電子，兩極板間就產(chǎn)生了一定的電位差，這就是電池的一定的電位差，這就是電池的電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)。鉛酸蓄電池單體。鉛酸蓄電池單體（格）的電動(dòng)勢(shì)為（格）的電動(dòng)勢(shì)為2.0V。174.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 2.鉛酸蓄電池充、放電過程的電化學(xué)反應(yīng)鉛酸蓄電池充、放電過程的電化學(xué)反應(yīng) 蓄電池充、放電時(shí)，正極、負(fù)極活性物質(zhì)和電解液同時(shí)蓄電池充、放電時(shí)，正極、

22、負(fù)極活性物質(zhì)和電解液同時(shí)參加化學(xué)反應(yīng)。鉛酸蓄電池充、放電化學(xué)反應(yīng)的方程式如參加化學(xué)反應(yīng)。鉛酸蓄電池充、放電化學(xué)反應(yīng)的方程式如下下: 正極正極 電解液電解液 負(fù)極負(fù)極 正極正極 水水 負(fù)極負(fù)極放電過程：放電過程：PbO2 + 2H2SO4 + Pb PbSO4+2H2O+PbSO4充電過程：充電過程：PbO2 + 2H2SO4 + Pb PbSO4+2H2O+PbSO4 化學(xué)反應(yīng)的同時(shí)，有電子和離子的產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的同時(shí)，有電子和離子的產(chǎn)生。 正極：正極：PbO2+H2SO4PbSO4+H2O 負(fù)極：負(fù)極：Pb+H2SO4PbSO4+H2 總反應(yīng)：總反應(yīng)：PbO2+2H2SO4+Pb 2PbSO4

23、+2H2O 184.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 鉛酸蓄電池在充、放電過程伴隨著的副反應(yīng)為鉛酸蓄電池在充、放電過程伴隨著的副反應(yīng)為2H2O 2H2+ O22Pb+ O2 2PbOPbO+H2SO4 PbSO4 +H2O 該反應(yīng)使電池中該反應(yīng)使電池中水分逐漸損失，需不斷補(bǔ)充純水才能保水分逐漸損失，需不斷補(bǔ)充純水才能保持正常使用。持正常使用。 194.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理4.2.3 鉛酸蓄電池的分類和命名鉛酸蓄電池的分類和命名 1.鉛酸蓄電池的分類鉛酸蓄電池的分類 （1）按照電解液數(shù)量和電池槽結(jié)構(gòu)分類）按照電解液數(shù)量和電池槽結(jié)構(gòu)分類 傳統(tǒng)開口

24、式鉛酸蓄電池：開口半密封式結(jié)構(gòu)，電解液處傳統(tǒng)開口式鉛酸蓄電池：開口半密封式結(jié)構(gòu)，電解液處于富液狀態(tài)，使用過程中需要加水調(diào)節(jié)酸密度；于富液狀態(tài)，使用過程中需要加水調(diào)節(jié)酸密度； 閥控密封式鉛酸蓄電池（閥控密封式鉛酸蓄電池（Valve-Regulated Lead Acid Battery，VRLA）：全密封式結(jié)構(gòu)，電解液為貧液狀態(tài)，）：全密封式結(jié)構(gòu)，電解液為貧液狀態(tài)，使用過程中不需要進(jìn)行加水或加酸維護(hù)使用過程中不需要進(jìn)行加水或加酸維護(hù)“免維護(hù)免維護(hù)”。 AGM電池：主要采用電池：主要采用AGM（玻璃纖維）隔板，電解液（玻璃纖維）隔板，電解液被吸附在隔板孔隙內(nèi)；被吸附在隔板孔隙內(nèi)； GEL電池：主要

25、采用電池：主要采用PVC-SiO2隔板，電解質(zhì)為已經(jīng)凝膠隔板，電解質(zhì)為已經(jīng)凝膠的膠體電解質(zhì)。的膠體電解質(zhì)。 204.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 （2）按照電池的用途分類）按照電池的用途分類 循環(huán)和啟動(dòng)使用電池：鐵路電池、汽車電池、太陽能循環(huán)和啟動(dòng)使用電池：鐵路電池、汽車電池、太陽能電池、電動(dòng)車電池、牽引電池等類型。電池、電動(dòng)車電池、牽引電池等類型。 浮充使用電池：浮充電池主要是后備電池。浮充使用電池：浮充電池主要是后備電池。（3）按照電池的使用環(huán)境分類）按照電池的使用環(huán)境分類 固定型電池：主要用于后備電源，廣泛用于郵電、電站固定型電池：主要用于后備電源，廣泛用于郵電、

26、電站和醫(yī)院等，最大要求是安全可靠，因其使用固定在一地和醫(yī)院等，最大要求是安全可靠，因其使用固定在一地方，重量不是關(guān)鍵問題。方，重量不是關(guān)鍵問題。 移動(dòng)型電池：主要有內(nèi)燃機(jī)車用電池、鐵路客車用電移動(dòng)型電池：主要有內(nèi)燃機(jī)車用電池、鐵路客車用電池、摩托車用電池、電動(dòng)汽車及牽引車用電池等。池、摩托車用電池、電動(dòng)汽車及牽引車用電池等。214.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 2.蓄電池的命名方法、型號(hào)組成及其代表意義蓄電池的命名方法、型號(hào)組成及其代表意義 蓄電池名稱由單體蓄電池格數(shù)、型號(hào)、額定容量、電池蓄電池名稱由單體蓄電池格數(shù)、型號(hào)、額定容量、電池功能或形狀等組成功能或形狀等組成(

27、圖圖4-2)。當(dāng)單體蓄電池格數(shù)為。當(dāng)單體蓄電池格數(shù)為1時(shí)時(shí)(2V)省省略，略，6V、12V分別為分別為3和和6。各公司的產(chǎn)品型號(hào)有不同的解。各公司的產(chǎn)品型號(hào)有不同的解釋，但產(chǎn)品型號(hào)中的基本含義相同。表釋，但產(chǎn)品型號(hào)中的基本含義相同。表4-3為常用字母的含為常用字母的含義。義。圖圖4-2 蓄電池名稱的組成蓄電池名稱的組成 224.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理表表4-3 蓄電池常用字母的含義蓄電池常用字母的含義 代號(hào)代號(hào)拼音拼音漢字漢字全稱全稱備注備注GGu固固固定型固定型F Fa閥閥閥控式閥控式MMi密密密封密封JJiao膠膠膠體膠體DDong動(dòng)動(dòng)動(dòng)力型動(dòng)力型DC系列電池

28、用系列電池用NNei內(nèi)內(nèi)內(nèi)燃機(jī)車用內(nèi)燃機(jī)車用TTie鐵鐵鐵路客車用鐵路客車用DDian電電電力機(jī)車用電力機(jī)車用TS系列電池用系列電池用 例：例：GFM-500，1個(gè)單體，個(gè)單體，G為固定型，為固定型，F(xiàn)為閥控式，為閥控式，M為密封，為密封，500為為10小時(shí)率的額定容量；小時(shí)率的額定容量；6-GFMJ-100，6為為6個(gè)單體，電壓個(gè)單體，電壓12V，G為固定為固定型，型，F(xiàn)為閥控式，為閥控式，M為密封，為密封，J為膠體，為膠體，100為為10小時(shí)率的額定容量。小時(shí)率的額定容量。 234.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理表表4-4 12V系列免維護(hù)鉛酸蓄電池系列免維護(hù)鉛酸蓄電

29、池電池型號(hào)電池型號(hào)額定電壓額定電壓(V) 額定容量額定容量 (A h)最大外形尺寸（最大外形尺寸（mm)參考重量參考重量(kg)長長寬寬高高總高總高6-GFM-40124019816617017012.56-GFM-551255229138208213166-GFM-65126533117517517821.56-GFM-751275259169220230246-GFM-901290331175225227296-GFM-10012100331174225243326-GFM-12012120407173208213376-GFM-15012150483170241241436-GFM-20

30、01220052224021924462244.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理表表4-5 12V系列膠體蓄電池系列膠體蓄電池電池型號(hào)電池型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)電壓標(biāo)準(zhǔn)電壓（V）20HR容量容量（A h）最大外形尺寸（最大外形尺寸（mm）參考重量參考重量(kg)長長寬寬高高總高總高6-GFMJ-40124019816617017013.56-GFMJ-551255230140215225176-GFMJ-65126535016717818522.86-GFMJ-751275260170215230256-GFMJ-85128533117521624029.56-GFMJ-10012100

31、33117521624033.56-GFMJ-1201212040517521823537.16-GFMJ-1501215048017021524146.86-GFMJ-2001220052524021524564254.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理4.2.4 蓄電池的性能參數(shù)蓄電池的性能參數(shù)（鉛酸蓄電池）（鉛酸蓄電池）1.蓄電池的電壓蓄電池的電壓 （1）蓄電池電動(dòng)勢(shì)（）蓄電池電動(dòng)勢(shì)（E） 蓄電池的電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于蓄電池達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的開路蓄電池的電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于蓄電池達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的開路電壓，它是由蓄電池電極的活性物質(zhì)與電解質(zhì)的電化學(xué)特電壓，它是由蓄電池電極的活性物質(zhì)與電

32、解質(zhì)的電化學(xué)特性決定的。性決定的。 鉛酸蓄電池的電動(dòng)勢(shì)與硫酸鉛酸蓄電池的電動(dòng)勢(shì)與硫酸密度的關(guān)系如圖密度的關(guān)系如圖4-3所示。由圖所示。由圖可知，硫酸密度增加（在硫酸可知，硫酸密度增加（在硫酸密度為密度為1.051.300g/cm3范圍范圍時(shí)），蓄電池電動(dòng)勢(shì)的值也相時(shí)），蓄電池電動(dòng)勢(shì)的值也相應(yīng)增加，呈線性關(guān)系。應(yīng)增加，呈線性關(guān)系。 圖圖4-3 蓄電池電動(dòng)勢(shì)與硫酸密度的關(guān)系蓄電池電動(dòng)勢(shì)與硫酸密度的關(guān)系264.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 （1）蓄電池電動(dòng)勢(shì)（）蓄電池電動(dòng)勢(shì)（E） 蓄電池的電動(dòng)勢(shì)可以從下面近似公式得出蓄電池的電動(dòng)勢(shì)可以從下面近似公式得出E0.85+d （4-1

33、）式中，式中，0.85為為VRLA蓄電池的電動(dòng)勢(shì)常數(shù)；蓄電池的電動(dòng)勢(shì)常數(shù)；d為電解液的比為電解液的比重，單位采用重，單位采用g/cm3。 圖圖4-3 蓄電池電動(dòng)勢(shì)蓄電池電動(dòng)勢(shì)與硫酸密度的關(guān)系與硫酸密度的關(guān)系274.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 （2）開路電壓（）開路電壓（Uk） 蓄電池的開路電壓是蓄電池在開路狀態(tài)（無電流狀態(tài)）蓄電池的開路電壓是蓄電池在開路狀態(tài)（無電流狀態(tài)）下的端電壓。下的端電壓。UkEz Ef （4-2）式中，式中， Ez為蓄電池正極電位；為蓄電池正極電位；Ef為蓄電池負(fù)極電位。為蓄電池負(fù)極電位。 蓄電池達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的開路電壓在數(shù)值上等于蓄電池的電蓄電池

34、達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的開路電壓在數(shù)值上等于蓄電池的電動(dòng)勢(shì)，也可由動(dòng)勢(shì)，也可由UkE0.85+d近似得出近似得出。284.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 （3）工作電壓（）工作電壓（U） 蓄電池的工作電壓是指蓄電池蓄電池的工作電壓是指蓄電池接通負(fù)荷后在放電過程接通負(fù)荷后在放電過程中中顯示的端電壓，又稱顯示的端電壓，又稱負(fù)荷（載）電壓或放電電壓負(fù)荷（載）電壓或放電電壓。工作電。工作電壓的大小是變化的，既與電池的放電電流有關(guān)，又與電池壓的大小是變化的，既與電池的放電電流有關(guān)，又與電池的內(nèi)阻有關(guān)。的內(nèi)阻有關(guān)。U=Uk I(R0+Rj) （4-3）式中，式中，I為蓄電池放電電流；為蓄電池放電

35、電流；R0為蓄電池的歐姆電阻；為蓄電池的歐姆電阻；Rj為為蓄電池的極化電阻。蓄電池的極化電阻。 （4）充電電壓）充電電壓 蓄電池的充電電壓是指蓄電池在充電時(shí)，外電源加在蓄蓄電池的充電電壓是指蓄電池在充電時(shí)，外電源加在蓄電池兩端的電壓。電池兩端的電壓。 （5）初始電壓）初始電壓 蓄電池的初始電壓是蓄電池在放電初始時(shí)的工作電壓。蓄電池的初始電壓是蓄電池在放電初始時(shí)的工作電壓。294.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 （6）浮充電壓）浮充電壓 電池充電器對(duì)蓄電池進(jìn)行浮充電時(shí)設(shè)定的電壓值。電池充電器對(duì)蓄電池進(jìn)行浮充電時(shí)設(shè)定的電壓值。 鉛酸蓄電池的單體（格）電壓為鉛酸蓄電池的單體（格

36、）電壓為2V/格格，實(shí)際電壓隨充、，實(shí)際電壓隨充、放電情況而有變化，充電結(jié)束時(shí)電壓有放電情況而有變化，充電結(jié)束時(shí)電壓有2.52.7V/格格，以后，以后緩慢降到緩慢降到2.05V/格格左右的左右的穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)；放電時(shí)，電壓緩慢下；放電時(shí)，電壓緩慢下降，低到降，低到1.7V時(shí)時(shí)，便，便不能再繼續(xù)放電不能再繼續(xù)放電，否則會(huì)損壞蓄電池，否則會(huì)損壞蓄電池的極板。的極板。200A h以上的鉛酸蓄電池每只為一單體，電壓為以上的鉛酸蓄電池每只為一單體，電壓為2V；200A h以下的鉛酸蓄電池每只一般為以下的鉛酸蓄電池每只一般為6個(gè)單體（格）串個(gè)單體（格）串聯(lián)，電壓為聯(lián)，電壓為12V。 VRLA蓄電池在蓄電

37、池在25時(shí)時(shí)浮充電壓浮充電壓U開路電壓開路電壓+極化電壓極化電壓=Uk（0.100.18）。）。 鎘鎳蓄電池的單體電壓為鎘鎳蓄電池的單體電壓為1.2V/格。蓄電池組的電壓由串格。蓄電池組的電壓由串聯(lián)的蓄電池單體只數(shù)確定，有聯(lián)的蓄電池單體只數(shù)確定，有24V、48V、60V、110V等。等。 304.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池端電壓與放電時(shí)間端電壓與放電時(shí)間關(guān)系曲線如圖關(guān)系曲線如圖4-4所示所示 圖圖4-4 鉛酸蓄電池端電壓與放電時(shí)間關(guān)系曲線鉛酸蓄電池端電壓與放電時(shí)間關(guān)系曲線314.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 鉛酸蓄電池充電

38、時(shí)間與電壓及電流關(guān)系曲線如圖鉛酸蓄電池充電時(shí)間與電壓及電流關(guān)系曲線如圖4-5所所示。示。 圖圖4-5 鉛酸蓄電池充電時(shí)間與電壓及電流關(guān)系曲線鉛酸蓄電池充電時(shí)間與電壓及電流關(guān)系曲線324.2 4.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 （7）蓄電池的放電終止電壓）蓄電池的放電終止電壓 放電終止電壓放電終止電壓是指蓄電池放電時(shí)電壓下降到不宜再放電時(shí)的是指蓄電池放電時(shí)電壓下降到不宜再放電時(shí)的最低工作電壓最低工作電壓。 放電終止電壓隨放電率不同而變化。放電率大，則終止電壓放電終止電壓隨放電率不同而變化。放電率大，則終止電壓低，放電率小，則終止電壓大。對(duì)于鉛酸蓄電池，低，放電率小，則終止電

39、壓大。對(duì)于鉛酸蓄電池，10H率放率放電的終止電壓為電的終止電壓為1.8V/單體，而單體，而1H率放電的終止電壓為率放電的終止電壓為1.75V/單體。單體。 終止電壓不能太低，太低則會(huì)對(duì)電池壽命帶來不利影響。終止電壓不能太低，太低則會(huì)對(duì)電池壽命帶來不利影響。 對(duì)于光伏蓄電池，小于對(duì)于光伏蓄電池，小于10h的小電流放電，終止電壓取值稍的小電流放電，終止電壓取值稍高；大于高；大于10h的大電流放電，終止電壓取值稍低。的大電流放電，終止電壓取值稍低。 33圖圖4-6 放電率對(duì)終止電壓的影響放電率對(duì)終止電壓的影響 344.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 2.蓄電池的容量蓄電池的容量

40、 蓄電池的容量是蓄電池的容量是蓄電池儲(chǔ)存電能的能力蓄電池儲(chǔ)存電能的能力。 處于完全充電狀態(tài)的鉛酸蓄電池在一定的放電電流和一定的處于完全充電狀態(tài)的鉛酸蓄電池在一定的放電電流和一定的電解液溫度下，單格電池的電壓降到規(guī)定的終止電壓時(shí)所能電解液溫度下，單格電池的電壓降到規(guī)定的終止電壓時(shí)所能提供的電量稱為提供的電量稱為電池容量電池容量，以，以符號(hào)符號(hào)C表示，表示， 通?？刹捎脙煞N表示方法：通?？刹捎脙煞N表示方法：安時(shí)容量（安時(shí)容量（A h），瓦時(shí)容量（），瓦時(shí)容量（Wh）。）。 當(dāng)蓄電池以恒定電流放電時(shí)，安時(shí)容量當(dāng)蓄電池以恒定電流放電時(shí)，安時(shí)容量=放電電流放電電流 放電放電時(shí)間，瓦時(shí)容量時(shí)間，瓦時(shí)容量=

41、安時(shí)容量安時(shí)容量 平均放電電壓。平均放電電壓。 目前鉛酸蓄電池產(chǎn)品容量可從目前鉛酸蓄電池產(chǎn)品容量可從1安時(shí)到幾千甚至上萬安時(shí)。安時(shí)到幾千甚至上萬安時(shí)。354.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 額定容量（標(biāo)稱容量）是按照國家或有關(guān)部門頒布的標(biāo)額定容量（標(biāo)稱容量）是按照國家或有關(guān)部門頒布的標(biāo)準(zhǔn)，在電池設(shè)計(jì)時(shí)要求電池在一定的放電條件下（一般規(guī)準(zhǔn)，在電池設(shè)計(jì)時(shí)要求電池在一定的放電條件下（一般規(guī)定在定在25環(huán)境下以環(huán)境下以10小時(shí)率電流放電至終止電壓小時(shí)率電流放電至終止電壓）應(yīng)該放）應(yīng)該放出的最低限度的電量值。出的最低限度的電量值。 額定容量常用來標(biāo)定額定容量常用來標(biāo)定10小時(shí)率蓄電

42、池的型號(hào)。小時(shí)率蓄電池的型號(hào)。 為了比較不同系列的蓄電池，常用為了比較不同系列的蓄電池，常用比容量比容量的概念，即單的概念，即單位體積或單位質(zhì)量蓄電池所能給出的能量，分別稱為體積位體積或單位質(zhì)量蓄電池所能給出的能量，分別稱為體積比容量和重量比容量，其單位分別為比容量和重量比容量，其單位分別為A h/L或或A h/kg。 364.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 （1）蓄電池容量與放電率的關(guān)系）蓄電池容量與放電率的關(guān)系同一個(gè)電池放電率不同時(shí)，給出的容量也不同。同一個(gè)電池放電率不同時(shí)，給出的容量也不同。放電率放電率有小時(shí)率有小時(shí)率（時(shí)間率）和電流率（倍率）兩種不同的表示方法。（

43、時(shí)間率）和電流率（倍率）兩種不同的表示方法。小時(shí)率小時(shí)率（時(shí)間率）：是以一定電流放電至（時(shí)間率）：是以一定電流放電至規(guī)定終止電壓所經(jīng)歷規(guī)定終止電壓所經(jīng)歷的時(shí)間的時(shí)間。 標(biāo)識(shí)為標(biāo)識(shí)為20h、10h、5h、3h、1h、0.5h等。等。 例如，某例如，某12V的蓄電池，如果用的蓄電池，如果用2A放電，放電，5h降到降到10.5V（終止電（終止電壓），則容量為壓），則容量為C5=2A 5h=10A h 同樣是這個(gè)電池，如果用同樣是這個(gè)電池，如果用1.2A放電，放電，10h降到降到10.5V則容量為則容量為C10 =1.2A 10hl2A h 前者稱前者稱5小對(duì)放電率，容量用小對(duì)放電率，容量用C5表示；

44、后者稱表示；后者稱10小時(shí)放電率，容小時(shí)放電率，容量用量用C10表表示；示； 1小時(shí)放電率，容量用小時(shí)放電率，容量用C表示；表示；C的下腳標(biāo)就是小的下腳標(biāo)就是小時(shí)率。時(shí)率。374.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 電流率電流率（倍率）：是指（倍率）：是指放電電流相當(dāng)于放電電流相當(dāng)于電池額定容量電池額定容量的倍數(shù)的倍數(shù) 例如，容量為例如，容量為100A h的蓄電池，以的蓄電池，以100A h/10h =10A電流放電電流放電，10h將全部電量放完，則電流率為將全部電量放完，則電流率為0.1C10； 若以若以100A電流放電，則電流放電，則1h將全部電量放完，則電流率為將全部電

45、量放完，則電流率為1C10，依此類推。，依此類推。 蓄電池的額定容量按放電率蓄電池的額定容量按放電率標(biāo)定。國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：標(biāo)定。國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定： 啟動(dòng)型蓄電池，其額定容量以啟動(dòng)型蓄電池，其額定容量以20h率標(biāo)定，表示為率標(biāo)定，表示為C20； 固定型蓄電池，其額定容量以固定型蓄電池，其額定容量以10h率標(biāo)定，表示為率標(biāo)定，表示為C10。 光伏應(yīng)用一般采用光伏應(yīng)用一般采用20小時(shí)率容量。小時(shí)率容量。 汽車用 20小時(shí)率容量。小時(shí)率容量。 電動(dòng)車用5小時(shí)率容量。小時(shí)率容量。 384.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 放電電流越大，蓄電池容量越小，放電率對(duì)蓄電池容量放電電流越大，蓄電池

46、容量越小，放電率對(duì)蓄電池容量的影響見表的影響見表4-6。 表表4-6 放電率對(duì)蓄電池容量的影響放電率對(duì)蓄電池容量的影響電池型號(hào)電池型號(hào)（Type）額定電壓額定電壓(Nom Voltage)/V各小時(shí)率容量（各小時(shí)率容量（Rated Capacity）/(A h)10.8V/20h10.8V/10h10.5V/5h10.5V/3h10.02V/1hDJM12401243.4403632.725.6DJM12501254504541.132DJM12651270.56558.553.341.6DJM12701276706358.245.5DJM12901298908073.857.6DJM1210

47、0121081009083.165DJM121501216215013512397.5DJM1220012216200180165130394.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 （2）蓄電池容量與溫度的關(guān)系）蓄電池容量與溫度的關(guān)系鉛酸蓄電池電解液的溫度對(duì)蓄電池的容量有一定影響，鉛酸蓄電池電解液的溫度對(duì)蓄電池的容量有一定影響，溫度溫度高時(shí)高時(shí)，電解液的黏度下降，電阻減小，擴(kuò)散速度增大，電池，電解液的黏度下降，電阻減小，擴(kuò)散速度增大，電池的化學(xué)反應(yīng)加強(qiáng)，這些都會(huì)的化學(xué)反應(yīng)加強(qiáng)，這些都會(huì)使容量增大使容量增大。 但是溫度升高時(shí)，蓄電池的自放電會(huì)增加，電解液的但是溫度升高時(shí)，蓄電池的

48、自放電會(huì)增加，電解液的消耗量消耗量也會(huì)增多也會(huì)增多。 蓄電池在蓄電池在低溫下容量迅速下降低溫下容量迅速下降，通用型蓄電池在溫度降到，通用型蓄電池在溫度降到5時(shí)，容量會(huì)降到時(shí)，容量會(huì)降到70%左右。低于左右。低于 15容量將下降到不足容量將下降到不足60%，且在，且在 10以下充電反應(yīng)非常緩慢，可能造成放電后難以以下充電反應(yīng)非常緩慢，可能造成放電后難以恢復(fù)?；謴?fù)。 放完電后若不能及時(shí)充電，在溫度低于放完電后若不能及時(shí)充電，在溫度低于 30時(shí)有凍壞的危險(xiǎn)時(shí)有凍壞的危險(xiǎn)404.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理3.蓄電池的使用壽命蓄電池的使用壽命蓄電池壽命有三種評(píng)價(jià)方法（主要考慮前

49、兩種）：蓄電池壽命有三種評(píng)價(jià)方法（主要考慮前兩種）： 蓄電池經(jīng)歷一次充電和放電，稱為一次蓄電池經(jīng)歷一次充電和放電，稱為一次循環(huán)循環(huán)。在一定的。在一定的放電條件下，電池使用至某一容量規(guī)定值之前，電池所能放電條件下，電池使用至某一容量規(guī)定值之前，電池所能承受的循環(huán)次數(shù)，稱為承受的循環(huán)次數(shù)，稱為循環(huán)壽命循環(huán)壽命。通常要求在。通常要求在1000次以上。次以上。 蓄電池的蓄電池的使用壽命（浮充壽命）使用壽命（浮充壽命）是指蓄電池在規(guī)定的浮是指蓄電池在規(guī)定的浮充電壓和環(huán)境溫度下，蓄電池壽命終止時(shí)浮充運(yùn)行的總時(shí)充電壓和環(huán)境溫度下，蓄電池壽命終止時(shí)浮充運(yùn)行的總時(shí)間，以蓄電池的工作年限來衡量，間，以蓄電池的工作

50、年限來衡量，10年左右。年左右。 恒流過充電壽命恒流過充電壽命是指采用一定的充電電流對(duì)蓄電池進(jìn)行是指采用一定的充電電流對(duì)蓄電池進(jìn)行連續(xù)過充電，一直到蓄電池壽命終止時(shí)所能承受的過充電連續(xù)過充電，一直到蓄電池壽命終止時(shí)所能承受的過充電時(shí)間。時(shí)間。 蓄電池壽命終止條件一般設(shè)定在容量低于蓄電池壽命終止條件一般設(shè)定在容量低于10小時(shí)率額定小時(shí)率額定容量的容量的80%。 414.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 蓄電池的使用壽命與蓄電池本身質(zhì)量及工作條件、使用和維蓄電池的使用壽命與蓄電池本身質(zhì)量及工作條件、使用和維護(hù)情況等因素有很大關(guān)系。護(hù)情況等因素有很大關(guān)系。 放電深度對(duì)蓄電池循環(huán)使

51、用壽命的影響如圖放電深度對(duì)蓄電池循環(huán)使用壽命的影響如圖4-7所示。所示。圖圖4-7 蓄電池放電深度與循環(huán)次數(shù)關(guān)系曲線蓄電池放電深度與循環(huán)次數(shù)關(guān)系曲線424.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 4.蓄電池的效率蓄電池的效率 蓄電池在實(shí)際工作過程中有一定的能量損耗，通常用能蓄電池在實(shí)際工作過程中有一定的能量損耗，通常用能量效率和安時(shí)效率來表示。量效率和安時(shí)效率來表示。（1）能量效率：）能量效率：蓄電池放電時(shí)輸出的能量與充電時(shí)輸入蓄電池放電時(shí)輸出的能量與充電時(shí)輸入的能量之比。影響能量效率的主要因素是的能量之比。影響能量效率的主要因素是蓄電池的內(nèi)阻蓄電池的內(nèi)阻。（2）充電效率（也稱庫

52、侖效率）：）充電效率（也稱庫侖效率）：蓄電池放電時(shí)輸出的蓄電池放電時(shí)輸出的電量與充電時(shí)輸入的電量之比。影響充電效率的主要因素電量與充電時(shí)輸入的電量之比。影響充電效率的主要因素是是蓄電池內(nèi)部的各種負(fù)反應(yīng)，如自放電蓄電池內(nèi)部的各種負(fù)反應(yīng)，如自放電。 對(duì)于一般的離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，平均充電效率大約為對(duì)于一般的離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，平均充電效率大約為80%85%，在冬天可增加到，在冬天可增加到90%95%。%100(W（充）放）WW434.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 5.蓄電池的自放電蓄電池的自放電 在蓄電池不使用時(shí)，隨著放置時(shí)間的延長，儲(chǔ)電量會(huì)自在蓄電池不使用時(shí)，隨著放置時(shí)間的延

53、長，儲(chǔ)電量會(huì)自動(dòng)減少，這種現(xiàn)象稱為動(dòng)減少，這種現(xiàn)象稱為自放自放電。自放電與儲(chǔ)存時(shí)間關(guān)系曲電。自放電與儲(chǔ)存時(shí)間關(guān)系曲線如圖線如圖4-6所示。所示。圖圖4-8 自放電與儲(chǔ)存自放電與儲(chǔ)存時(shí)間關(guān)系曲線時(shí)間關(guān)系曲線444.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 自放電的主要原因是：自放電的主要原因是：（1）電解液中含有雜質(zhì)電解液中含有雜質(zhì)（其它金屬如銅、鐵等），（其它金屬如銅、鐵等），或添或添加的不是純凈水，加的不是純凈水，這些雜質(zhì)與蓄電池極板形成局部微小電這些雜質(zhì)與蓄電池極板形成局部微小電池，從而使蓄電池形成自放回路。實(shí)驗(yàn)表明，電解液中如池，從而使蓄電池形成自放回路。實(shí)驗(yàn)表明，電解液中如

54、含有含有1%的鐵，蓄電池充足電后會(huì)在的鐵，蓄電池充足電后會(huì)在24h之內(nèi)將電能全部放之內(nèi)將電能全部放完。完。蓄電池極板成分不純蓄電池極板成分不純，含銻量過高或含有其它有害雜質(zhì)，含銻量過高或含有其它有害雜質(zhì)時(shí)，也會(huì)形成許多微小蓄電池。雜質(zhì)與極板間或不同雜質(zhì)時(shí)，也會(huì)形成許多微小蓄電池。雜質(zhì)與極板間或不同雜質(zhì)之間產(chǎn)生電位差，變成一個(gè)局部蓄電池，并通過電解液構(gòu)之間產(chǎn)生電位差，變成一個(gè)局部蓄電池，并通過電解液構(gòu)成回路，產(chǎn)生局部電流，從而形成自放電。成回路，產(chǎn)生局部電流，從而形成自放電。（2）蓄電池電極間污垢較多蓄電池電極間污垢較多，如泥土及水等均為導(dǎo)體，如泥土及水等均為導(dǎo)體，使蓄電池正、負(fù)電極間形成放電回

55、路而自行放電。使蓄電池正、負(fù)電極間形成放電回路而自行放電。454.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 6.蓄電池的放電深度蓄電池的放電深度 蓄電池放電深度蓄電池放電深度（Depth of Discharge，DOD）是指從蓄電池使用過程中放出的有效容量占該電是指從蓄電池使用過程中放出的有效容量占該電池額定容量的比值，通常以百分?jǐn)?shù)表示。池額定容量的比值，通常以百分?jǐn)?shù)表示。 17%25%為為淺循環(huán)淺循環(huán)放電；放電； 30%50%為為中等循環(huán)中等循環(huán)放電；放電； 60%80%為為深循環(huán)放電深循環(huán)放電。 光伏發(fā)電系統(tǒng)中，光伏發(fā)電系統(tǒng)中，DOD一般為一般為3080。 464.2 鉛酸蓄

56、電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 7.蓄電池內(nèi)阻蓄電池內(nèi)阻 電池內(nèi)阻有電池內(nèi)阻有歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻兩部分：兩部分： 歐姆內(nèi)阻歐姆內(nèi)阻主要由電極材料、隔膜、電解液、接線柱等構(gòu)成，主要由電極材料、隔膜、電解液、接線柱等構(gòu)成，也與電池尺寸、結(jié)構(gòu)及裝配有關(guān)。也與電池尺寸、結(jié)構(gòu)及裝配有關(guān)。 極化內(nèi)阻極化內(nèi)阻是由電化學(xué)極化和濃差極化引起的，是電池放電或是由電化學(xué)極化和濃差極化引起的，是電池放電或充電過程中兩電極進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時(shí)極化產(chǎn)生的內(nèi)阻。極化內(nèi)阻充電過程中兩電極進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時(shí)極化產(chǎn)生的內(nèi)阻。極化內(nèi)阻除與電池制造工藝、電極結(jié)構(gòu)及活性物質(zhì)的活性有關(guān)外，還與除與電池制造工藝、電極結(jié)

57、構(gòu)及活性物質(zhì)的活性有關(guān)外，還與電池工作電流大小和溫度等因素有關(guān)。電池工作電流大小和溫度等因素有關(guān)。 電池內(nèi)阻嚴(yán)重影響電池工作電壓、工作電流和輸出能量，因電池內(nèi)阻嚴(yán)重影響電池工作電壓、工作電流和輸出能量，因而而內(nèi)阻愈小的電池性能愈好內(nèi)阻愈小的電池性能愈好。 電池內(nèi)阻電池內(nèi)阻不是常數(shù)不是常數(shù)，在充放電過程中隨時(shí)間，在充放電過程中隨時(shí)間不斷變化不斷變化，因?yàn)?，因?yàn)榛钚晕镔|(zhì)組成、電解液濃度和溫度都在不斷變化?；钚晕镔|(zhì)組成、電解液濃度和溫度都在不斷變化。 蓄電池的內(nèi)阻很小，在小電流時(shí)可以忽略，大電流時(shí)要考慮。474.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 8.蓄電池的串聯(lián)和并聯(lián)蓄電池的串聯(lián)

58、和并聯(lián) 將多只蓄電池的正極接負(fù)極依次連接稱為將多只蓄電池的正極接負(fù)極依次連接稱為串聯(lián)串聯(lián)，組成的，組成的蓄電池組的電壓為串聯(lián)的蓄電池電壓之和，蓄電池組的電壓為串聯(lián)的蓄電池電壓之和，容量不變?nèi)萘坎蛔?。例。例如?5只只2V/250Ah的鉛酸蓄電池串聯(lián)，組成的串聯(lián)蓄電池組的鉛酸蓄電池串聯(lián)，組成的串聯(lián)蓄電池組的電壓為的電壓為110V，容量為，容量為250A h。 將多只蓄電池的正極和負(fù)極分別連接起來稱為將多只蓄電池的正極和負(fù)極分別連接起來稱為并聯(lián)并聯(lián)，組，組成的蓄電池組的成的蓄電池組的電壓不變電壓不變，容量容量為并聯(lián)的為并聯(lián)的蓄電池容量之和蓄電池容量之和。例如例如10只只2V/250Ah鉛酸蓄電池并

59、聯(lián)，組成的蓄電池組鉛酸蓄電池并聯(lián)，組成的蓄電池組的電壓為的電壓為2V，容量為，容量為2500A h。蓄電池組也可以并聯(lián)，例如。蓄電池組也可以并聯(lián)，例如兩組兩組110V/250A h的蓄電池組并聯(lián)，組成的蓄電池組的電壓的蓄電池組并聯(lián)，組成的蓄電池組的電壓為為110V，容量為，容量為500A h。 蓄電池串、并聯(lián)時(shí)應(yīng)盡可能保證蓄電池串、并聯(lián)時(shí)應(yīng)盡可能保證每只蓄電池的性能一致每只蓄電池的性能一致。484.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 9.蓄電池的充電方法蓄電池的充電方法（1）恒壓充電法）恒壓充電法在充電過程中，充電電壓保持不變。在充電過程中，充電電壓保持不變。 這樣在剛開始充

60、電時(shí)，能以這樣在剛開始充電時(shí)，能以較大的電流較大的電流對(duì)蓄電池充電，對(duì)蓄電池充電， 隨著充電時(shí)間的增加，電流逐漸減少。隨著充電時(shí)間的增加，電流逐漸減少。 充電電流太大會(huì)使電池壽命減少，而且容易造成電池溫充電電流太大會(huì)使電池壽命減少，而且容易造成電池溫度上升，因此需要額外加入度上升，因此需要額外加入限流電路限流電路及溫度補(bǔ)償電路。及溫度補(bǔ)償電路。49（2）恒流充電法）恒流充電法在充電過程中，充電電流保持不變。這樣可以避免恒在充電過程中，充電電流保持不變。這樣可以避免恒壓充電法因電流太大而產(chǎn)生的問題。壓充電法因電流太大而產(chǎn)生的問題。 其缺點(diǎn)是恒流充電可能造成充電電壓過高而影響蓄電其缺點(diǎn)是恒流充電可