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 光伏發(fā)電發(fā)電系統(tǒng)統(tǒng)中，蓄電電池是重要組組成部件。由于太陽陽光變變化無常，光伏發(fā)電發(fā)電系統(tǒng)統(tǒng)的功率輸輸出也變變化無常，因此光伏發(fā)電發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)統(tǒng)產(chǎn)生的電電能需要蓄電電池進(jìn)進(jìn)行儲儲存和調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)。 在日照不足發(fā)電發(fā)電很少或需要維維修光伏發(fā)電發(fā)電系統(tǒng)時(shí)統(tǒng)時(shí)，蓄電電池也能夠夠提供相對穩(wěn)對穩(wěn)定的電電能。蓄電電池的投資資占系統(tǒng)總統(tǒng)總投資資的20%25%。蓄電電池的合理選擇選擇、正確使用和維護(hù)維護(hù)等，是光伏發(fā)電發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)運(yùn)行、管理中至關(guān)關(guān)重要的問題問題。 4.1 光伏蓄電池概述光伏蓄電池概述4.1.1 蓄電電池簡簡介 化學(xué)電學(xué)電池是將將化學(xué)學(xué)能轉(zhuǎn)換為電轉(zhuǎn)換

2、為電能的裝置，分為為原電電池和蓄電電池兩兩大類類。 原電電池的活性物質(zhì)質(zhì)只能利用一次，放完電電后廢廢棄，又稱稱一次電電池。蓄電電池放電電后可以用與與放電電電電流相反的電電流進(jìn)進(jìn)行充電電，重新獲獲得復(fù)復(fù)原而再次使用，又稱稱二次電電池，能量轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換過過程是可逆的。電電能 化學(xué)學(xué)能4.1 光伏蓄電池概述光伏蓄電池概述4.1.1 蓄電電池簡簡介 蓄電電池的分類類：鉛鉛酸蓄電電池；鎘鎳鎘鎳（NiCd）蓄電電池；氫氫鎳鎳（NiMH）蓄電電池；鋰鋰離子（Liion）蓄電電池。 蓄電電池的主要技術(shù)術(shù)指標(biāo)標(biāo)：1. 工作電壓電壓，放電電曲線線上的平臺電壓電壓；2. 蓄電電池容量，常用安時(shí)時(shí)（A h）或毫安時(shí)時(shí)（m

3、A h）表示；3. 工作溫區(qū)溫區(qū)，正常放電溫電溫度范圍圍；4. 循環(huán)壽環(huán)壽命，正常工作的充、放電電次數(shù)數(shù)。 蓄電電池的特性曲線線：充電電曲線線；放電電曲線線；充放電電循環(huán)環(huán)曲線線；溫溫度曲線線；儲儲存曲線線；等 光伏發(fā)電發(fā)電系統(tǒng)統(tǒng)使用最普遍的是閥閥控密封式鉛鉛酸蓄電電池（Valve-Regulated Lead Acid Battery，VRLA）。 4.1 光伏蓄電池概述光伏蓄電池概述4.1.2 鉛鉛酸蓄電電池的基本概概念 （1）單單體蓄電電池單單體蓄電電池指蓄電電池的最小單單元（格）。 （2）蓄電電池組組 蓄電電池組組由單單體蓄電電池串聯(lián)聯(lián)和并聯(lián)組并聯(lián)組成，以滿滿足存儲儲大容量電電能的需要

4、。其作用是儲儲存太陽電陽電池方陣發(fā)陣發(fā)出的電電能并隨時(shí)并隨時(shí)向負(fù)載負(fù)載供電電。 （3）電電池充電電電電池充電電是外電電路給給蓄電電池供電電，使電電池內(nèi)發(fā)內(nèi)發(fā)生化學(xué)學(xué)反應(yīng)應(yīng)，從從而把電電能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化成化學(xué)學(xué)能而儲儲藏起來來的操作。 （4）過過充電電過過充電電是對對完全充電電的蓄電電池或蓄電電池組繼續(xù)組繼續(xù)充電電。4.1 光伏蓄電池概述光伏蓄電池概述5）熱熱失控 熱熱失控是指蓄電電池在恒壓壓充電電時(shí)時(shí)充電電電電流和電電池溫溫度發(fā)發(fā)生一種種積積累性的增強(qiáng)作用并并逐步損損壞蓄電電池現(xiàn)現(xiàn)象。 VRLA蓄電電池過過充時(shí)時(shí)正極產(chǎn)極產(chǎn)生的大量氧氣氧氣在負(fù)極復(fù)負(fù)極復(fù)合，復(fù)復(fù)合反應(yīng)產(chǎn)應(yīng)產(chǎn)生的熱熱使蓄電電池溫溫度進(jìn)進(jìn)一

5、步升高。溫溫度升高又使電電池內(nèi)內(nèi)阻下降，導(dǎo)導(dǎo)致浮充電電流增大。這樣這樣，增大的浮充電電流使蓄電電池溫溫度升高，升高的溫溫度又使浮充電電流增大，如此反復(fù)復(fù)形成惡惡性循環(huán)環(huán)熱熱失控。 VRLA鉛鉛酸蓄電電池“熱熱失控”故障的原因： 電電池失水； 單單格電電池提前失效故障； 充電電器與鉛與鉛酸蓄電電池組組不匹配（充電電壓過電電壓過高 ）； 電電池的氧氧循環(huán)氣環(huán)氣路過過于暢暢通。4.1 光伏蓄電池概述光伏蓄電池概述（6）放電電在規(guī)規(guī)定的條條件下，電電池向外電電路輸輸出電電能的過過程。 （7）活性物質(zhì)質(zhì)在電電池放電時(shí)發(fā)電時(shí)發(fā)生化學(xué)學(xué)反應(yīng)從應(yīng)從而產(chǎn)產(chǎn)生電電能的物質(zhì)質(zhì)，或者說說是正極極和負(fù)極儲負(fù)極儲存電電能

6、的物質(zhì)統(tǒng)稱為質(zhì)統(tǒng)稱為活性物質(zhì)質(zhì)。（8）板極極硫化電電池放電電后未及時(shí)時(shí)充電電，或長時(shí)長時(shí)期處處于半放電電或充電電不足，甚至過過充電電情況況下或者長時(shí)間長時(shí)間充電電和放電電都會會形成難難溶的PbSO4晶體，無法恢復(fù)復(fù)原來來的狀態(tài)狀態(tài)板極極硫化。板極極硫化導(dǎo)導(dǎo)致充電電困難難或電電池失效。 4.1 4.1 光伏蓄電池概述光伏蓄電池概述 （9）容量 容量是在規(guī)規(guī)定的放電條電條件下電電池輸輸出的電電荷。其單單位常用安時(shí)時(shí)(Ah)表示。 能量和比能量 能量 蓄電電池的能量是指在一定放電電制下，蓄電電池所能給給出的能量，通常用W表示，其單單位為為瓦時(shí)時(shí)（W h）。 理論論能量可以用理論論容量和電動勢電動勢的

7、乘積積表示； 實(shí)際實(shí)際能量為為一定放電條電條件下的實(shí)際實(shí)際容量與與平均工作電壓電壓的乘積積。 比能量 蓄電電池的比能量是單單位體積積或單單位重量（質(zhì)質(zhì)量）的蓄電電池所給給出的能量，分別稱為別稱為體積積比能量(W h/L)和重量比能量（W h/kg）。 4.1 光伏蓄電池概述光伏蓄電池概述 功率和比功率 功率 蓄電電池的功率是指蓄電電池在一定放電電制下，在單單位時(shí)間內(nèi)時(shí)間內(nèi)所給給出的能量的大小，通常用P表示，單單位為為瓦（W）。 理論論功率為為一定放電條電條件下的放電電電電流與與蓄電電池電動勢電動勢的乘積積; 實(shí)際實(shí)際功率為為一定放電條電條件下的放電電電電流與與平均工作電壓電壓的乘積積。 比功率

8、 是指單單位體積積或單單位質(zhì)質(zhì)量的蓄電電池輸輸出功率，分別稱為別稱為體積積比功率（W /L）和質(zhì)質(zhì)量比功率（W /kg）。 比功率是蓄電電池的重要的技術(shù)術(shù)性能指標(biāo)標(biāo)，蓄電電池的比功率大，表示它它承受大電電流放電電的能量強(qiáng)。4.1 光伏蓄電池概述光伏蓄電池概述 （10）相對對密度相對對密度是指電電解液與與水的密度的比值值，用來檢驗(yàn)電來檢驗(yàn)電解液的強(qiáng)度。相對對密度與溫與溫度變變化有關(guān)關(guān)。25時(shí)時(shí)，滿滿充的電電池電電解液相對對密度值為值為1.265。密封式電電池，相對對密度值值無法測測量。純純酸溶液的密度為為1.835g/cm3，完全放電電后降至1.l20g/cm3。 大部分鉛鉛酸電電池的密度在1.

9、11.3 g/cm3范圍內(nèi)圍內(nèi)，滿滿充之后一般為為1.231.3 g/cm3。 高溫溫或者低溫溫中的電電池，相對對密度也會會受影響響。4.1 光伏蓄電池概述光伏蓄電池概述 （11）運(yùn)運(yùn)行溫溫度 溫溫度對電對電池性能影響響很大。 電電池運(yùn)運(yùn)行一段時(shí)間時(shí)間，就感到燙燙手，鉛鉛酸電電池具有很強(qiáng)的發(fā)熱發(fā)熱性。當(dāng)運(yùn)當(dāng)運(yùn)行溫溫度超過過25，每升高10，鉛鉛酸電電池的使用壽壽命就減減少50%。所以電電池的最高運(yùn)運(yùn)行溫溫度應(yīng)應(yīng)比外界低，運(yùn)運(yùn)行溫溫度變變化超過過 5時(shí)應(yīng)帶時(shí)應(yīng)帶溫溫度補(bǔ)償補(bǔ)償充電電措施。電電池溫溫度傳傳感器應(yīng)應(yīng)安裝在陽極陽極上，且與與外界絕緣絕緣。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

10、工作原理4.2.1 鉛鉛酸蓄電電池的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：鉛鉛蓄電電池由正極極板、負(fù)極負(fù)極板、隔板、電電槽及電電解液組組成。 活性物質(zhì)質(zhì)： 正極極，PbO2， 負(fù)極負(fù)極，Pb； 電電解液：H2SO4 電電化學(xué)學(xué)反應(yīng)應(yīng)同時(shí)時(shí)， e、H、HSO4 不斷產(chǎn)斷產(chǎn)生，不斷斷復(fù)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)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 1.極極板極極板由板柵柵和活性物質(zhì)組質(zhì)組成。板柵柵是極極板的骨架，用于支撐活性物質(zhì)質(zhì)，傳導(dǎo)電傳導(dǎo)電流。 （1）正極極板(陽極陽極)陽極陽極指發(fā)發(fā)生氧氧化反應(yīng)應(yīng)的電極電極。鉛鉛酸蓄電電池的陽極陽極板就是正極極。它它是以結(jié)結(jié)

11、晶細(xì)細(xì)密、疏松多孔的二氧氧化鉛鉛作為儲為儲存電電能的活性物質(zhì)質(zhì)，正常為紅為紅褐色，鉛鉛酸蓄電電池的每個單個單元也分正極極和負(fù)極負(fù)極，陽極陽極是放電時(shí)電時(shí)的負(fù)極負(fù)極，充電時(shí)電時(shí)的正極極。（2）負(fù)極負(fù)極板(陰極陰極)負(fù)極負(fù)極指發(fā)發(fā)生還還原反應(yīng)應(yīng)的電極電極。負(fù)極負(fù)極板是放電時(shí)電時(shí)的正極極，充電時(shí)電時(shí)的負(fù)極負(fù)極。負(fù)極負(fù)極(陰極陰極板)是以海綿狀綿狀的金屬鉛屬鉛作為儲為儲存電電能的物質(zhì)質(zhì)，正常為為灰色。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 2.隔板在電電池兩極兩極板組間插組間插入的隔離物，防止正、負(fù)極負(fù)極板相互接觸觸而發(fā)發(fā)生短路和活性物質(zhì)脫質(zhì)脫落。 隔板由防止?jié)B透離子的材料制成，主要

12、有AGM（超細(xì)細(xì)玻璃纖維纖維）隔板和PVC-SiO2隔板兩類兩類 3.容器容器用于盛裝電電解液和支撐極極板， 硬橡膠膠式及塑料槽。4.電電解液含有可移動動離子，具有離子導(dǎo)電導(dǎo)電性的液體或固體物質(zhì)質(zhì)叫做電電解液。一般為為稀硫酸，有一部分做成膠膠體。 電電解液在鉛鉛酸蓄電電池中的作用是：參參加電電化學(xué)學(xué)反應(yīng)應(yīng)；溶液正、負(fù)負(fù)離子的傳導(dǎo)傳導(dǎo)體；極極板溫溫升的熱擴(kuò)熱擴(kuò)散體。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4.2.2鉛鉛酸蓄電電池的工作原理鉛鉛酸蓄電電池由兩組極兩組極板插插入稀硫酸溶液中構(gòu)構(gòu)成。電極電極在完成充電電后，正極極板為為二氧氧化鉛鉛，負(fù)極負(fù)極板為為海綿狀鉛綿狀鉛。放電電后

13、，在兩極兩極板上都產(chǎn)產(chǎn)生細(xì)細(xì)小而松軟軟的硫酸鉛鉛，充電電后又恢復(fù)為復(fù)為原來來物質(zhì)質(zhì)。 鉛鉛酸蓄電電池在充電電和放電過電過程中的可逆反應(yīng)應(yīng)理論論比較復(fù)雜較復(fù)雜，目前公認(rèn)認(rèn)的是“雙雙硫酸化理論論”，其含義義：放電時(shí)電時(shí)，兩電極兩電極的有效物質(zhì)質(zhì)和硫酸發(fā)發(fā)生作用，均轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為為硫酸化合物硫酸鉛鉛；充電時(shí)電時(shí)，又恢復(fù)為復(fù)為原來來的鉛鉛和二氧氧化鉛鉛，如圖圖4-1（b）所示。 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 1.鉛鉛酸蓄電電池電動勢電動勢的產(chǎn)產(chǎn)生鉛鉛酸蓄電電池充電電后，正極極板的PbO2在硫酸溶液中水分子的作用下，少量與與水生成可離解的不穩(wěn)穩(wěn)定物質(zhì)質(zhì)氫氧氫氧化鉛鉛(Pb(OH)4

14、)，氫氧氫氧根離子在溶液中，鉛鉛離子（Pb4+ ）留在正極極板上，因此正極極板上缺少電電子。同時(shí)負(fù)極時(shí)負(fù)極板的Pb與電與電解液中的H2SO4發(fā)發(fā)生反應(yīng)應(yīng)，變變成鉛鉛離子（Pb2+），鉛鉛離子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移到電電解液中，負(fù)極負(fù)極板上留下多余的兩個電兩個電子(2e)?？梢娨姡谖唇油ㄍ怆婋娐窌r(shí)時(shí)（電電池開開路），由于化學(xué)學(xué)作用，正極極板上缺少電電子，負(fù)極負(fù)極板上多余電電子，兩極兩極板間間就產(chǎn)產(chǎn)生了一定的電電位差，這這就是電電池的電動勢電動勢。鉛鉛酸蓄電電池單單體（格）的電動勢為電動勢為2.0V。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 2.鉛鉛酸蓄電電池充、放電過電過程的電電化學(xué)學(xué)反應(yīng)應(yīng)

15、蓄電電池充、放電時(shí)電時(shí)，正極極、負(fù)極負(fù)極活性物質(zhì)質(zhì)和電電解液同時(shí)時(shí)參參加化學(xué)學(xué)反應(yīng)應(yīng)。鉛鉛酸蓄電電池充、放電電化學(xué)學(xué)反應(yīng)應(yīng)的方程式如下: 正極極 電電解液 負(fù)極負(fù)極 正極極 水 負(fù)極負(fù)極放電過電過程：PbO2 + 2H2SO4 + Pb PbSO4+2H2O+PbSO4充電過電過程：PbO2 + 2H2SO4 + Pb PbSO4+2H2O+PbSO4 化學(xué)學(xué)反應(yīng)應(yīng)的同時(shí)時(shí)，有電電子和離子的產(chǎn)產(chǎn)生。 正極極：PbO2+H2SO4PbSO4+H2O 負(fù)極負(fù)極：Pb+H2SO4PbSO4+H2 總總反應(yīng)應(yīng)：PbO2+2H2SO4+Pb 2PbSO4+2H2O 4.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理鉛酸蓄

16、電池結(jié)構(gòu)和工作原理 鉛鉛酸蓄電電池在充、放電過電過程伴隨隨著的副反應(yīng)為應(yīng)為2H2O 2H2+ O22Pb+ O2 2PbOPbO+H2SO4 PbSO4 +H2O 該該反應(yīng)應(yīng)使電電池中水分逐漸損漸損失，需不斷補(bǔ)斷補(bǔ)充純純水才能保持正常使用。 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4.2.3 鉛鉛酸蓄電電池的分類類和命名 1.鉛鉛酸蓄電電池的分類類 （1）按照電電解液數(shù)數(shù)量和電電池槽結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)分類類 傳統(tǒng)開傳統(tǒng)開口式鉛鉛酸蓄電電池：開開口半密封式結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，電電解液處處于富液狀態(tài)狀態(tài)，使用過過程中需要加水調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)酸密度； 閥閥控密封式鉛鉛酸蓄電電池（Valve-Regulated

17、Lead Acid Battery，VRLA）：全密封式結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，電電解液為貧為貧液狀態(tài)狀態(tài)，使用過過程中不需要進(jìn)進(jìn)行加水或加酸維護(hù)維護(hù)“免維護(hù)維護(hù)”。 AGM電電池：主要采用AGM（玻璃纖維纖維）隔板，電電解液被吸附在隔板孔隙內(nèi)內(nèi)； GEL電電池：主要采用PVC-SiO2隔板，電電解質(zhì)為質(zhì)為已經(jīng)經(jīng)凝膠膠的膠膠體電電解質(zhì)質(zhì)。 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 （2）按照電電池的用途分類類 循環(huán)環(huán)和啟動啟動使用電電池：鐵鐵路電電池、汽車電車電池、太陽陽能電電池、電動車電電動車電池、牽牽引電電池等類類型。 浮充使用電電池：浮充電電池主要是后備電備電池。（3）按照電電池的使用

18、環(huán)環(huán)境分類類 固定型電電池：主要用于后備電備電源，廣泛用于郵電郵電、電電站和醫(yī)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)鍵問題關(guān)鍵問題。 移動動型電電池：主要有內(nèi)內(nèi)燃機(jī)車車用電電池、鐵鐵路客車車用電電池、摩托車車用電電池、電動電動汽車車及牽牽引車車用電電池等。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 2.蓄電電池的命名方法、型號組號組成及其代表意義義 蓄電電池名稱稱由單單體蓄電電池格數(shù)數(shù)、型號號、額額定容量、電電池功能或形狀狀等組組成(圖圖4-2)。當(dāng)單當(dāng)單體蓄電電池格數(shù)為數(shù)為1時(shí)時(shí)(2V)省略，6V、12V分別為別為3和6。各公司的產(chǎn)產(chǎn)品型號號有不同的解釋釋

19、，但產(chǎn)產(chǎn)品型號號中的基本含義義相同。表4-3為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 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)和工作原理表4-3 蓄電電池常用字母的含義義 代號號拼拼音漢漢字全稱稱備備注GGu固固定型F Fa閥閥閥閥控式MMi密密封JJiao膠膠膠膠體DDong動動動動力型DC系列電電池用NNei內(nèi)內(nèi)內(nèi)內(nèi)燃機(jī)車車用TTie鐵鐵鐵鐵路客車車用DDian電電電電力機(jī)車車用TS系列電電池用 例：例：GFM-500，1個單體，個單體，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-GFM

20、J-100，6為為6個單體，電壓個單體，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。 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)和工作原理表4-4 12V系列免維護(hù)鉛維護(hù)鉛酸蓄電電池電電池型號號額額定電壓電壓(V) 額額定容量 (A h)最大外形尺寸（mm)參參考重量(kg)長長寬寬高總總高6-GFM-40124019816617017012.56-GFM-551255229138208213166-GFM-65126533117517517821.56-GFM-751275259169220

21、230246-GFM-901290331175225227296-GFM-10012100331174225243326-GFM-12012120407173208213376-GFM-15012150483170241241436-GFM-20012200522240219244624.2 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4-5 12V系列膠膠體蓄電電池電電池型號號標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)電壓電壓（V）20HR容量（A h）最大外形尺寸（mm）參參考重量(kg)長長寬寬高總總高6-GFMJ-40124019816617017013.56-GFMJ-551255230140215225176-

22、GFMJ-65126535016717818522.86-GFMJ-751275260170215230256-GFMJ-85128533117521624029.56-GFMJ-1001210033117521624033.56-GFMJ-1201212040517521823537.16-GFMJ-1501215048017021524146.86-GFMJ-20012200525240215245644.2 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 蓄電電池的性能參數(shù)參數(shù)（鉛鉛酸蓄電電池）1.蓄電電池的電壓電壓 （1）蓄電電池電動勢電動勢（E） 蓄電電池的電動勢電動勢在

23、數(shù)值數(shù)值上等于蓄電電池達(dá)達(dá)到穩(wěn)穩(wěn)定時(shí)時(shí)的開開路電壓電壓，它它是由蓄電電池電極電極的活性物質(zhì)與電質(zhì)與電解質(zhì)質(zhì)的電電化學(xué)學(xué)特性決決定的。 鉛鉛酸蓄電電池的電動勢與電動勢與硫酸密度的關(guān)關(guān)系如圖圖4-3所示。由圖圖可知，硫酸密度增加（在硫酸密度為為1.051.300g/cm3范圍圍時(shí)時(shí)），蓄電電池電動勢電動勢的值值也相應(yīng)應(yīng)增加，呈線線性關(guān)關(guān)系。 圖圖4-3 蓄電池電動勢與硫酸密度的關(guān)系蓄電池電動勢與硫酸密度的關(guān)系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 （1）蓄電電池電動勢電動勢（E） 蓄電電池的電動勢電動勢可以從從下面近似公式得出E0.85+d （4-1）式中，0.85為為VRLA蓄

24、電電池的電動勢電動勢常數(shù)數(shù)；d為電為電解液的比重，單單位采用g/cm3。 圖圖4-3 蓄電池電動勢蓄電池電動勢與硫酸密度的關(guān)系與硫酸密度的關(guān)系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 （2）開開路電壓電壓（Uk） 蓄電電池的開開路電壓電壓是蓄電電池在開開路狀態(tài)狀態(tài)（無電電流狀態(tài)狀態(tài)）下的端電壓電壓。UkEz Ef （4-2）式中， Ez為為蓄電電池正極電極電位；Ef為為蓄電電池負(fù)極電負(fù)極電位。 蓄電電池達(dá)達(dá)到穩(wěn)穩(wěn)定時(shí)時(shí)的開開路電壓電壓在數(shù)值數(shù)值上等于蓄電電池的電電動勢動勢，也可由UkE0.85+d近似得出。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 （3）工作電壓

25、電壓（U） 蓄電電池的工作電壓電壓是指蓄電電池接通負(fù)負(fù)荷后在放電過電過程中顯顯示的端電壓電壓，又稱稱負(fù)負(fù)荷（載載）電壓電壓或放電電壓電電壓。工作電電壓壓的大小是變變化的，既與電既與電池的放電電電電流有關(guān)關(guān)，又與電與電池的內(nèi)內(nèi)阻有關(guān)關(guān)。U=Uk I(R0+Rj) （4-3）式中，I為為蓄電電池放電電電電流；R0為為蓄電電池的歐歐姆電電阻；Rj為為蓄電電池的極極化電電阻。 （4）充電電壓電電壓 蓄電電池的充電電壓電電壓是指蓄電電池在充電時(shí)電時(shí)，外電電源加在蓄電電池兩兩端的電壓電壓。 （5）初始電壓電壓 蓄電電池的初始電壓電壓是蓄電電池在放電電初始時(shí)時(shí)的工作電壓電壓。4.2 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理

26、鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 （6）浮充電壓電壓 電電池充電電器對對蓄電電池進(jìn)進(jìn)行浮充電時(shí)設(shè)電時(shí)設(shè)定的電壓值電壓值。 鉛鉛酸蓄電電池的單單體（格）電壓為電壓為2V/格，實(shí)際電壓隨實(shí)際電壓隨充、放電電情況況而有變變化，充電結(jié)電結(jié)束時(shí)電壓時(shí)電壓有2.52.7V/格，以后緩緩慢降到2.05V/格左右的穩(wěn)穩(wěn)定狀態(tài)狀態(tài)；放電時(shí)電時(shí)，電壓緩電壓緩慢下降，低到1.7V時(shí)時(shí)，便不能再繼續(xù)繼續(xù)放電電，否則會損則會損壞蓄電電池的極極板。200A h以上的鉛鉛酸蓄電電池每只為為一單單體，電壓為電壓為2V；200A h以下的鉛鉛酸蓄電電池每只一般為為6個單個單體（格）串聯(lián)聯(lián)，電壓為電壓為12V。 VRLA蓄電電池在25時(shí)

27、時(shí)浮充電壓電壓U開開路電壓電壓+極極化電壓電壓=Uk（0.100.18）。 鎘鎳鎘鎳蓄電電池的單單體電壓為電壓為1.2V/格。蓄電電池組組的電壓電壓由串聯(lián)聯(lián)的蓄電電池單單體只數(shù)數(shù)確定，有24V、48V、60V、110V等。 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 鉛鉛酸蓄電電池端電壓與電壓與放電時(shí)間電時(shí)間關(guān)關(guān)系曲線線如圖圖4-4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 鉛鉛酸蓄電電池充電時(shí)間與電壓電時(shí)間與電壓及電電流關(guān)關(guān)系曲線線如圖圖4-5所示。 圖圖4-5 鉛酸蓄電池充電時(shí)

28、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4.2 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）蓄電電池的放電終電終止電壓電壓 放電終電終止電壓電壓是指蓄電電池放電時(shí)電壓電時(shí)電壓下降到不宜再放電時(shí)電時(shí)的最低工作電壓電壓。 放電終電終止電壓隨電壓隨放電電率不同而變變化。放電電率大，則終則終止電壓電壓低，放電電率小，則終則終止電壓電壓大。對對于鉛鉛酸蓄電電池，10H率放電電的終終止電壓為電壓為1.8V/單單體，而1H率放電電的終終止電壓為電壓為1.75V/單單體。 終終止電壓電壓不能太低，太低則會對電則會對電池壽壽命帶來帶來不利影響響。 對對于光伏蓄電電池，小于

29、10h的小電電流放電電，終終止電壓電壓取值值稍高；大于10h的大電電流放電電，終終止電壓電壓取值值稍低。 圖圖4-6 放電率對終止電壓的影響放電率對終止電壓的影響 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 2.蓄電電池的容量 蓄電電池的容量是蓄電電池儲儲存電電能的能力。 處處于完全充電狀態(tài)電狀態(tài)的鉛鉛酸蓄電電池在一定的放電電電電流和一定的電電解液溫溫度下，單單格電電池的電壓電壓降到規(guī)規(guī)定的終終止電壓時(shí)電壓時(shí)所能提供的電電量稱為稱為電電池容量，以符號號C表示， 通?？刹捎脙煞N兩種表示方法：安時(shí)時(shí)容量（A h），瓦時(shí)時(shí)容量（Wh）。 當(dāng)當(dāng)蓄電電池以恒定電電流放電時(shí)電時(shí)，安時(shí)時(shí)容量=

30、放電電電電流 放電電時(shí)間時(shí)間，瓦時(shí)時(shí)容量=安時(shí)時(shí)容量 平均放電電壓電電壓。 目前鉛鉛酸蓄電電池產(chǎn)產(chǎn)品容量可從從1安時(shí)時(shí)到幾千甚至上萬安時(shí)時(shí)。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 額額定容量（標(biāo)稱標(biāo)稱容量）是按照國國家或有關(guān)關(guān)部門頒門頒布的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，在電電池設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)要求電電池在一定的放電條電條件下（一般規(guī)規(guī)定在25環(huán)環(huán)境下以10小時(shí)時(shí)率電電流放電電至終終止電壓電壓）應(yīng)該應(yīng)該放出的最低限度的電電量值值。 額額定容量常用來標(biāo)來標(biāo)定10小時(shí)時(shí)率蓄電電池的型號號。 為為了比較較不同系列的蓄電電池，常用比容量的概概念，即單單位體積積或單單位質(zhì)質(zhì)量蓄電電池所能給給出的能量，分別稱為別稱

31、為體積積比容量和重量比容量，其單單位分別為別為A h/L或A h/kg。 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 （1）蓄電電池容量與與放電電率的關(guān)關(guān)系同一個電個電池放電電率不同時(shí)時(shí)，給給出的容量也不同。放電電率有小時(shí)時(shí)率（時(shí)間時(shí)間率）和電電流率（倍率）兩種兩種不同的表示方法。小時(shí)時(shí)率（時(shí)間時(shí)間率）：是以一定電電流放電電至規(guī)規(guī)定終終止電壓電壓所經(jīng)歷經(jīng)歷的時(shí)間時(shí)間。 標(biāo)識為標(biāo)識為20h、10h、5h、3h、1h、0.5h等。 例如，某12V的蓄電電池，如果用2A放電電，5h降到10.5V（終終止電電壓壓），則則容量為為C5=2A 5h=10A h 同樣樣是這個電這個電池，如果用

32、1.2A放電電，10h降到10.5V則則容量為為C10 =1.2A 10hl2A h 前者稱稱5小對對放電電率，容量用C5表示；后者稱稱10小時(shí)時(shí)放電電率，容量用C10表示； 1小時(shí)時(shí)放電電率，容量用C表示；C的下腳標(biāo)標(biāo)就是小時(shí)時(shí)率。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 電電流率（倍率）：是指放電電電電流相當(dāng)當(dāng)于電電池額額定容量的倍數(shù)數(shù) 例如，容量為為100A h的蓄電電池，以100A h/10h =10A電電流放電電，10h將將全部電電量放完，則電則電流率為為0.1C10； 若以100A電電流放電電，則則1h將將全部電電量放完，則電則電流率為為1C10，依此類類推。 蓄電

33、電池的額額定容量按放電電率標(biāo)標(biāo)定。國際標(biāo)國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)規(guī)定： 啟動啟動型蓄電電池，其額額定容量以20h率標(biāo)標(biāo)定，表示為為C20； 固定型蓄電電池，其額額定容量以10h率標(biāo)標(biāo)定，表示為為C10。 光伏應(yīng)應(yīng)用一般采用20小時(shí)時(shí)率容量。 汽車用 20小時(shí)時(shí)率容量。 電動車用5小時(shí)時(shí)率容量。 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 放電電電電流越大，蓄電電池容量越小，放電電率對對蓄電電池容量的影響見響見表4-6。 表4-6 放電電率對對蓄電電池容量的影響響電電池型號號（Type）額額定電壓電壓(Nom Voltage)/V各小時(shí)時(shí)率容量（Rated Capacity）/(A h)10.8

34、V/20h10.8V/10h10.5V/5h10.5V/3h10.02V/1hDJM12401243.4403632.725.6DJM12501254504541.132DJM12651270.56558.553.341.6DJM12701276706358.245.5DJM12901298908073.857.6DJM12100121081009083.165DJM121501216215013512397.5DJM12200122162001801651304.2 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）蓄電電池容量與溫與溫度的關(guān)關(guān)系鉛鉛酸蓄電電池電電解液的溫溫度對對蓄電電

35、池的容量有一定影響響，溫溫度高時(shí)時(shí)，電電解液的黏度下降，電電阻減減小，擴(kuò)擴(kuò)散速度增大，電電池的化學(xué)學(xué)反應(yīng)應(yīng)加強(qiáng)，這這些都會會使容量增大。 但是溫溫度升高時(shí)時(shí)，蓄電電池的自放電會電會增加，電電解液的消耗量也會會增多。 蓄電電池在低溫溫下容量迅速下降，通用型蓄電電池在溫溫度降到5時(shí)時(shí)，容量會會降到70%左右。低于 15容量將將下降到不足60%，且在 10以下充電電反應(yīng)應(yīng)非常緩緩慢，可能造成放電電后難難以恢復(fù)復(fù)。 放完電電后若不能及時(shí)時(shí)充電電，在溫溫度低于 30時(shí)時(shí)有凍凍壞的危險(xiǎn)險(xiǎn)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3.蓄電電池的使用壽壽命蓄電電池壽壽命有三種評種評價(jià)方法（主要考

36、慮慮前兩種兩種）： 蓄電電池經(jīng)歷經(jīng)歷一次充電電和放電電，稱為稱為一次循環(huán)環(huán)。在一定的放電條電條件下，電電池使用至某一容量規(guī)規(guī)定值值之前，電電池所能承受的循環(huán)環(huán)次數(shù)數(shù)，稱為稱為循環(huán)壽環(huán)壽命。通常要求在1000次以上。 蓄電電池的使用壽壽命（浮充壽壽命）是指蓄電電池在規(guī)規(guī)定的浮充電壓電壓和環(huán)環(huán)境溫溫度下，蓄電電池壽壽命終終止時(shí)時(shí)浮充運(yùn)運(yùn)行的總時(shí)總時(shí)間間，以蓄電電池的工作年限來來衡量，10年左右。 恒流過過充電壽電壽命是指采用一定的充電電電電流對對蓄電電池進(jìn)進(jìn)行連續(xù)過連續(xù)過充電電，一直到蓄電電池壽壽命終終止時(shí)時(shí)所能承受的過過充電電時(shí)間時(shí)間。 蓄電電池壽壽命終終止條條件一般設(shè)設(shè)定在容量低于10小時(shí)時(shí)率

37、額額定容量的80%。 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 蓄電電池的使用壽壽命與與蓄電電池本身質(zhì)質(zhì)量及工作條條件、使用和維維護(hù)護(hù)情況況等因素有很大關(guān)關(guān)系。 放電電深度對對蓄電電池循環(huán)環(huán)使用壽壽命的影響響如圖圖4-7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 4.蓄電電池的效率 蓄電電池在實(shí)際實(shí)際工作過過程中有一定的能量損損耗，通常用能量效率和安時(shí)時(shí)效率來來表示。（1）能量效率：蓄電電池放電時(shí)輸電時(shí)輸出的能量與與充電時(shí)輸電時(shí)輸入的能量之比。影響響能量效率的主要因素是蓄電電池的內(nèi)內(nèi)

38、阻。（2）充電電效率（也稱庫侖稱庫侖效率）：蓄電電池放電時(shí)輸電時(shí)輸出的電電量與與充電時(shí)輸電時(shí)輸入的電電量之比。影響響充電電效率的主要因素是蓄電電池內(nèi)內(nèi)部的各種負(fù)種負(fù)反應(yīng)應(yīng)，如自放電電。 對對于一般的離網(wǎng)網(wǎng)光伏發(fā)電發(fā)電系統(tǒng)統(tǒng)，平均充電電效率大約為約為80%85%，在冬天可增加到90%95%。%100(W（充）放）WW4.2 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.蓄電電池的自放電電 在蓄電電池不使用時(shí)時(shí)，隨隨著放置時(shí)間時(shí)間的延長長，儲電儲電量會會自動減動減少，這種現(xiàn)這種現(xiàn)象稱為稱為自放電電。自放電與儲電與儲存時(shí)間關(guān)時(shí)間關(guān)系曲線線如圖圖4-6所示。圖圖4-8 自放電與儲存自放電與儲存

39、時(shí)間關(guān)系曲線時(shí)間關(guān)系曲線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 自放電電的主要原因是：（1）電電解液中含有雜質(zhì)雜質(zhì)（其它它金屬屬如銅銅、鐵鐵等），或添加的不是純凈純凈水，這這些雜質(zhì)與雜質(zhì)與蓄電電池極極板形成局部微小電電池，從從而使蓄電電池形成自放回路。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)表明，電電解液中如含有1%的鐵鐵，蓄電電池充足電電后會會在24h之內(nèi)將電內(nèi)將電能全部放完。蓄電電池極極板成分不純純，含銻銻量過過高或含有其它它有害雜質(zhì)雜質(zhì)時(shí)時(shí)，也會會形成許許多微小蓄電電池。雜質(zhì)與極雜質(zhì)與極板間間或不同雜質(zhì)雜質(zhì)之間產(chǎn)間產(chǎn)生電電位差，變變成一個個局部蓄電電池，并并通過電過電解液構(gòu)構(gòu)成回路，產(chǎn)產(chǎn)生局部電電流，

40、從從而形成自放電電。（2）蓄電電池電極間污電極間污垢較較多，如泥土及水等均為導(dǎo)為導(dǎo)體，使蓄電電池正、負(fù)電極間負(fù)電極間形成放電電回路而自行放電電。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 6.蓄電電池的放電電深度 蓄電電池放電電深度（Depth of Discharge，DOD）是指從從蓄電電池使用過過程中放出的有效容量占該電該電池額額定容量的比值值，通常以百分?jǐn)?shù)數(shù)表示。 17%25%為為淺淺循環(huán)環(huán)放電電； 30%50%為為中等循環(huán)環(huán)放電電； 60%80%為為深循環(huán)環(huán)放電電。 光伏發(fā)電發(fā)電系統(tǒng)統(tǒng)中，DOD一般為為3080。 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

41、 7.蓄電電池內(nèi)內(nèi)阻 電電池內(nèi)內(nèi)阻有歐歐姆內(nèi)內(nèi)阻和極極化內(nèi)內(nèi)阻兩兩部分： 歐歐姆內(nèi)內(nèi)阻主要由電極電極材料、隔膜、電電解液、接線線柱等構(gòu)構(gòu)成，也與電與電池尺寸、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)及裝配有關(guān)關(guān)。 極極化內(nèi)內(nèi)阻是由電電化學(xué)極學(xué)極化和濃濃差極極化引起的，是電電池放電電或充電過電過程中兩電極進(jìn)兩電極進(jìn)行化學(xué)學(xué)反應(yīng)時(shí)極應(yīng)時(shí)極化產(chǎn)產(chǎn)生的內(nèi)內(nèi)阻。極極化內(nèi)內(nèi)阻除與電與電池制造工藝藝、電極結(jié)構(gòu)電極結(jié)構(gòu)及活性物質(zhì)質(zhì)的活性有關(guān)關(guān)外，還與還與電電池工作電電流大小和溫溫度等因素有關(guān)關(guān)。 電電池內(nèi)內(nèi)阻嚴(yán)嚴(yán)重影響電響電池工作電壓電壓、工作電電流和輸輸出能量，因而內(nèi)內(nèi)阻愈小的電電池性能愈好。 電電池內(nèi)內(nèi)阻不是常數(shù)數(shù)，在充放電過電過程中隨

42、時(shí)間隨時(shí)間不斷變斷變化，因?yàn)闉榛钚晕镔|(zhì)組質(zhì)組成、電電解液濃濃度和溫溫度都在不斷變斷變化。 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。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 8.蓄電電池的串聯(lián)聯(lián)和并聯(lián)并聯(lián) 將將多只蓄電電池的正極極接負(fù)極負(fù)極依次連連接稱為稱為串聯(lián)聯(lián)，組組成的蓄電電池組組的電壓為電壓為串聯(lián)聯(lián)的蓄電電池電壓電壓之和，容量不變變。例如55只2V/250Ah的鉛鉛酸蓄電電池串聯(lián)聯(lián)，組組成的串聯(lián)聯(lián)蓄電電池組組的電壓為電壓為110V，容量為為250A h。 將將多只蓄電電池的正極極和負(fù)極負(fù)極分別連別連接起來稱為來稱為并聯(lián)并聯(lián)，組組成的蓄電電池組組的電壓電壓不變變

43、，容量為并聯(lián)為并聯(lián)的蓄電電池容量之和。例如10只2V/250Ah鉛鉛酸蓄電電池并聯(lián)并聯(lián)，組組成的蓄電電池組組的電壓為電壓為2V，容量為為2500A h。蓄電電池組組也可以并聯(lián)并聯(lián)，例如兩組兩組110V/250A h的蓄電電池組并聯(lián)組并聯(lián)，組組成的蓄電電池組組的電壓電壓為為110V，容量為為500A h。 蓄電電池串、并聯(lián)時(shí)應(yīng)盡并聯(lián)時(shí)應(yīng)盡可能保證證每只蓄電電池的性能一致。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 9.蓄電電池的充電電方法（1）恒壓壓充電電法在充電過電過程中，充電電壓電電壓保持不變變。 這樣這樣在剛開剛開始充電時(shí)電時(shí)，能以較較大的電電流對對蓄電電池充電電， 隨隨著充

44、電時(shí)間電時(shí)間的增加，電電流逐漸減漸減少。 充電電電電流太大會會使電電池壽壽命減減少，而且容易造成電電池溫溫度上升，因此需要額額外加入限流電電路及溫溫度補(bǔ)償電補(bǔ)償電路。（2）恒流充電電法在充電過電過程中，充電電電電流保持不變變。這樣這樣可以避免恒壓壓充電電法因電電流太大而產(chǎn)產(chǎn)生的問題問題。 其缺點(diǎn)是恒流充電電可能造成充電電壓過電電壓過高而影響響蓄電電池的壽壽命。 而且恒流充電電不能像恒壓壓充電電法那樣樣使電電池保持在浮充狀態(tài)狀態(tài)，因此無法將將蓄電電池完全充足電電。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 （3）二階階段充電電法二階階段充電電法=恒流充電電法+恒壓壓充電電法 先以恒

45、定電電流對對蓄電電池充電電，等蓄電電池電壓達(dá)電壓達(dá)到氣氣化電壓電壓后，再以恒定電壓電壓充電電，使蓄電電池保持在浮充狀狀態(tài)態(tài)。 二階階段充電電法在蓄電電池壽壽命和充電時(shí)間電時(shí)間上已有很大改善。 然而在恒壓壓充電階電階段，由于充電電電電流很小，因此必須須消耗很長長的時(shí)間對時(shí)間對蓄電電池充電電，這這是其不足之處處。（4）三階階段充電電法（此法最優(yōu)優(yōu)?。┤A階段充電電法=恒流充電電法+ “充電電吸收” +恒壓壓充電電法 第一階階段是以恒定電電流充電電， 第三階階段是以恒定電壓電壓充電電， 但在第一階階段與與第三階階段之間間加入稱為稱為“充電電吸收”的第二階階段。 在第二階階段中，充電電壓維電電壓維持在

46、氣氣化電壓電壓以下，但充電電電電流緩緩慢下降，這樣這樣可以大幅度縮縮短恒壓壓充電電的時(shí)時(shí)間間。 4.3 VRLA蓄電池的充、放電特性蓄電池的充、放電特性4.3.1 VRLA蓄電電池的充電電特性 充、放電電不合理是造成電電池?fù)p損壞的主要原因，導(dǎo)導(dǎo)致一些電電池的壽壽命過過短， 為為了延長電長電池的壽壽命，必須對須對其進(jìn)進(jìn)行合理的充、放電電控制。1.VRLA蓄電電池的充電電技術(shù)術(shù) 蓄電電池保證證使用壽壽命的技術(shù)術(shù)指標(biāo)標(biāo)是在環(huán)環(huán)境溫溫度為為25下給給出的。蓄電電池特性與溫與溫度密切相關(guān)關(guān)： 蓄電電池電壓溫電壓溫度系數(shù)約為數(shù)約為 4mV/；由6個單個單體組組成的電電池組組，25度時(shí)時(shí)的浮充電壓為電壓為1

47、3.5V，而0度時(shí)時(shí)就為為14.1V，則則溫溫度為為40度時(shí)為時(shí)為13.14。 VRLA電電池特性：溫溫度一定時(shí)時(shí)，充電電壓電電壓略高（100mV），會會使充電電電電流增加數(shù)數(shù)倍，導(dǎo)導(dǎo)致蓄電電池的熱熱失控和過過充損損壞，或略低（100mV）會導(dǎo)會導(dǎo)致蓄電電池充電電不足而損損壞 ； 蓄電電池的容量與溫與溫度有關(guān)關(guān)，大約約是溫溫度每降低1，容量將將下降1%。 夏季在放出額額定容量50%，冬季在放出25%后就要充電電4.3 VRLA蓄電池的充、放電特性蓄電池的充、放電特性 2.自然平衡充電電器 VRLA蓄電電池的自然平衡充電電原理簡圖簡圖如圖圖4-9所示。 EB換換成被充電電的蓄電電池，EA精心設(shè)計(jì)

48、設(shè)計(jì)成在不同環(huán)環(huán)境溫溫度下能按蓄電電池充電電平衡需要自動調(diào)節(jié)輸動調(diào)節(jié)輸出電壓電壓和電電流的電電源。蓄電電池充足電電后， E =0， i0，EA電電源將將不再消耗功率。此后，EA只隨環(huán)隨環(huán)境溫溫度的變變化，對對被充電電的蓄電電池提供跟蹤平衡補(bǔ)償補(bǔ)償。由于蓄電電池充電電的整個過個過程完全是自動動完成的，所以稱稱之為為自然平衡法。 特別別適于間間隙性放電電使用的VRLA蓄電電池日常維護(hù)維護(hù)充電電。圖圖4-9 自然平衡充電原理圖自然平衡充電原理圖 4.3 VRLA蓄電池的充、放電特性蓄電池的充、放電特性 3.VRLA蓄電電池的充電電方式 VRLA蓄電電池的充電電方式有初充電電、浮充充電電、均衡充電電、

49、補(bǔ)補(bǔ)充充電電和循環(huán)環(huán)充電電等多種種方式。（1）初充電電，對對于新啟啟用的電電池要進(jìn)進(jìn)行初充電電。串聯(lián)聯(lián)充電電； 高壓壓，小電電流充電電器，充電電器輸輸出電壓電壓在300-450V，電電流在5-30A，電電流可控，普遍應(yīng)應(yīng)用這種這種。并聯(lián)并聯(lián)充電電； 低壓壓，大電電流，無人采用。串聯(lián)并聯(lián)聯(lián)并聯(lián)混合充電電； 先串后并并，充電電器輸輸出電壓電壓在150V，電電流在30-100A，單單個電個電池?zé)o電壓電壓，電電流控制，有些采用。 單單體VRLA蓄電電池充電電； 可準(zhǔn)確進(jìn)進(jìn)行充電電，可以控制電電流，電壓電壓，在測試測試上應(yīng)應(yīng)用 模塊塊控制單單體VRLA蓄電電池充電電。每個個模塊塊可充64只電電池，每臺充

50、電電器可為為700多只電電池充電電，并并且一個個模塊塊中出現(xiàn)現(xiàn)故障的不影響響其它它的電電池可進(jìn)進(jìn)行恒壓壓，恒流控制，這這是以后的發(fā)發(fā)展方向。（BMS）4.3 VRLA蓄電池的充、放電特性蓄電池的充、放電特性 （2）浮充充電電 蓄電電池充滿電滿電后，改用小電電流給電給電池繼續(xù)繼續(xù)充電電，此時(shí)時(shí)就 稱為稱為浮充電電，也稱為稱為涓流充電電。 電電池不是人為設(shè)為設(shè)定的，而是高為為浮充電壓電壓后，充電電電電流自然變變小形成浮充電電流。 浮充電電的目的有三個個： 保持電電池的電壓處電壓處于浮充電壓電壓范圍圍，此時(shí)電時(shí)電池的板柵柵（就是極極板的導(dǎo)電導(dǎo)電骨架）腐蝕處蝕處于最慢的狀態(tài)狀態(tài)，可延長電長電池壽壽命；

51、 補(bǔ)補(bǔ)充電電池自放電電造成的容量損損失，保持電電量充足； 抑制活性物質(zhì)質(zhì)重結(jié)結(jié)晶造成硫酸鹽鹽化（維維持蓄電電池的內(nèi)內(nèi)氧氧循環(huán)環(huán)）。4.3 VRLA蓄電池的充、放電特性蓄電池的充、放電特性 蓄電電池的浮充電壓與電壓與其使用壽壽命之間間也有密切的關(guān)關(guān)系，總趨勢總趨勢是：在同一溫溫度下工作，浮充電壓電壓越高，使用壽壽命越短。 某GFM系列電電池，當(dāng)當(dāng)浮充電壓為電壓為2.23發(fā)發(fā)/單單體時(shí)時(shí)，浮充壽壽命為為23年，而當(dāng)當(dāng)浮充電壓為電壓為2.30V/單單體時(shí)時(shí)，壽壽命為為14年。 蓄電電池的浮充電壓值電壓值要參參考廠廠家對產(chǎn)對產(chǎn)品推薦的數(shù)值來數(shù)值來確定，不同廠廠家的產(chǎn)產(chǎn)品，推薦的浮充電壓值電壓值可能不同

52、；就是同一廠廠家的不同系列產(chǎn)產(chǎn)品，推薦的浮充電壓值電壓值也可能不同。 例如某公司的XM系列和GM系列蓄電電池，前者推薦的浮充電壓為電壓為2.275V/單單體，后者推薦的浮充電壓為電壓為2.23V/單單體（均為標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)溫溫度下） 4.3 VRLA蓄電池的充、放電特性蓄電池的充、放電特性 蓄電電池的浮充電電流因蓄電電池的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)和性能的不同其作用也不盡盡相同。 普通鉛鉛酸蓄電電池的浮充電電流作用為為： 補(bǔ)補(bǔ)充普通鉛鉛酸蓄電電池自放電電的損損失；向日常性負(fù)載負(fù)載提供電電流。VRLA蓄電電池的浮充電電流的作用為為：補(bǔ)補(bǔ)充VRLA蓄電電池自放電電的損損失；向日常性負(fù)載負(fù)載提供電電流；浮充電電流應(yīng)應(yīng)足以維

53、維持VRLA蓄電電池的內(nèi)氧內(nèi)氧循環(huán)環(huán)。4.3 VRLA蓄電池的充、放電特性蓄電池的充、放電特性 電電池的浮充時(shí)間時(shí)間是沒沒有限制的，只要是電壓處電壓處于浮充電壓電壓范圍圍內(nèi)內(nèi)都可以進(jìn)進(jìn)行，某些電電池在整個壽個壽命期間間基本上都處處于浮充狀狀態(tài)態(tài)。 投入運(yùn)運(yùn)行前必須為須為蓄電電池設(shè)設(shè)置浮充狀態(tài)狀態(tài)下的充電電壓電電壓和充電電電電流 在環(huán)環(huán)境溫溫度為為25時(shí)時(shí)，標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)型VRLA蓄電電池的浮充電壓應(yīng)設(shè)電壓應(yīng)設(shè)置在2.25V/格，允許變許變化范圍為圍為2.202.27V/格。 實(shí)際運(yùn)實(shí)際運(yùn)行時(shí)時(shí)，還還需要根據(jù)環(huán)環(huán)境溫溫度的變變化來調(diào)來調(diào)整浮充電壓電壓，通常的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)系數(shù)為數(shù)為 4mV/。保證證浮充電運(yùn)電

54、運(yùn)行的VRLA蓄電電池既既不欠充電電，也不過過充電電。例：25度時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)的VRLA電池的浮充電壓為2.25V/單體，充許的變化范圍為2.35-2.27V，實(shí)際運(yùn)行時(shí)要根據(jù)溫度為調(diào)整，通常的調(diào)節(jié)系數(shù)為-4mV/度，當(dāng)溫度為35度時(shí)，每一單體要降40mV,如不對其進(jìn)行調(diào)整，會引起電池的過充電和過熱，降低壽命或損壞。4.3 VRLA4.3 VRLA蓄電池的充、放電特性蓄電池的充、放電特性 （3）均衡充電電所謂謂均衡充電電是把每個個VRLA蓄電電池單單元并聯(lián)并聯(lián)起來來，用統(tǒng)統(tǒng)一的充電電壓進(jìn)電電壓進(jìn)行的一種種恒壓壓方式充電電。 均衡充電電的目的：確保蓄電電池組組中所有單單體電電池的電電壓壓、比重達(dá)達(dá)到均

55、勻勻一致。 均衡充電電電電流一般選選0.3C或略小于0.3C；均衡充電電壓電電壓一般選選2.35V/單單體（額額定電壓為電壓為2V的VRLA蓄電電池）； 均充時(shí)間時(shí)間不大于10小時(shí)時(shí)。 下列情況況下蓄電電池需要均衡充電電： 市電電停電電后電電池釋釋放的能量超過總過總?cè)萘康?5； 蓄電電池長長期處處于浮充狀態(tài)狀態(tài)（3個個月）； 電電池組組中，出現(xiàn)現(xiàn)了落后電電池，在浮充狀態(tài)狀態(tài)下單單體電壓電壓低于2.2V，更換換新電電池后。 均衡充電電后，再回到浮充狀態(tài)狀態(tài)，如電壓電壓未到位，則則2周后再均衡充電電一次，通常新的電電池在經(jīng)過經(jīng)過6個個月的均充后，其電壓會趨電壓會趨于一致，4.3 VRLA4.3 V

56、RLA蓄電池的充、放電特性蓄電池的充、放電特性 4.充電電限流VRLA蓄電電池放電電后，初期充電電電電流過過大，產(chǎn)產(chǎn)生的熱熱量可能會將會將板柵豎柵豎筋、匯匯流條條、端子等熔斷斷，正極極板活性物質(zhì)質(zhì)PbO2顆顆粒之間間的結(jié)結(jié)合松弛、軟軟化、脫脫落，嚴(yán)嚴(yán)重時(shí)會時(shí)會引發(fā)熱發(fā)熱失控，使VRLA蓄電電池變變形、開開裂而失效，所以需要對對充電電電電流加以限定。充電電限流設(shè)設(shè)定方式有：（1）關(guān)關(guān)機(jī)限流，需要限流時(shí)關(guān)時(shí)關(guān)掉若干充電電器；（2）有級設(shè)級設(shè)定，限制充電電器的輸輸出電電流可以在額額定電電流的1/3擋擋或2/3擋選擇擋選擇；（3）局部無級設(shè)級設(shè)定，可在充電電器器額額定電電流的50%100%段選擇選擇限

57、流點(diǎn)；（4）無級設(shè)級設(shè)定，可在充電電器額額定電電流的0%100%段選選擇擇限流點(diǎn)。技術(shù)優(yōu)術(shù)優(yōu)劣次序：（4）優(yōu)優(yōu)于（3）優(yōu)優(yōu)于（2）優(yōu)優(yōu)于（1）。4.3 VRLA4.3 VRLA蓄電池的充、放電特性蓄電池的充、放電特性 5.充電電操作 VRLA蓄電電池組組放電電后，應(yīng)應(yīng)立即轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)入充電電，開開始時(shí)時(shí)控制充電電電電流以不大于0.2C為為宜 。 當(dāng)電當(dāng)電流變變小時(shí)時(shí)，可慢慢提高蓄電電池組組充電電壓電電壓，達(dá)達(dá)到均充電電壓值壓值，再充6h，然后再調(diào)調(diào)回浮充電壓值電壓值。 使用中正常充電時(shí)電時(shí)，最好采用分級級定流充電電方式，即在充電電初期用較較大電電流（0.1C ），充電電一定時(shí)間時(shí)間后，改用較較小電電流

58、，到充電電后期改用更小電電流。 充電電電電流通常在超過過0.3C可認(rèn)為認(rèn)為是過過流充電電，快速充電電器會會使電電池處處于“瞬時(shí)過時(shí)過流充電電”和“瞬時(shí)過壓時(shí)過壓充電電”狀態(tài)狀態(tài)，會會使電電池容量下降或損損壞。4.3 VRLA4.3 VRLA蓄電池的充、放電特性蓄電池的充、放電特性4.3.2 VRLA蓄電電池的放電電特性 1.放電電試驗(yàn)試驗(yàn) VRLA蓄電電池出廠廠前的容量試驗(yàn)試驗(yàn)步驟驟： （1）先將將被試驗(yàn)試驗(yàn)VRLA蓄電電池完全充電電。（2）將將被試驗(yàn)試驗(yàn)VRLA蓄電電池靜靜置124h，使蓄電電池表面溫溫度達(dá)達(dá)到25 5。（3）VRLA蓄電電池采用0.1C10電電流連續(xù)對負(fù)載連續(xù)對負(fù)載恒流放電

59、電，在放電過電過程中定期測試測試VRLA蓄電電池端電壓電壓；VRLA蓄電電池端電壓達(dá)電壓達(dá)到1.80V/單單體時(shí)時(shí)放電終電終止。最后累積積放電電量達(dá)達(dá)到規(guī)規(guī)格容量即為為合格。 4.3 VRLA4.3 VRLA蓄電池的充、放電特性蓄電池的充、放電特性 2.放電電使用 VRLA蓄電電池的放電電速率為為0.02C10、0.1C10、0.2C10或0.3C10。 放電終電終止電壓設(shè)電壓設(shè)定：為為了防止放電過電過程中電電池內(nèi)內(nèi)部出現(xiàn)現(xiàn)各單單體電電池電壓電壓和容量不平衡現(xiàn)現(xiàn)象。 過過放電電越嚴(yán)嚴(yán)重，則則下次充電時(shí)電時(shí)，落后的電電池越不易恢復(fù)復(fù)。 為為了防止過過放電電，要避免放電電速率過過小， 根據(jù)放電電速

60、率并結(jié)并結(jié)合環(huán)環(huán)境溫溫度，精確地設(shè)設(shè)定放電電的終終止電壓電壓。 放電電速率為為0.010.025C，終終止電壓電壓可設(shè)設(shè)定為為2.00V/單單體； 放電電速率為為0.050.25C，終終止電壓電壓可設(shè)設(shè)定為為1.80V/單單體。 4.3 VRLA4.3 VRLA蓄電池的充、放電特性蓄電池的充、放電特性 3.放電電要求 （1）放電電電電流VRLA蓄電電池實(shí)際實(shí)際放出的容量與與放電電電電流有關(guān)關(guān)。放電電電電流越大，VRLA蓄電電池的效率越低。 例如，12V/24Ah的蓄電電池當(dāng)當(dāng)放電電電電流為為0.4C時(shí)時(shí)，放電電至終終止電壓電壓的時(shí)間時(shí)間是110min，實(shí)際輸實(shí)際輸出容量17.6Ah，效率為為7