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英語全稱為:Valve Regulated Lead Acid Battery

它誕生于20世紀70年代,到1975年時,在一些發(fā)達國家已經(jīng)形成了相當?shù)纳�產(chǎn)規(guī)模,很快就形成了產(chǎn)業(yè)化并大量投放市場。這種電池雖然也是鉛酸蓄電池,但是它與原來的鉛酸蓄電池相比具有很多優(yōu)點,而倍受用戶歡迎,特別是讓那些需要將電池配套設(shè)備安裝在一起(或一個工作間)的用戶青睞,例如UPS、電信設(shè)備、移動通信設(shè)備、計算機、摩托車等。這是因為VRLA電池是全密封的,不會漏酸,而且在充放電時不會象老式鉛酸蓄電池那樣會有酸霧放出來而腐蝕設(shè)備,污染環(huán)境,所以從結(jié)構(gòu)特性上人們把VRLA電池又叫做密閉(封)鉛酸蓄電池。為了區(qū)分,把老式鉛酸蓄電池叫做開口鉛酸蓄電池。由于VRLA電池從結(jié)構(gòu)上來看,它不但是全密封的,而且還有一個可以控制電池內(nèi)部氣體壓力的閥,所以VRLA鉛酸蓄電池的全稱便成了"閥控式密閉鉛酸蓄電池"

閥控式鉛酸蓄電池的密封機理

鉛酸蓄電池密封的難點就是充電時水的電解。當充電達到一定電壓時(一般在2.30V/單體以上)在蓄電池的正極上放出氧氣,負極上放出氫氣。一方面釋放氣體帶出酸霧污染環(huán)境,另一方面電解液中水份減少,必須隔一段時間進行補加水維護。閥控式鉛酸蓄電池就是為克服這些缺點而研制的產(chǎn)品,其產(chǎn)品特點為:

1、采用多元優(yōu)質(zhì)板柵合金,提高氣體釋放的過電位。即普通蓄電池板柵合金在2.30V/單體(25℃)以上時釋放氣體。采用優(yōu)質(zhì)多元合金后,在2.35V/單體(25℃)以上時釋放氣體,從而相對減少了氣體釋放量。

2、讓負極有多余的容量,即比正極多出10%的容量。充電后期正極釋放的氧氣與負極接觸,發(fā)生反應(yīng),重新生成水,即O2+2Pb→2PbO+2H2SO4→H2O+2PbSO4,使負極由于氧氣的作用處于欠充電狀態(tài),因而不產(chǎn)生氫氣。這種正極的氧氣被負極鉛吸收,再進一步化合成水的過程,即所謂陰極吸收。

3、為了讓正極釋放的氧氣盡快流通到負極,必須采用和普通鉛酸蓄電池所采用的微孔橡膠隔板不同的新型超細玻璃纖維隔板。其孔率由橡膠隔板的50%提高到90%以上,從而使氧氣易于流通到負極,再化合成水。另外,超細玻璃纖維隔板具有將硫酸電解液吸附的功能,因此即使電池傾倒,也無電解液溢出。

4、采用密封式閥控濾酸結(jié)構(gòu),使酸霧不能逸出,達到安全、保護環(huán)境的目的。

在上述陰極吸收過程中,由于產(chǎn)生的水在密封情況下不能溢出,因此閥控式密封鉛酸蓄電池可免除補加水維護,這也是閥控式密封鉛酸蓄電池稱為免維電池的由來。但是,免維的含義并不是任何維護都不做,恰恰相反,為了提高閥控式密封鉛酸蓄電池的使用壽命,有許多維護工作等著我們?nèi)プ?正確的使用方法只有在做中才能探索出來。

電池在開路狀態(tài)下的端電壓稱為開路電壓。電池的開路電壓等于電池正極電極電勢與負極電極電勢之差。

電池工作電壓是指電池有電流通過(閉路)的端電壓。在電池放電初始的工作電壓稱為初始電壓。電池在接通負載后,由于歐姆電阻和極化過電位的存在,電池的工作電壓低于開路電壓。

電池容量?

電池容量是指電池儲存電量的數(shù)量,以符號C表示。常用的單位為安培小時,簡稱安時(Ah)或毫安時(mAh)。

電池的容量可以分為額定容量(標稱容量)、實際容量。

1、額定容量

額定容量是電池規(guī)定在在25℃環(huán)境溫度下,以10小時率電流放電,應(yīng)該放出最低限度的電量(Ah)。

a、放電率。放電率是針對蓄電池放電電流大小,分為時間率和電流率。

放電時間率指在一定放電條件下,放電至放電終了電壓的時間長短。依據(jù)IEC標準,放電時間率有20,10,5,3,1,0.5小時率及分鐘率,分別表示為:20Hr,10Hr,5Hr,3Hr,2Hr,1Hr,0.5Hr 等。

b、放電終止電壓。鉛蓄電池以一定的放電率在25℃環(huán)境溫度下放電至能再反復充電使用的最低電壓稱為放電終了電壓。大多數(shù)固定型電池規(guī)定以10Hr放電時(25℃)終止電壓為1.8V/只。終止電壓值視放電速率和需要而定。通常,為使電池安全運行,小于10Hr的小電流放電,終止電壓取值稍高,大于10Hr的大電流放電,終止電壓取值稍低。在通信電源系統(tǒng)中,蓄電池放電的終止電壓,由通信設(shè)備對基礎(chǔ)電壓要求而定。

放電電流率是為了比較標稱容量不同的蓄電池放電電流大小而設(shè)的,通常以10小時率電流為標準,用I10表示,3小時率及1小時率放電電流則分別以I3、I1表示。

c、額定容量。固定鉛酸蓄電池規(guī)定在25℃環(huán)境下,以10小時率電流放電至終了電壓所能達到的額定容量。10小時率額定容量用C10表示。10小時率的電流值為C10/10。

其它小時率下容量表示方法為:3小時率容量(Ah)用C3表示, 在25℃環(huán)境溫度下實測容量(Ah)是放電電流與放電時間(h)的乘積,閥控鉛酸固定型電池C3和I3值應(yīng)該為:

C3=0.75 C10(Ah)

I3=2.5 I10(h)

1小時定容量(Ah)用C1表示,實測C1和I1值應(yīng)為C1=0.55 C10(Ah)

I1=5.5 I10(h)

2、實際容量

實際容量是指電池在一定條件下所能輸出的電量。它等于放電電流與放電時間的乘積,單位為Ah。

電池內(nèi)阻

電池內(nèi)阻包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻,極化內(nèi)阻又包括電化學極化與濃差極化。內(nèi)阻的存在,使電池放電時的端電壓低于電池電動勢和開路電壓,充電時端電壓高于電動勢和開路電壓。電池的內(nèi)阻不是常數(shù),在充放電過程中隨時間不斷變化,因為活性物質(zhì)的組成、電解液濃度和溫度都在不斷地改變。

歐姆電阻遵守歐姆定律;極化電阻隨電流密度增加而增大,但不是線性關(guān)系,常隨電流密度的對數(shù)增大而線性增大。

循環(huán)壽命

蓄電池經(jīng)歷一次充電和放電,稱為一次循環(huán)(一個周期)。在一定放電條件下,電池工作至某一容量規(guī)定值之前,電池所能承受的循環(huán)次數(shù),稱為循環(huán)壽命。

各種蓄電池使用循環(huán)次數(shù)都有差異,傳統(tǒng)固定型鉛酸電池約為500~600次,起動型鉛酸電池約為300~500次。閥控式密封鉛酸電池循環(huán)壽命為1000~1200次。影響循環(huán)壽命的因素一是廠家產(chǎn)品的性能,二是維護工作的質(zhì)量。固定型鉛電池用壽命,還可以用浮充壽命(年)來衡量,閥控式密封鉛酸電池浮充壽命在10年以上。

對于起動型鉛酸蓄電池,按我國機電部頒標準,采用過充電耐久能力及循環(huán)耐久能力單元數(shù)來表示壽命,而不采用循環(huán)次數(shù)表示壽命。即過充電單元數(shù)應(yīng)在4以上,循環(huán)耐久能力單元數(shù)應(yīng)在3以上。

電池能量

電池的能量是指在一定放電制度下,蓄電池所能給出的電能,通常用瓦時(Wh)表示。

電池的能量分為理論能量和實際能量。理論能量W理可用理論容量和電動勢(E)的乘積表示,即

W理=C理E

電池的實際能量為一定放電條件下的實際容量C實與平均工作電壓U平的乘積,即

W實=C實U平

常用比能量來比較不同的電池系統(tǒng)。比能量是指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出的電能,單位分別是Wh/kg或Wh/L。

比能量有理論比能量和實際比能量之分。前者指1 kg電池反應(yīng)物質(zhì)完全放電時理論上所能輸出的能量。實際比能量為1 kg電池反應(yīng)物質(zhì)所能輸出的實際能量。

由于各種因素的影響,電池的實際比能量遠小于理論比能量。實際比能量和理論比能量的關(guān)系可表示如下:

W實= W理·KV·KR·Km

式中 KV-電壓效率; KR-反應(yīng)效率; Km-質(zhì)量效率。

電壓效率是指電池的工作電壓與電動勢的比值。電池放電時,由于電化學極化、濃差極化和歐姆壓降,工作電壓小于電動勢。

反應(yīng)效率表示活性物質(zhì)的利用率。

電池的比能量是綜合性指標,它反映了電池的質(zhì)量水平,也表明生產(chǎn)廠家的技術(shù)和管理水平。

疊儲存性能

蓄電池在貯存期間,由于電池內(nèi)存在雜質(zhì),如正電性的金屬離子,這些雜質(zhì)可與負極活性物質(zhì)組成微電池,發(fā)生負極金屬溶解和氫氣的析出。又如溶液中及從正極板柵溶解的雜質(zhì),若其標準電極電位介于正極和負極標準電極電位之間,則會被正極氧化,又會被負極還原。所以有害雜質(zhì)的存在,使正極和負極活性物質(zhì)逐漸被消耗,而造成電池喪失容量,這種現(xiàn)象稱為自放電。

電池自放電率用單位時間內(nèi)容量降低的百分數(shù)表示:即用電池貯存前(C10')(C10")容量差值和貯存時間T(天、月)的容量百分數(shù)表示。