[xù diàn chí]
蓄電池
鎖定
中文名蓄電池外文名battery別 名鉛酸蓄電瓶
簡(jiǎn)介
蓄電池(Storage Battery)是將
化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成
電能的一種
裝置,是按可再充電設(shè)計(jì)的電池,通過可逆的化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)再充電,通常是指鉛酸蓄電池,它是電池中的一種,屬于二次電池。它的工作原理:充電時(shí)利用外部的
電能使內(nèi)部活性物質(zhì)再生,把電能儲(chǔ)存為化學(xué)能,需要放電時(shí)再次把化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能輸出,比如生活中常用的手機(jī)電池等。
它用填滿海綿狀鉛的鉛基板柵(又稱
格子體)作
負(fù)極,填滿
二氧化鉛的鉛基板柵作正極,并用密度1.26--1.33g/mlg/ml的稀硫酸作電解質(zhì)。電池在放電時(shí),
金屬鉛是負(fù)極,發(fā)生
氧化反應(yīng),生成
硫酸鉛;二氧化鉛是正極,發(fā)生還原反應(yīng),生成硫酸鉛。電池在用直流電充電時(shí),兩極分別生成單質(zhì)鉛和二氧化鉛。移去電源后,它又恢復(fù)到放電前的狀態(tài),組成
化學(xué)電池。鉛蓄電池能反復(fù)充電、放電,它的單體電壓是2V,電池是由一個(gè)或多個(gè)單體構(gòu)成的電池組,簡(jiǎn)稱蓄電池,最常見的是6V,其它還有2V、4V、8V、24V蓄電池。如汽車上用的蓄電池(俗稱電瓶)是6個(gè)鉛蓄電池串聯(lián)成12V的電池組。
蓄電池示意圖
對(duì)于傳統(tǒng)的干荷鉛蓄電池(如汽車干荷電池、摩托車干荷電池等)在使用一段時(shí)間后要補(bǔ)充
蒸餾水,使稀硫酸電解液保持1.28g/ml左右的密度;對(duì)于免維護(hù)蓄電池,其使用直到壽命終止都不再需要添加蒸餾水。[1]
原理和構(gòu)成
化學(xué)原理
方程式如下:
總反應(yīng):Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)可逆符號(hào)2PbSO4(s)+2H2O(l)
放電時(shí):負(fù) Pb(s)-2e-+SO42-(aq)=PbSO4(s)
正 PbO2(s)+2e-+SO42-(aq)+4H+(aq)=PbSO4(s)+2H2O(l)
總 Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)
充電時(shí) 電解池
陰極 PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq)
陽極 PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=Pbo2(s)+SO42-(aq)+4H+(a
注(充電時(shí)陰極為放電時(shí)負(fù)極)
物理構(gòu)成
構(gòu)成鉛蓄電池之主要成份如下:
陽極板(過氧化鉛.PbO2)---> 活性物質(zhì)
陰極板(海綿狀鉛.Pb) ---> 活性物質(zhì)
電解液(稀硫酸) ---> 硫酸(H2SO4) +蒸餾
水(H2O)
電池外殼 、蓋(PP ABS阻燃)
隔離板 (AGM)
安全閥
正負(fù)極柱,正負(fù)極柱等
物理量聯(lián)系
電量與電壓關(guān)系
蓄電池的剩余電量可通過測(cè)量蓄電池的電壓粗略地得出。車用12V鉛酸蓄電池電壓與剩余電量的關(guān)系見下表:
電壓 (v)
|
剩余電量
|
12.7
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100%
|
12.5
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90%
|
12.4
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80%
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12.3
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70%
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12.2
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60%
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12.1
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50%
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11.9
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40%
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11.8
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30%
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11.6
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20%
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11.3
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10%
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10.5
|
0%
|
內(nèi)阻與容量關(guān)系
蓄
電池內(nèi)阻與容量之間的關(guān)系其中有兩種含義:
電池內(nèi)阻跟額定容量的關(guān)系,以及同一型號(hào)電池的內(nèi)阻跟荷電態(tài)SOC的關(guān)系。十多年前人們?cè)?jīng)試圖利用閥控密封鉛酸
蓄電池內(nèi)阻(或電導(dǎo))的變化去在線檢測(cè)電池的容量和預(yù)測(cè)電池壽命,但卻未能如愿;人們對(duì)動(dòng)力電池的大電流放電能力提出了越來越高的要求,這就要求盡可能降低電池內(nèi)阻。因而本文將進(jìn)一步探索和闡明一些常用蓄電池內(nèi)阻與容量之間的內(nèi)在關(guān)系。
閥控密封
當(dāng)前閥控密封鉛酸蓄電池已逐步取代開口式流動(dòng)
電解液鉛酸蓄電池,廣泛用于郵電
通信電源、UPS、儲(chǔ)能
電源系統(tǒng)等。動(dòng)力型閥控密封鉛酸蓄電池已廣泛用于電動(dòng)助力車。這些領(lǐng)域都要求在線檢測(cè)蓄電池的荷電態(tài)。
蓄電池的內(nèi)阻跟荷電態(tài)的關(guān)系
蓄電池的荷電態(tài)SOC指的是電池可以放出的容量跟其額定容量的比。這一數(shù)據(jù)對(duì)郵電通信電源系統(tǒng)和正在使用的動(dòng)力
電池組十分重要。
發(fā)展歷程
大事記
1905年,第一個(gè)蓄電池用于汽車(首先只為照明用);
1914年,第一次將啟動(dòng)型蓄電池用于汽車;
1922年,第一個(gè)BOSCH摩托車用蓄電池出現(xiàn)在摩托車上;
1926年,第一臺(tái)蓄電池充電器問世;
1927年以后,Bosch公司開發(fā)出汽車用蓄電池。
發(fā)展史
許多科學(xué)家和發(fā)明家在蓄電池的發(fā)展中做出貢獻(xiàn),如Luigi Galvani(約在1789年)、John Ritter(約在1800年)、Alessandro Ritter(約在1800)、Gaston Plante(約在1859年)和Camille Faure, 他們把開發(fā)被認(rèn)為是錯(cuò)誤的電池的蓄電池引上正確的道路。
19世紀(jì)末。已經(jīng)產(chǎn)生蓄電池的柵架,它的原理仍是至今鉛酸電池使用的部件。自那以后,鉛酸蓄電池基本上沒有什么變化,總是那些單個(gè)
電池,總是那些
極板,總是那樣的硫酸液。但仔細(xì)觀察人們可以看到:
蓄電池的能量密度已經(jīng)增加了幾倍;
絕對(duì)免維護(hù)蓄電池成為今天啟動(dòng)型蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)蓄電池;
壽命,除個(gè)別例外,已接近?汽車的整體壽命。
蓄電池是世界上廣泛使用的一種化學(xué)“電源”,具有電壓平穩(wěn)、安全可靠、價(jià)格低廉、適用范圍廣、原材料豐富和回收再生利用率高等優(yōu)點(diǎn),是世界上各類電池中產(chǎn)量最大、用途最廣的一種電池。
科技的發(fā)展、人類生活質(zhì)量的提高,
石油資源面臨危機(jī)、地球生態(tài)環(huán)境日益惡化,形成了新型二次電池及相關(guān)材料領(lǐng)域的科技和產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的雙重社會(huì)背景。市場(chǎng)的迫切需求,使新型二次電池應(yīng)運(yùn)而生。其中,高能鎳鎘電池、鎳金屬氫化物電池、鎳鋅電池、免維護(hù)鉛酸電池、鉛布電池、鋰
離子電池、鋰聚合物電池等新型二次電池備受青睞,在中國(guó)得到廣泛應(yīng)用,形成產(chǎn)業(yè)并迅猛發(fā)展。
美國(guó)江森自控公司、索尼、三洋、
日立等知名企業(yè)紛紛在中國(guó)建立了自己的蓄電池生產(chǎn)基地,還將市場(chǎng)從大城市逐步拓展到中小城市,甚至NEC、
博世主要以生產(chǎn)軟件與電器為主的企業(yè)也開始將業(yè)務(wù)的觸角延伸到生產(chǎn)蓄電池領(lǐng)域中。跨國(guó)公司的涌入,使國(guó)內(nèi)蓄電池生產(chǎn)企業(yè)面臨更加激烈的競(jìng)爭(zhēng)。
此外,隨著我國(guó)汽車和摩托車的保有量進(jìn)一步的擴(kuò)大,以及國(guó)家主要城市對(duì)電動(dòng)自行車行駛的解禁,這將進(jìn)一步刺激鉛酸蓄電池產(chǎn)品在該領(lǐng)域的消費(fèi)。
常用術(shù)語
充電
蓄電池從其它直流電源(如充電器)獲得電能叫做充電。[2]
放電
蓄電池對(duì)外電路輸出電能時(shí)叫做放電。
浮充放電
蓄電池和其他直流
電源并聯(lián),對(duì)外電路輸出電能叫做浮充放電,有不間斷供電要求的設(shè)備,起備用電源作用的蓄電池都處于該種放電狀態(tài)。
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的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。
分類
鉛酸蓄電池
普通蓄電池:普通蓄電池的極板是由鉛和鉛的氧化物構(gòu)成,電
解液是硫酸的水溶液。它的主要優(yōu)點(diǎn)是電壓穩(wěn)定、價(jià)格便宜;缺點(diǎn)是比能低 ( 即每公斤蓄電池存儲(chǔ)的電能 ) 、使用壽命短和日常維護(hù)頻繁。
干荷蓄電池:它的全稱是干式荷電
鉛酸蓄電池,它的主要特點(diǎn)是負(fù)極板有較高的儲(chǔ)電能力,在完全干燥狀態(tài)下,能在兩年內(nèi)保存所得到的電量,使用時(shí),只需加入電解液,等過 20 — 30 分鐘就可使用。
免維護(hù)蓄電池:免維護(hù)蓄電池由于自身結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢(shì),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。市場(chǎng)上的免維護(hù)蓄電池也有兩種:第一種在購(gòu)買時(shí)一次性加電解液以后使用中不需要維護(hù)( 添加補(bǔ)充液 ) ;另一種是電池本身出廠時(shí)就已經(jīng)加好電解液并封死,用戶根本就不能加補(bǔ)充液。
用途
鉛酸蓄電池產(chǎn)品主要有下列幾種,其用途分布如下:
起動(dòng)型蓄電池:主要用于汽車、摩托車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)等起動(dòng)和照明;
固定型蓄電池:主要用于通訊、發(fā)電廠、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為保護(hù)、自動(dòng)控制的備用電源;
牽引型蓄電池:主要用于各種蓄電池車、
叉車、鏟車等動(dòng)力電源;
鐵路用蓄電池:主要用于鐵路內(nèi)燃機(jī)車、電力機(jī)車、客車起動(dòng)、照明之動(dòng)力;
儲(chǔ)能用蓄電池:主要用于風(fēng)力、
太陽能等發(fā)電用電能儲(chǔ)存。