蓄電池的分類與維護(hù)

蓄電池的分類與維護(hù)銀河能源有限公司地球分公司2

蓄電池分類

常見蓄電池3

蓄電池使用與維護(hù)41

蓄電池簡介5常見故障及排除蓄電池的簡介第一部分蓄電池簡介

電池（battery）指盛有電解質(zhì)溶液和金屬電極以產(chǎn)生電流的杯、槽或其他容器或復(fù)合容器的部分空間。電池的種類很多，常用電池主要是干電池、蓄電池，以及體積小的微型電池。此外，還有金屬-空氣電池、燃料電池以及其他能量轉(zhuǎn)換電池如太陽能電池、核電池等。

蓄電池是電池中的一種，它的作用是能把有限的電能儲存起來，在合適的地方使用。它的工作原理就是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。蓄電池的五個主要參數(shù)為：標(biāo)稱電壓開路電壓內(nèi)阻放電終止電壓充電終止電壓電池的容量電池的自放電電池壽命蓄電池簡介標(biāo)稱電壓（V）：不同的蓄電池電壓不一樣，準(zhǔn)確值標(biāo)在電池上。鋰離子電池的單體電壓是3.7V，實際使用電壓是3.3～4.2V；

鉛酸蓄電池單體電壓是2V，實際使用電壓是1.7～2.1V；

鎳鎘電池單體電壓是1.2V，實際使用電壓是1.05～1.4V。

大多數(shù)電池是由好多小節(jié)電池串連起來的，可能在內(nèi)部串聯(lián)也可能在外部直接用線串聯(lián)。開路電壓(V):電池在開路狀態(tài)下的端電壓。電池內(nèi)阻（mΩ）:R=R歐姆內(nèi)阻+R極化內(nèi)阻內(nèi)阻不是常數(shù)，故定義為完全充電狀態(tài)下的阻值。用蓄電池內(nèi)阻檢測儀測量。歐姆內(nèi)阻：由電極材料、電解液、隔膜及各部分零件的接觸電阻組成。與電池的尺寸、結(jié)構(gòu)、裝配松緊程度等都有關(guān)系。極化內(nèi)阻：正、負(fù)極進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)時極化引起的電阻。蓄電池簡介放電終止電壓：指電池放電時，電壓下降到電池不宜再繼續(xù)放電的最低工作電壓值。如果電壓低于放電終止電壓后繼續(xù)放電，電池兩端的電壓會迅速下降，形成深度放電，這樣極板上形成的生成物在正常充電時就不易再恢復(fù)，從而影響電池的壽命。充電終止電壓：也叫充電上限電壓:指電池充滿電時的電壓。如果達(dá)到充電上限電壓仍不停止充電，則表現(xiàn)為過充。而過充的最直接表現(xiàn)是電池明顯發(fā)熱，甚至鼓包，如果繼續(xù)過充則導(dǎo)致電池發(fā)熱至燙手！因為電池已經(jīng)飽和，而一般的充電器還會繼續(xù)往電池充電，電池難以再提高電壓，就會以熱的形式發(fā)散出來，這樣會使電池永久性損傷。蓄電池簡介電池的容量(AH）：是指充滿電的蓄電池用一定的電流放電至規(guī)定放電終止電壓的放電量，通常采用如下兩種表示方法：

安時容量=放電電流×放電時間（常用）如：12V20AH

瓦時容量=安時容量×平均放電電壓（不常用）放電容量與放電電流關(guān)系：放電電流越小放電容量越大，

反之,放電電流越大放電容量越小。蓄電池簡介自放電：由于電池的局部作用造成的電池容量的消耗。容量損失擱置之前的容量之比，叫做蓄電池的自由放電率；自由放電率（%）=（Q1－Q2）÷Q1×100%存儲期容量降低的現(xiàn)象Q1為擱置前放電容量（安時）

Q2為擱置后放電容量（安時）

生產(chǎn)制造中材料不純(如含銻過高或其它有害雜質(zhì))，電解液中含有害雜質(zhì)(鐵、錳、砷、銅等離子)，正負(fù)極板硫化后極隔板孔隙堵塞，導(dǎo)致鉛酸蓄電池內(nèi)阻消耗增大，都有導(dǎo)致鉛酸蓄電池產(chǎn)生自放電的原因。使用壽命：蓄電池每充電、放電一次，叫做一次充放電循環(huán)，蓄電池在保持輸出一定容量的情況下所能進(jìn)行的充放電循環(huán)次數(shù)，叫做蓄電池的使用壽命。蓄電池簡介蓄電池分類第二部分電池的分類有不同的方法，按其電解液劃分:

酸性電池：主要以硫酸水溶液為介質(zhì)，如鉛酸蓄電池；堿性電池：電解質(zhì)主要以氫氧化鉀水溶液為主的電池，如：堿性鋅錳電池（俗稱堿錳電池或堿性電池）、鎳鎘電池、鎳氫電池等；中性電池：以鹽溶液為介質(zhì)，如鋅錳干電池（有的消費(fèi)者也稱之為酸性電池）、海水激活電池等；有機(jī)電解液電池：主要以有機(jī)溶液為介質(zhì)的電池，如鋰電池、鋰離子電池等。

蓄電池分類按電池所用正、負(fù)有為材料劃分包括：鋅系列電池，如鋅錳電池、鋅銀電池等；鎳系列電池，如鎘鎳電池、氫鎳電池等；鉛系列電池，如鉛酸電池等；鋰系列電池、鋰鎂電池；二氧化錳系列電池，如鋅錳電池、堿錳電池等；空氣（氧氣）系列電池，如鋅空電池等蓄電池分類按蓄電池用途劃分：后備電池:用于停電后的后備供電使用，如UPS電池；動力電池：要求能大電流長時間長壽命放電，如電動車電池；啟動電池：主要用汽車點(diǎn)火，柴油發(fā)電機(jī)啟動等，要求能瞬間高電流放電，但壽命要求不強(qiáng)。蓄電池分類常見蓄電池第三部分鋰電池：鋰金屬電池：鋰金屬電池一般是使用二氧化錳為正極材料、金屬鋰或其合金金屬為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。放電反應(yīng)：Li+MnO2=LiMnO2鋰離子電池：鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負(fù)極材料、使用液體電解質(zhì)的電池。聚合物鋰離子:聚合物鋰離子電池則以固體聚合物電解質(zhì)來代替，這種聚合物可以是“干態(tài)”的，也可以是“膠態(tài)”的，目前大部分采用聚合物凝膠電解質(zhì)，更加安全。常見蓄電池(鋰電池)常見蓄電池(鋰電池)鋰電池特點(diǎn)：充電型優(yōu)點(diǎn)：可充電多次使用，內(nèi)阻小電流大，容量較大，無放電記憶性，自放電小，相對體積、重量小。充電型缺點(diǎn)：價格高，過度充電對電池有損害。鉛酸蓄電池：主要特點(diǎn)是采用稀硫酸作電解液，用二氧化鉛(PbO2)和海綿狀鉛(Pb)分別作為電池的正極和負(fù)極的一種酸性蓄電池。鉛酸蓄電池的單體電壓是2V，實際中電壓是1.7～2.1V；按照國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),電池每個單格的終止電壓為1.75V，12V鉛酸蓄電池由6節(jié)單體電池組成，因此12V系列電池的終止電壓為10.50V；電解液：一般蓄電池采用電解液密度為1.280±0.01g/cm3（25℃）的稀硫酸。常見蓄電池(鉛酸蓄電池)常用的鉛酸蓄電池一般分為三類：常見蓄電池(鉛酸蓄電池)干式荷電畜電池：特點(diǎn)是負(fù)極有較高的儲電能力，在完全干燥狀態(tài)下能在兩年內(nèi)保存所得的電能，使用時只需加入電解液，等待20～30分鐘就可使用；普通鉛酸蓄電池：電極板由鉛和氧化鉛構(gòu)成，電解液是稀硫酸。主要優(yōu)點(diǎn)是電壓穩(wěn)定，價格低廉。缺點(diǎn)是比能低，使用壽命短，維護(hù)頻繁。免維護(hù)（閥控密封式）鉛酸蓄電池：免維護(hù)蓄電池由于自身結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢，電解液的消耗量非常小，在使用壽命內(nèi)基本不需要補(bǔ)充蒸餾水。它還具有耐震、耐高溫、體積小、自放電小的特點(diǎn)。使用壽命一般為普通蓄電池的兩倍。閥控式鉛酸蓄電池的英文名稱為ValveRegulatedLeadBattery(簡稱VRLA電池)，密封結(jié)構(gòu)，蓋子上設(shè)有單向排氣閥。蓄電池在內(nèi)部壓力下工作，以促進(jìn)氧氣的再化合，當(dāng)蓄電池內(nèi)部氣體量超過一定值時，排氣閥自動打開，排出氣體，然后自動關(guān)閉，防止空氣進(jìn)入蓄電池內(nèi)部。自動開關(guān)的安全閥：安全閥一般由閥體、橡膠閥和防爆濾酸片組成，防爆濾酸片的作用有兩個：一、是當(dāng)電源外部有明火或火星時，不會引爆蓄電池內(nèi)部;二、是橡膠閥開啟，氣體排出時，酸霧水霧在防爆濾酸片上會凝結(jié)為液滴，不會排到電池外部。

常見蓄電池(鉛酸蓄電池)常見蓄電池(鉛酸蓄電池)

閥控式鉛酸蓄電池分為:AGM（貧液）和GEL（膠體）電池兩種。AGM采用吸附式玻璃纖維棉(AbsorbedGlassMat)作隔板，電解液吸附在隔板中，貧電液設(shè)計，電池內(nèi)無流動的電解液。膠體（GEL）在電解質(zhì)中加入SiO2作凝固劑，形成凝膠狀，內(nèi)部無游離液體存在，在同等體積下電解質(zhì)容量大，熱容量大，熱消散能力強(qiáng)，能避免一般蓄電池易產(chǎn)生熱失控現(xiàn)象；電解質(zhì)濃度低，對極板的腐蝕作用弱；濃度均勻，不存在電解液分層現(xiàn)象。膠體電池AGM電池相比:（1）AGM電池內(nèi)阻小，大電流放電特性優(yōu)于GEL電池。（2）AGM電池的一致性和均一性較好，因電解液的擴(kuò)散性和均勻性優(yōu)于GEL電池。（3）GEL電池，（特別是管狀電極）使用壽命較長，不易熱失控。常見蓄電池(鉛酸蓄電池)2025/2/7PbO2(正極板)+

Pb(負(fù)極板)2H2SO4(電解液)2PbSO4(正、負(fù)極板)2H2O(電解液)+放電充電+鉛酸電池充放電工作原理，其充放電反應(yīng)如下：工作原理:常見蓄電池(鉛酸蓄電池)-2e+2e+2e-2e常見蓄電池(鉛酸蓄電池)工作原理:鉛蓄電池的兩極是Pb和PbO?,電解質(zhì)溶液是H?SO?。總的電池反應(yīng)是:Pb+PbO?+2H?SO?=2PbSO?+2H?O放電時：負(fù)極反應(yīng)（活潑金屬失電子化合價升高,注意電極反應(yīng)要連續(xù)寫到微粒最終的存在形式）：Pb-2e+SO?2-=PbSO?正極反應(yīng):PbO?+2e?+4H++SO?2?=PbSO?+2H?O充電時兩極分為陰陽：陰極就是接電源負(fù)極

要發(fā)生還原反應(yīng)要得電子

要化合價降低的極.相當(dāng)于電池放電時的負(fù)極反應(yīng)倒寫：PbSO?+2e?=Pb+SO?2?陽極就是接電源正極，要發(fā)生氧化反應(yīng)，要失電子，要化合價升高的極。相當(dāng)于電池放電時的正極反應(yīng)倒寫。PbSO?+2H?O=PbO?+2e-+4H++SO?2-鉛酸蓄電池特點(diǎn):原料易得，價格相對低廉；高倍率放電性能良好；300-500次循環(huán)充電次數(shù)，適合于浮充電使用，浮充壽命為5-8年使用壽命長，膠體型要比普通型壽命更長，無記憶效應(yīng),但會出現(xiàn)鹽化；廢舊電池容易回收，有利于保護(hù)環(huán)境。主要缺點(diǎn)：1、比能量低，一般30～40Wh／kg；2、使用壽命不及Cd／Ni電池；常見蓄電池(鉛酸蓄電池)鎳鎘蓄電池：正極材料為氫氧化亞鎳和石墨粉的混合物，負(fù)極材料為海綿網(wǎng)篩狀鎘粉和氧化鎘粉，電解液通常為氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液。為兼顧低溫性能和荷電保持能力，密封鎳鎘蓄電池采用密度為1.40（15℃時）的氫氧化鉀溶液。為了增加蓄電池的容量和循環(huán)壽命，通常在電解液中加入少量的氫氧化鋰（大約每升電解液加15~20g）。鎳鎘電池單體電壓是1.2V，實際使用電壓是1.05～1.4V。鎳鎘電池的放電終止電壓為1.0/cell(cell為每一單

元電池)。鎳鎘電池的充電終止電壓為1.75~1.8V，長期浮充電（恒壓充電）1.42V,快速充電1.55V;比能量55Wh／kg；常見蓄電池(鎳鎘蓄電池)常見蓄電池(鎳鎘蓄電池)工作原理

鎳鎘蓄電池的正極材料為氫氧化鎳和石墨粉的混合物，負(fù)極材料為海綿狀鎘粉和氧化鎘粉，電解液通常為氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液。

電池反應(yīng)式：

放電

2NiOOH+2H2O+Cd

2Ni（OH）2+Cd（OH）2

充電

放電時，三價氫氧化鎳消耗水并還原成兩價氫氧化鎳，金屬鎘被氧化成氫氧化鎘。充電時發(fā)生逆反應(yīng)。蓄電池充電終了時，充電電流將使電池內(nèi)發(fā)生分解水的反應(yīng)，在正、負(fù)極板上將分別有大量氧氣和氫氣析出。

放電反應(yīng)式：

負(fù)極反應(yīng)：Cd+2OH-→Cd(OH)2+2e-

負(fù)極上的鎘失去兩個電子后變成二價鎘離子Cd2+，然后立即與溶液中的兩個氫氧根離子OH-結(jié)合生成氫氧化鎘Cd(OH)2，沉積到負(fù)極板上。正極反應(yīng)：2e-+NiO2+2H2O→Ni(OH)2+2OH-

正極板上的活性物質(zhì)是氫氧化鎳（NiOOH）中的三價離子（Ni3+）晶體,從外電路獲得負(fù)極轉(zhuǎn)移出的兩個電子，生成兩個二價離子2Ni2+。與此同時，溶液中每兩個水分子電離出的兩個氫離子進(jìn)入正極板，與晶格上的兩個氧負(fù)離子結(jié)合，生成兩個氫氧根離子，然后與晶格上原有的兩個氫氧根離子一起，與兩個二價鎳離子生成兩個氫氧化亞鎳晶體?？偡磻?yīng)：Cd+NiO2+2H2O→Cd(OH)2+Ni(OH)2

充電反應(yīng)式：

正極反應(yīng)：Ni(OH)2+2OH-→2e-+NiO2+2H2O在外電源的作用下，正極板上的氫氧化亞鎳晶格中，兩個二價鎳離子各失去一個電子生成三價鎳離子，同時，晶格中兩個氫氧根離子各釋放出一個氫離子，將氧負(fù)離子留在晶格上，釋出的氫離子與溶液中的氫氧根離子結(jié)合，生成水分子。然后，兩個三價鎳離子與兩個氧負(fù)離子和剩下的二個氫氧根離子結(jié)合，生成兩個氫氧化鎳晶體。負(fù)極反應(yīng)：Cd(OH)2+2e-→Cd+2OH-

充電時負(fù)極板上的氫氧化鎘，先電離成鎘離子和氫氧根離子，然后鎘離子從外電路獲得電子，生成鎘原子附著在極板上，而氫氧根離子進(jìn)入溶液參與正極反應(yīng)。總反應(yīng)：Cd(OH)2+Ni(OH)2→Cd+NiO2+2H2O常見蓄電池(鎳鎘蓄電池)記憶效應(yīng)如果電池屬鎳鎘電池，長期不徹底充電、放電，易在電池內(nèi)留下痕跡，降低電池容量，這種現(xiàn)象稱為電池記憶效應(yīng)。意思是說，電池好像記憶用戶日常的充、放電幅度和模式，日久就很難改變這種模式，不能再做大幅度充電或放電。電池全部放完電后，極板上的結(jié)晶體很小。電池部分放電后，氫氧化亞鎳沒有完全變?yōu)闅溲趸嚕Ｓ嗟臍溲趸瘉嗘噷⒔Y(jié)合在一起，形成較大的結(jié)晶體。結(jié)晶體變大是鎳鎘電池產(chǎn)生記憶效應(yīng)的主要原因。常見蓄電池(鎳鎘蓄電池)鎳鎘電池可快速充電，放電曲線平穩(wěn)，循環(huán)使用壽命較長，300-500次以上循環(huán)充電次數(shù)，甚至可達(dá)到2000多次，15~20年設(shè)計壽命，但價格為鉛酸蓄電池的4～5倍。自放電小，低溫性能良好；但使用中需要做好回收工作，否則重金屬鎘會污染環(huán)境。蓄電池使用與維護(hù)第四部分蓄電池使用：在實際使用單個電池很難滿足現(xiàn)場的要求，需要把多個電池串聯(lián)或并聯(lián)起來，得到所需要的工作電壓或容量。串聯(lián)：幾個電池頭尾串在一起也就是正和負(fù)，第一節(jié)的負(fù)接第二節(jié)的正，以此類推。電壓增加，容量不變。并聯(lián)：幾個蓄電池，正和正，負(fù)和負(fù)并排連在一起，電壓不變，容量增加，相對應(yīng)電流也增加。蓄電池使用與維護(hù)蓄電池串、并聯(lián)注意事項：不要將不同類型蓄電池一起混用；不要將不同品牌蓄電池一起混用；不要將不同容量蓄電池一起混用；不要將不同電壓蓄電池一起混用；充電方式：二段式充電：充電過程只經(jīng)過恒流、浮充電壓2個階段。恒流

:以恒定的電流值進(jìn)行充電；蓄電池宜小于1/10C充電；浮充：一種連續(xù)、長時間的恒電壓充電方法。浮充電電壓略高于涓流充電，足以補(bǔ)償蓄電池自放電損失并能夠在電池放電后較快地使蓄電池恢復(fù)到接近完全充電狀態(tài)。又稱連續(xù)充電。按照國際通用充電方法，浮充電壓不允許超過1.14倍。這種充電方式主要用于電話交換站、不間斷電源(UPS)及各種

備用電源。涓流：所謂涓流充電就是連續(xù)的小電流充電，為補(bǔ)償自放電，使蓄電池保持在近似完全充電狀態(tài)的連續(xù)小電流充電。又稱維護(hù)充電。電信裝置、信號系統(tǒng)等的直流電源系統(tǒng)的蓄電池，在完全充電后多處于涓流充電狀態(tài)，以備放電時使用。蓄電池使用與維護(hù)三段式充電：一個自動充電的過程，經(jīng)歷恒流、恒壓和浮充是三個階段。充電過程如下：①恒流充電階段，充電器充電電流保持恒定，充入電量快速增加，電池電壓上升；②恒壓充電階段，充電器充電電壓保持恒定，充入電量繼續(xù)增加，電池電壓緩慢上升，充電電流下降；③蓄電池充滿，充電電流下降到低于浮充轉(zhuǎn)換電流，充電器充電電壓降低到浮充電壓；④浮充充電階段，充電器充電電壓保持為浮充電壓。蓄電池使用與維護(hù)恒壓充電電壓：電池總電壓的1.2倍脈沖充電：先檢測電池參數(shù)，然后以脈沖充電方式，輸出某一數(shù)值的脈沖電流、電壓對電池充電，然后讓電池停充一段時間，如此循環(huán)。通常快速充電也是脈沖充電的一種。脈沖充電有利于鉛酸蓄電池去硫化，對電池因硫化而容量降低的修復(fù)效果明顯；由于鎳鎘電池常規(guī)恒壓或恒流充電均會時容易極化，脈沖充電可以消除歐姆極化。蓄電池使用與維護(hù)

在線監(jiān)測功能和快速容量分析功能。實時在線監(jiān)測、顯示所有測試數(shù)據(jù)：電流、電池組電壓、單體電池電壓、放電時間、容量；在核對性放電試驗結(jié)束時，能快速分析出各單體的剩余容量?；罨δ埽嚎梢栽O(shè)定充放電循環(huán)次數(shù)，對蓄電池組進(jìn)行活化，有效提高單體容量。完全深度放電功能：能滿足十小時連續(xù)放電測試，精確測量電池容量，并自動記錄測試數(shù)據(jù)?？蓽y量單體電池的電壓、內(nèi)阻、連接條電阻、容量。每年定期電池充放電：蓄電池使用與維護(hù)檢查和清潔蓄電池外部。檢查蓄電池及各極柱導(dǎo)線夾頭的固定情況，應(yīng)無松動現(xiàn)象。檢查蓄電池殼體應(yīng)無開裂和損壞，鼓包變形等現(xiàn)象，極柱和夾頭應(yīng)無燒損。用布塊擦凈蓄電池外部灰塵，如果有爬液，可用布塊擦干。清除極柱樁頭上的臟物和氧化物，在極柱和夾頭上涂一薄層工業(yè)凡士林。清除安裝架上的臟污。疏通加液口蓋通氣孔并將其清洗干凈，蓄電池在充電時會產(chǎn)生氣泡若通氣孔被堵塞使氣體不能逸出當(dāng)壓力增大到一定的程度后就會造成蓄電池殼體炸裂。蓄電池使用與維護(hù)定期測量電池電壓，避免深度放電、欠壓或過充。關(guān)注電池存放環(huán)境溫度。當(dāng)需要用兩塊蓄電池串聯(lián)使用時蓄電池的容量最好相等，新舊盡量不要混用。檢查蓄電池液面高度及補(bǔ)充電瓶液。如果電解液面過低時，應(yīng)及時補(bǔ)充蒸餾水或電瓶補(bǔ)充液，電解液密度的檢查可用專用的密度計測量。蓄電池使用與維護(hù)常見故障及排除第五部分故障現(xiàn)象產(chǎn)生原因排除方法1、電解液液面變化較快充電電壓較高、電池或環(huán)境溫度高，充電效率低1、及時調(diào)整充電電壓達(dá)到規(guī)定值2、加強(qiáng)通風(fēng)、降溫2、電池連接片過熱緊固件松動擰緊螺母3、金屬件腐蝕工作環(huán)境潮濕或有酸性物質(zhì)鍍層遭破壞將裸露金屬件涂凡士林油4、極柱周圍爬堿長時間充、放電，金屬件熱脹冷縮、塑料件老化引起緊固件松動擰緊