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化学能转换成电能的装置叫化学电池,一般简称为电池。放电后,能够用充电的方式使内部活性物质再生——把电能储存为化学能;需要放电时再次把化学能转换为电能。将这类电池称为蓄电池(Storage Battery),也称二次电池。所谓蓄电池即是贮存化学能量,于必要时放出电能的一种电气化学设备。

概述

蓄电池(Storage Battery)是将化学能直接转化成电能的一种装置,是按可再充电设计的电池,通过可逆的化学反应实现再充电,通常是指铅酸蓄电池,它是电池中的一种,属于二次电池。它的工作原理:充电时利用外部的电能使内部活性物质再生,把电能储存为化学能,需要放电时再次把化学能转换为电能输出,比如生活中常用的手机电池等。


它用填满海绵状铅的铅基板栅(又称格子体)作负极,填满二氧化铅的铅基板栅作正极,并用密度1.26--1.33g/mlg/ml的稀硫酸作电解质。电池在放电时,金属铅是负极,发生氧化反应,生成硫酸铅;二氧化铅是正极,发生还原反应,生成硫酸铅。电池在用直流电充电时,两极分别生成单质铅和二氧化铅。移去电源后,它又恢复到放电前的状态,组成化学电池。铅蓄电池能反复充电、放电,它的单体电压是2V,电池是由一个或多个单体构成的电池组,简称蓄电池,最常见的是6V,其它还有2V、4V、8V、24V蓄电池。如汽车上用的蓄电池(俗称电瓶)是6个铅蓄电池串联成12V的电池组。

对于传统的干荷铅蓄电池(如汽车干荷电池、摩托车干荷电池等)在使用一段时间后要补充蒸馏水,使稀硫酸电解液保持1.28g/ml左右的密度;对于免维护蓄电池,其使用直到寿命终止都不再需要添加蒸馏水。

工作原理

电池内阻跟额定容量的关系,以及同一型号电池的内阻跟荷电态SOC的关系。十多年前人们曾经试图利用阀控密封铅酸蓄电池内阻(或电导)的变化去在线检测电池的容量和预测电池寿命,但却未能如愿;人们对动力电池的大电流放电能力提出了越来越高的要求,这就要求尽可能降低电池内阻。因而本文将进一步探索和阐明一些常用蓄电池内阻与容量之间的内在关系。


化学原理

方程式如下:
总反应:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)可逆符号2PbSO4(s)+2H2O(l)
放电时:负 Pb(s)-2e-+SO42-(aq)=PbSO4(s)
正 PbO2(s)+2e-+SO42-(aq)+4H+(aq)=PbSO4(s)+2H2O(l)
总 Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)
充电时 电解池
阴极 PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq)
阳极 PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=Pbo2(s)+SO42-(aq)+4H+(a
注(充电时阴极为放电时负极)



分类

铅酸蓄电池:常用的车用蓄电池主要分为三类:普通蓄电池、干荷蓄电池和免维护蓄电池。
普通蓄电池:普通蓄电池的极板是由铅和铅的氧化物构成,电
解液是硫酸的水溶液。它的主要优点是电压稳定、价格便宜;缺点是比能低 ( 即每公斤蓄电池存储的电能 ) 、使用寿命短和日常维护频繁。


干荷蓄电池:它的全称是干式荷电铅酸蓄电池,它的主要特点是负极板有较高的储电能力,在完全干燥状态下,能在两年内保存所得到的电量,使用时,只需加入电解液,等过 20 — 30 分钟就可使用。


免维护蓄电池:免维护蓄电池由于自身结构上的优势,电解液的消耗量非常小,在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。它还具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点。使用寿命一般为普通蓄电池的两倍。市场上的免维护蓄电池也有两种:第一种在购买时一次性加电解液以后使用中不需要维护( 添加补充液 ) ;另一种是电池本身出厂时就已经加好电解液并封死,用户根本就不能加补充液


UPS蓄电池

UPS 称为不间断电源,是因为停电的时候,它能快速转换到"逆变"状态,从而不会让在使用中的电脑因为突然停电未来得及存储而失去重要文件。 不是用来当备用电源用的,如果你只是想在停电的时候可以用电,光买逆变器就够了。 一般家用UPS里用的大多是,免维护型铅酸蓄电池。


磷酸铁锂蓄电池
磷酸铁锂电池是锂离子电池家族中最安全的高比能量电池。磷酸铁锂电池的放电电压非常平稳,一般为3.2 V,放电后期(主要指剩余的10%容量)电压变化较快,截止电压一般为2.5 V。环境温度特别是低温会对磷酸铁锂电池的放电容量产生影响:-20℃的放电容量是常温容量的45%,-10℃是常温的65%,-5℃是常温的80%,0℃是常温的90%,0℃~20℃的放电容量变化非常小。磷酸铁锂电池的低温性能优于铅酸蓄电池。

功能应用

广泛用于工农商、机械、医疗、生活等

主要品牌

常见问题

虽然磷酸铁锂蓄电池在出厂时正负极板都进行了充放电活化,但如果磷酸铁锂蓄电池的安装日期距出厂日期时间较远,经过长期的自放电容量必然会有损失。另外,磷酸铁锂蓄电池在出厂时荷电量一般为60%,安装初始时应该对电池组进行补充电。由于单体电池自放电的差异,可能会出现各电池端电压不均衡的现象。磷酸铁锂电池组安装前必须测量开路电压,开路电压差不能大于50 mV,需做好电池测试并记录。用假负载可以对电池组按0.1C10和0.2C5进行容量试验,此试验不需接入电池管理系统(Battery Management System,BMS),只需将电池组串联起来,但是放电过程中必须严格检测电池单体电压,每小时对电池的总电压、放电电流、电池单体电压进行测量并记录。


电池在放电后期每10 min检测放电电池单体电压低的电池,若有一只电池端电压到2.5 V马上停止放电,计算出实际电池放出的容量与蓄电池额定容量是否一致,若基本一致则证明电池放电试验合格,再对电池进行充电。若放电到终止电压时,电池组放出的容量与额定容量的差别大于15%,说明电池组的出厂容量可能存在问题,应及时联系厂商处理。

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