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1、蓄电池培训讲义第1页，共29页，编辑于2022年，星期二第一章第一章 蓄电池的基本知识蓄电池的基本知识 1、蓄电池的结构与组成蓄电池的结构与组成 蓄电池由正、负极板、电解液、活性物质组成。正极主要为PbO2，负极为Pb，电解液为H2SO4。2、蓄电池内部反应原理蓄电池内部反应原理 负极的反应：Pb+H2SO4=PbSO4+H+2e；正极的反应：PbO2+3H+HSO4-+2e=PbSO4+2H2O；电池反应：Pb+PbO2+2H+2HSO4-=2PbSO4+2H2O；第2页，共29页，编辑于2022年，星期二3 3蓄电池的分类蓄电池的分类：3.1 按用途和形式分：固定型蓄电池：分为开口式、封闭
2、式、防酸隔爆式、消氢式等 移动型蓄电池：分为汽车起动用、火车用、摩托车用、船舶用、电瓶车用等。3.2 按极板结构分:涂膏式（或涂浆式）、化成式（又称形成式）、半化成式（或半形成式）、玻璃丝管式（或叫管式）等 第3页，共29页，编辑于2022年，星期二3.33.3按电解质分：按电解质分：铅酸蓄电池铅酸蓄电池：以酸性物质作电解质，如现在备用电源广泛采用的蓄电池，大都属这类。传统的铅酸蓄电池、酸性反压电池、硅胶蓄电池、干荷蓄电池、TW系列高能免维护固态蓄电池。碱性电解质电池碱性电解质电池：以碱性物质作电解质，但电解质并不消耗，仅完成导电的作用。实用的有铁镍蓄电池、镉镍蓄电池和银锌蓄电池等，都适应大电
3、流放电，特性优于铅酸蓄电池。但价格昂贵，制作材料选择困难，难能广泛使用。燃料电池，也是以碱性物质作电解质的蓄电池。第4页，共29页，编辑于2022年，星期二4.4.基本概念基本概念4.1电动势与端电压 电动势：当外电路断开即没有电流通过电池时，在正、负极间的电位差，叫做电池的电动势。电动势以伏特计，可用具有较大内阻的直流电压表测定而达到一定的精确度，如需要更准确的数据，需用电位计测定。端电压：电路闭合时，电池两极的电位差叫做电池的电压，或叫端电压。蓄电池的端电压在充电和放电过程中，由于电流通过的方向不同，蓄电池内阻（r）上降压的方向也不同，因此端电压也不同。在放电时，端电压（U放）低于蓄电池的
4、电动势（E）。第5页，共29页，编辑于2022年，星期二其关系是：U=E-I放r U=E+I充r 蓄电池容量蓄电池容量 蓄电池的容量就是指蓄电池的蓄电能力，通常以充足电后的蓄电池放电到规定终了电压时所能供应的电量叫做电池的容量，蓄电池都采用一定电流连续放电，电池容量C（安时）用下式计算：第6页，共29页，编辑于2022年，星期二C=I放 t放（A h）式中，I放为放电电流（A），t放为放电时间（h）。如果放电电流不是常量时，那么蓄电池的容量为不同的放电电流与时间的乘积之和，即C=I1t1+I2t2+I3t3+=O&t（I1+I2+In）dt 第7页，共29页，编辑于2022年，星期二5 5蓄电
5、池的效率蓄电池的效率 5.1 电量效率（安时效率）输出电量与输入电量之比，叫做蓄电池的电量效率，也称为安时效率。电量效率（%）=C放/C充 100=I放t放/I充t充100%5.2 蓄电池的自放电率 蓄电池充电后在断路状态和指定的环境下搁置，由于电池的局部作用而造成电池容量的消耗，容量损失与搁置前的容量之比，叫做蓄电池的自放电率。第8页，共29页，编辑于2022年，星期二P=(C1-C2)/C1 100%式中，C1为搁置前放电容量（安时），C2为搁置后放电容量（安时），P为自放电率（%）。即在指定的温度下，每若干昼夜的自放电率为多少（%）。温度较高时，因为局部作用消耗的容量较快，所以自放电率百
6、分数要大一些；在充电后搁置第一第二昼夜的自放率最大，以后逐渐减少。5.35.3蓄电池的使用寿命蓄电池的使用寿命 蓄电池每充电、放电一次，叫做一次充放循环。蓄电池在保持输出一定容量的情况下所进行的充放循环次数，就是蓄电池的使用寿命。这是蓄电池的主要性能指标之一。第9页，共29页，编辑于2022年，星期二 蓄电池是一种化学电源，从原理上讲是由正极、负极、电解质、隔离物和容器组成的，其中正负极的活性物质和电解质起电化反应，对电池产生电流起着主导作用。1.1.工作原理工作原理 在电池内部，正极和负极通过电解质构成电池的内电路，在电池外部接通两极的导线和负荷构成外电路。第二章第二章蓄电池工作原理蓄电池工
7、作原理第10页，共29页，编辑于2022年，星期二放电时总的化学反应为：PbO2+2H2SO4+Pb=PbSO4+2H2O+PbSO4 从放电反应看出，随着蓄电池放电，硫酸逐渐消耗，电解液的比重逐渐下降。因此，在实际工作中我们可以根据电解液比重化，判断铅蓄电池的放电程度。第11页，共29页，编辑于2022年，星期二 充电时总的化学反应式为：PbSO4+2H2O+PbSO4=PbO2+2H2SO4+Pb 从充电反应式看出，当蓄电池充电后，两极上原来被消耗的活性物质复原了，同时电解液中的梳酸成分增加，水分减少，电解液的比重升高。因此，在实际工作中可根据电解液比重变化，来判断铅蓄电池的充电的程度。第
8、12页，共29页，编辑于2022年，星期二2 2、充电特性、充电特性 通常使用的铅蓄电池，当放电端电压降至1.80伏时就必须进行充电。下图是以恒定电流对铅蓄电池进行充电时端电压变化的曲线。第13页，共29页，编辑于2022年，星期二 在充电初期，蓄电池的端电压升高很快。充电中期，蓄电池端电压较长时间内升高较慢。到充电末期，电压又较快地升高（由2.3伏到2.7伏）3.3.放电特性放电特性 充电后的蓄电池，如以稳定不变的电流进行连续放电，其端电压变化曲线如图所示。第14页，共29页，编辑于2022年，星期二 放电初期（曲线oa段），蓄电池端电压下降很快。到放电中期（曲线ab段），蓄电池端电压下降缓
9、慢。到放电未期（曲线bc段），蓄电池端电压又下降较快。第15页，共29页，编辑于2022年，星期二 第三章第三章 影响蓄电池容量的因素影响蓄电池容量的因素 蓄电池的容量不是恒定的常数，它与极板活性物质的多少、充电程度、放电电流的大小、放电时间长短、电液比重和温度高低等有关。使用中放电率和电液温度影响较大。3.1电池容量与极板尺寸极板尺寸的关系：与极板尺寸的关系：极板愈薄，活性物质利用率愈高，电池容量就大；极板面积愈大，有效物质充分利用，容量则大；第16页，共29页，编辑于2022年，星期二3.2 3.2 使用因素对容量的影响：使用因素对容量的影响：放电率影响：放电率影响：一般以10小时放电率的
10、容量作为蓄电池的正常额定容量。放电率低于正常放电率时，可得较大的容量；反之，容量则变小。实际放电容量可用潘克特公式计算：C=n（I10/I）I10T(1+0.0008)(t=25)I10-额定放电电流(10小时率)I-实际放电电流 T-实际放电时间t-实际测定电池温度第17页，共29页，编辑于2022年，星期二 I10/I-为电池容量增大系数 n-放电常数,对于固定型蓄电池:I10/I 2.5时,n取1.414 I10/I2.5时,n取1.313 电解液温度的影响：电解液温度的影响：蓄电池若在低温下工作，电解液扩散能力变差，粘度增大，电池内阻增加，容量降低。实践证明，温度低于一定值时，负极容量
11、比正极容量降低更快，尤其是大电流放电时更为明显。目前设计资料上，一般都取容量温度系数为0.008。当把电解液温度为t时的电池容量Ct，换算成25时的标准第18页，共29页，编辑于2022年，星期二 容量C25时，可按下式进行：C25=Ct/（1+0.008）（t-25）终止电压的影响：终止电压的影响：电池的容量与端电压降低的快慢有密切关系。放电过程中，若能做到浓度极化小，端电压降低得慢，电池容量会相应提高。终止电压是按实际需要确定的：小电池放电时，终止电压高些；大电池放电，终止电压低些。第19页，共29页，编辑于2022年，星期二电液浓度的影响：电液浓度的影响：容量随硫酸电液浓度的变化而变化。
12、极板细孔中的电液浓度，决定电极电位的变化，影响电液扩散速度电池内阻。所以电池容量随电液浓度的增大而提高，且近似成直线关系。但也不可浓度过大，因浓度高粘度增加，反而影响电液扩散，降低输出容量。第20页，共29页，编辑于2022年，星期二第四章第四章 影响蓄电池使用寿命的主要因素影响蓄电池使用寿命的主要因素 1 1、环境温度：、环境温度：过高的环境温度是影响蓄电池使用寿命的典型因素，一般蓄电池生产厂家要求的环境温度是在1520，随着温度的升高，蓄电池的放电能力也有所提高，但环境温度一旦超过25，只要温度每升高10，蓄电池的使用寿命就会减少一半。例如蓄电池的使用寿命是6年，环境温度为35，那么其寿命
13、就只有3年了，如果温度再升高10达到45，其寿命就只有1.5年了。第21页，共29页，编辑于2022年，星期二2 2、过度放电：、过度放电：蓄电池被过度放电是影响蓄电池使用寿命的另一重要因素。这种情况主要发生在交流停电后，蓄电池组为负载供电期间。当蓄电池被过度放电到输出电压为零时，会导致电池内部有大量的硫酸铅被吸付到电池的阴极表面，形成电池阴极的硫酸盐化。由于硫酸铅本身是一种绝缘体，它的形成必将对电池的充、放电性能产生不好的影响。因此，在阴极板上形成的硫酸盐越多，电池的内阻越大，电池的充、放电性能就越差，其使用寿命就越短。第22页，共29页，编辑于2022年，星期二3 3、板栅的腐蚀与增长：、
14、板栅的腐蚀与增长：板栅腐蚀是影响蓄电池使用寿命的重要原因。在开路状态下，铅合金与活性二氧化铅直接接触，而且共同浸在硫酸溶液中，它们各自与溶液建立不同的平衡电极电位。正极栅板不断溶解，特别是在过充电状态下，正极由于析氧反应，水被消耗，H+增加，从而导致正极附近酸度增高，反栅腐蚀加速，如果电池使用不当，长期处于过充电状态，那么电池的栅板就会变薄，容量降低，会缩短使用寿命。第23页，共29页，编辑于2022年，星期二4 4、浮充电状态对蓄电池使用寿命的影响：、浮充电状态对蓄电池使用寿命的影响：目前，蓄电池大多数都处于长期的浮充电状态下，只充电，不放电，这种工作状态极不合理。大量运行统计资料表明，这样
15、会造成蓄电池的阳极极板钝化，使蓄电池内阻急剧增大，使蓄电池的实际容量(Ah)远远低于其标准容量，从而导致蓄电池所能提供的实际后备供电时间大大缩短，减少其使用寿命。第24页，共29页，编辑于2022年，星期二5 5、失水：、失水：蓄电池失水也是影响其使用寿命的因素之一，蓄电池失水会导致电解液比重增加，电池栅板的腐蚀，使蓄电池的活性物质减少，从而使蓄电池的容量降低而导致其使用寿命减少。第六章第六章 蓄电池的正确使用与维护方法蓄电池的正确使用与维护方法 1、如果条件允许，应把蓄电池安放在有空调环境中，使其工作在正常的温度中(1520)。第25页，共29页，编辑于2022年，星期二 2、保持电源室和蓄
16、电池本身的清洁。安装好的蓄电池极柱应涂上凡士林，防止腐蚀极柱。3、必须严格遵守蓄电池放电后的恒流均充再恒压浮充的充电规律，一般的蓄电池组都须增加一台智能充电机，以便市电断电蓄电池放电后进行合理的充电。4、对于供电质量高，很少发生停电的电源来说，应该定期对蓄电池进行活化放电。第26页，共29页，编辑于2022年，星期二 一般的来说，应该每隔一定周期(23个月)人为地中断交流电，以使电源中的蓄电池放电一次，但不能完全放电，避免过度放电，最好放电的幅度在30%50%之间；然后再重新充电。这样操作有利于延长蓄电池的使用寿命及保证蓄电池可供实际使用的容量处于非常接近蓄电池的标称容量。如果不让蓄电池进行任
17、何的充电和放电操作的话，有可能由于蓄电池超过了它的贮存寿命而导致其永久损坏。第27页，共29页，编辑于2022年，星期二5、对于新安装的蓄电池，一般都要进行一次较长时间的充电，为初充电，应按额定容量1/10的电流来进行充电。蓄电池在放电终了可进行再充电，叫正常充电。正常充电时，最好采用分级充电方式，即在充电初期用较大电流的恒流均充，充到均充电压并恒压一定时间后改用常规的恒压浮充方式。第28页，共29页，编辑于2022年，星期二 陕西硅谷通信设备有限公司陕西硅谷通信设备有限公司陕西硅谷通信设备有限公司陕西硅谷通信设备有限公司通讯地址：陕西省西安市高新技术产业开发区科技二路通讯地址：陕西省西安市高新技术产业开发区科技二路6868号号 西安软件园西安软件园A A座座3 3层层邮政编码：邮政编码：710075710075电电 话：话：029-87669852 029-87669853 029-87669852 029-87669853 029-87669854 029-87669855 029-87669854 029-87669855传传 真：真：029-87669849029-87669849还有更多，请点击我们的网站第29页，共29页，编辑于2022年，星期二