鉛酸蓄電池原理

1、密封閥控式鉛酸蓄電池原理簡介要想很好的對密封閥控式鉛酸蓄電池進(jìn)行維護(hù)，首先要了解它的原理，以便于有的放矢。I860年法國人普蘭特（G.PIante）將中間用橡膠條隔開的兩塊鉛皮浸在稀硫酸中經(jīng)過正向反向地反 復(fù)充電，所得的產(chǎn)品能以比當(dāng)時任何一次電池更大的電流放電，這就是世界上第1個鉛酸蓄電池。鉛酸蓄電池經(jīng)過100多年的發(fā)展，已有各種類型和各種用途的專用電池，但不論何種鉛酸蓄電池，其原理都是一致的。在正極上：PbO2+4H+SO42- +2ePbSO4+2H2O .在負(fù)極上：Pb+ SO42- t PbSO4 +2e 從整體上看，蓄電池放電反應(yīng)方程式為：PbO2+ Pb + 2H2SO4 t 2

2、PbSO4 + 2H2O .此反應(yīng)為放出能量的過程，只要條件具備，可快速自發(fā)地進(jìn)行。二氧化鉛和鉛作為活性物 質(zhì)分別存在于正負(fù)極上，其放電反應(yīng)后分別在正負(fù)極上生成了硫酸鉛，所以稱此為雙極硫酸鹽 化理論。反應(yīng)過程中釋放岀能量（電能和熱能）。蓄電池充電反應(yīng)方程式即的逆反應(yīng)。上世紀(jì)70年代，創(chuàng)制岀了第 1個貧液式結(jié)構(gòu)的密封閥控式鉛酸蓄電池。密封閥控式鉛酸蓄電池以其少維護(hù)、安全、清潔等特點迅速在各個領(lǐng)域被使用。在我國從上世紀(jì)90年代初開始，密封閥控式鉛酸蓄電池迅速代替開口式蓄電池占領(lǐng)絕大部分市場。密封閥控式鉛酸蓄電池實現(xiàn)其密封的原理是，當(dāng)電池充電開始產(chǎn)生氣體后，從正極析岀的氧氣到達(dá)負(fù)極，在負(fù)極上發(fā)生化合

3、反應(yīng)，方程式如下： 在正極上：H2O t 1/2O2 +2H+ + 2e .在負(fù)極上：PbSO4 +2e t Pb+SO42 .在負(fù)極上：Pb+ 1/2O2 +2H+ SO42- t PbSO4+H2O .從以上反應(yīng)原理可以看岀，蓄電池在正常充放電時，內(nèi)部電解液會發(fā)生分解-化合循環(huán)反應(yīng)，持有約10%的孔隙不被電解液所占，正極生成的氧氣才能通過這部分孔隙到達(dá)負(fù)極而被時內(nèi)部隔吸收。實現(xiàn)電池的密封的同時還要考慮到電池岀現(xiàn)過充電時如何保護(hù)電池。因而密封電池使用了安全閥。蓄電池正常充放電時內(nèi)部氣體被吸收，安全閥處于密圭寸狀態(tài)，避免外部大氣中氧氣進(jìn)入與負(fù)極鉛反應(yīng)。如電池岀現(xiàn)過充電時，如因內(nèi)部氣體產(chǎn)生速度過

4、快來不及被吸收，氣壓上升到開閥壓時安全閥打開排岀氣體，避免電池遭受破壞。如何維護(hù)才能保證密封閥控式鉛酸蓄電池的壽命和最佳性能通過以上原理簡介可以了解到，密封閥控式鉛酸蓄電池內(nèi)部的活性物質(zhì)和電解液是按一定比例組裝好的，并且為了保證氣體密封反應(yīng)的需要，電解液處于相對貧乏”的狀態(tài)。所以要保證密封閥控式蓄電池的壽命和性能，就要保證極板上活性物質(zhì)的充分利用，避免電池因過充電、 高溫等造成電解液的損失。從以下幾方面著手加強(qiáng)維護(hù)可以從一定程度上保證蓄電池的性能和壽命。1工作溫度根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的技術(shù)資料看，電池在25C環(huán)境下可獲得較長的壽命和較好的放電性能。根據(jù)廠家提供的資料，電池的環(huán)境溫度每增加10C，電

5、池的壽命會縮短一倍，即設(shè)計壽命為10年的電池，在35C環(huán)境下使用，壽命只能達(dá)到5年。壽命加速損耗推斷的原理如下：作為備用電池使用的密封閥控式蓄電池其壽命主要由正極板受腐蝕的程度決定。由于正極板腐蝕也是電化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)速度與溫度的關(guān)系一般可描述為溫度每升高10C，腐蝕速度提高 1倍。因此可用高溫條件下相對縮短的壽命時間試驗來推算常溫時電池壽命。據(jù)此原理，蓄電池使用溫度在一定范圍內(nèi)越低越好。但是使用環(huán)境溫度低于25 C的時候，對電池壽命沒有影響，電池容量卻會受到影響，據(jù)我國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T799-2002，電池放電時如不是 25C，則需將實測容量按以下公式進(jìn)行換算為 25 C基準(zhǔn)溫度時的容量

6、：換算容量Ce=實測容量CR1 + K (t-25 °C)K 溫度系數(shù)(10、3、1HR 分別為 0.006、0.008、0.010)從上式中可以看岀，環(huán)境溫度t越低，電池放岀的容量越少。下圖為某型號電池容量與溫度關(guān)系曲線：從上圖可以看岀， 電池以0.1CA放電時，25C能放岀100%容量，但在0C時只能放岀80%容量。 蓄電池放電容量受溫度影響，主要是由于溫度越低蓄電池放電時離子移動慢、內(nèi)阻增加、電化學(xué)反應(yīng)速度慢，蓄電池放電到規(guī)定電壓時，溫度低時放電時間短，表現(xiàn)為容量偏低。據(jù)此原理，蓄 電池使用溫度在一定范圍內(nèi)越高越好。如何調(diào)和蓄電池的壽命和放電性能這一對矛盾，最好在基站安裝空調(diào)，

7、并保證環(huán)境溫度在 2025 C之間，就即可以保證壽命又可以保證放電性能了。在沒有條件安裝空調(diào)的基站，至少安 裝通風(fēng)設(shè)施，保證夏季的降溫，以最大程度的延長電池壽命。2浮充電壓閥控式鉛酸蓄電池的浮充電壓設(shè)定很重要，應(yīng)根據(jù)廠家提供的參數(shù)設(shè)定，如某一廠家規(guī)定單體電池浮充電壓為 2.23V，則48V組電池浮充電壓應(yīng)設(shè)定為2.23 V/單體X24單體=53.5V。在實際設(shè)定時要注意一個問題，53.5V應(yīng)該是從電池組正負(fù)極輸岀端子上測定的電壓，而不是電源柜上的設(shè)定電壓，其中的差別有電源柜到電池組輸出端子的電壓降和電源柜本身的輸出誤差，所以在電池開通或電池組調(diào)整電壓時，一定要用電壓表測量電池組正負(fù)極輸岀端子上

8、的電壓，避免因電壓設(shè)定不準(zhǔn)確造成電池的過充或充電不足。浮充電壓設(shè)定時，還要考慮到的一個因素是溫度補(bǔ)償系數(shù)，一般廠家規(guī)定是-3mV/ C /單體（以25C為基準(zhǔn)），48V組電池溫度補(bǔ)償系數(shù)為 -3 X24=-72mV/ C/組，即溫度每升高 1C,電池 組的浮充電壓降低 72mV。這樣溫度采樣點的選取至關(guān)重要，它直接關(guān)系到補(bǔ)償效果。溫度采樣 點有3處，室溫、電槽表面溫度、電池內(nèi)部溫度。室溫最容易采集，但若蓄電池因某種原因溫度 迅速升高，很難引起附近空氣溫度也迅速變化，所以此種采樣基本無效；電池內(nèi)部溫度雖然最真實，但一般無法實現(xiàn)；所以最宜采用監(jiān)測電槽表面溫度。3實際可用容量確定蓄電池作為通信基站的

9、備用電源，其目的是在市電停電后，能繼續(xù)提供電能保持通信設(shè)備的繼續(xù)正常運行；若電池不能提供足夠容量，支持足夠時間，就只能啟用柴油發(fā)電機(jī)或造成掉站等事故，所以選擇合適的電池容量是至關(guān)重要的。在電池實際使用過程中常存在這樣一個問題，按廠家提供的容量說明電池可以備用較長時間，但實際只到2/3或更短時間就因電池組電壓低而下電，其中原因舉例說明如下：某基站使用2組500AH電池，設(shè)備負(fù)載電流 100A，市電停電后相當(dāng)于每組電池以 50A（ 0.1CA ）放電，根據(jù)廠家說明書，電池以 0.1CA放電，應(yīng)能支持10H才能 說容量合格。這其中有一個關(guān)鍵問題應(yīng)注意到：廠家說明書中規(guī)定的電池以0.1CA放電， 終止

10、電壓為1.8V時，能支持10H ;但基站使用電池的一次下電電壓一般設(shè)定為47V/組，到這個電壓值后，只允許電池用約3A的電流供應(yīng)給傳輸設(shè)備。即47/24=1.958V/只，這個電壓遠(yuǎn)高于1.8V，下圖為某廠家新電池的10HR放電曲線：從圖上看，電池到 1.8V時間要10.1H，但到1.958V只有7.5H，之間相差2.6H，所以在計算備 用時間時應(yīng)注意到此點。4均衡充電近幾年來，隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，很多地區(qū)供電形勢的日趨緊張，市電停電或用電限制保證的現(xiàn)象越來越多， 所以作為備用的蓄電池放電次數(shù)越來越多，為使電池及時快速地充滿電,均衡充電電壓一般設(shè)定電池性能和壽命， 應(yīng)該對蓄電池提高充電電壓進(jìn)行均衡充電，方法如下:為2.302.35V/只，即55.256.4 V/48V組。停電次/月的，若開關(guān)電源只能設(shè)定定時均浮 充轉(zhuǎn)換，則設(shè)定每次停電電池放電后均衡充電1624小時；若開關(guān)電源只能設(shè)定定電流均-浮充轉(zhuǎn)換，則設(shè)定均衡充電電流降至0.003C10A后轉(zhuǎn)浮充，例如：48V500A H雙配/基站均衡充電電流降至3A時，轉(zhuǎn)為浮充；48V500AH單配/基站，均充電流降至 1.5A時，轉(zhuǎn)為浮充。停電 <3 次/月的，可以不設(shè)定每次停電后的均衡充電，可以只設(shè)定每30天均衡充電10小時。以上均衡充電數(shù)