閥控式鉛酸蓄電池的優(yōu)點和缺點

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1、1993 <2) 箔電池 39 閥控式鉛酸蓄電池的優(yōu)點和缺點 1993 <2) 箔電池 39 1993 <2) 箔電池 39 摘 要 為改善世界各地的生活條件，需要一種可滿足少維護要求的、有 效的儲能裝置。閥控式鉛酸蓄電池（VRB）有希望以具有競爭性的價格滿 足這一要求。由于對這種技術的有效性很少進行嚴格的分析，因此，本文 對衣儲能裝芥中使用的VRB近電池的優(yōu)點和塊點進行了詳細的分析. 其優(yōu)點是：無需加水維護；很少溢酸；析出的酸霧和氫乞極少；無特 殊的通鳳妥求；在正常溫度不需要過充電；運輸方便；并且可以側(cè)辰使用。 其塊點是：耐過充電性能不如雷液式電:

2、'丸，舛且必須采用杵殊的充.電 方法才可達到其使用壽命：其它還右不能;則量電解滋?第應；祠盍壽命受限 制（兩蟲＜；,熱失控增加辛。 1.引言 在儲能裝置中曾用過多種蓄電池，如： 鎘鎳、銀鐵和鉛酸蒂電池。鉛酸蒂電池是 最常用的，主要原因是該電池的成本低。雖 然諫鎘蒂電池使用壽命校長，但是，價格 卻比鉛酸蓄電池高5倍。而傑合金蓄電池 自放電速度快，水損耗大（排氣式），充電 效率低。 鉛酸蓄電池可以分為兩類，即：閥控 式（VRB）和富液式。前者為最新技術，而 且應用范圍越來越廣泛。閥控鉛酸蓄電池 也稱“免維護”“密封”或“貧液式”蓄電 池。現(xiàn)在有兩種存在形式，一是膠體電解 液式，另一種是

3、玻璃纖維隔板吸附式。 閥控蓄電池的主要優(yōu)點是不需要加水 維護。這是由于充電時正極板上產(chǎn)生的氧 氣在負極上還原成水，這種“再化合”反 應是由以下這些電池持點決定的。 （1） 正極板與負極板活性物質(zhì)化學當 按的比率接近，使正極板比負極板校早析 出氣體?釋放岀的氧氣擴散到負極板上，與 負極板上的金屬沿與硫酸反應生成硫酸鉛 和水； （2） —般不采用佛合金板柵； （3） 采用不流動電解液，這種形式增 進氧氣由正極板向負極板擴散； （4） 蓄電池是密封的，在內(nèi)壓下工作 以促進氧氣再化合； （5） 安裝排氣裝置以釋放過雖氣體。 因為閥控蓄電池是密封的，所以電池 槽不破損就不會溢酸。由于其電解

4、液的不 流動性，即使電池槽破裂，所能流岀的電 解液也是極少的。因此，閥控蓄電池危險 性較低，運輸方便，也就是說，閥控蓄電 池在空運和海運中可作為無危害貨物運 輸。相反.富液蓄電池在運輸過程中總是 被歸入危險貨物中，而這一類貨物需要特 殊的包裝，使運費增加。 閥控蒂電池在正常使用條件下只放岀 極少量的酸霧和氫氣，因此閥控蓄電池不 需要特殊的排氣裝置.對蓄電池工作間的 其它金屬物體腐蝕小，氫氣爆炸的危險也 小得多。所有這些，簡化了蓄電池工作間 的設計，也就是說使蓄電池工作間禹建筑 和維護費用相對減少。閥控式蓄電池特別 適合在精密的電子設備中使用，吸附式玻 璃纖維隔板蓄電池的內(nèi)阻非常低，使其具 有

5、優(yōu)良的高倍率放電性能。因此，吸附式 玻璃纖維隔板蓄電池認為最適合UPS電 源、備用電源使用，在這些應用中，充電 時間和條件可以預測并旦校規(guī)則。 閥控蓄電池的主要缺點是必須嚴格控 制充電制度，如果蓄電池單-格電壓超過某 一水平（一般為2?35?2. 40V/單格），蓄 電池就無法使產(chǎn)生的氧氣充分再化合。電 壓過高，在負極板上生成氫氣（僅有少部 分被再化合）產(chǎn)生的壓力造成蕃電池失水。 其有效的充電方法如下：（1）恒流充電至 再化合開始電壓，即2. 45?2. 5V/單格； （2）小電流恒流充電達到預定的電壓變化

6、 閥控蓄電池需要常確旳充電制度以達到其 最優(yōu)的性能和壽命，所以有必要采用微處 理器進行控制。 充電過程中，閥控蓄電池內(nèi)的再化合 反應包括氧氣與負極板反應，這種反應產(chǎn) 生熱，由于蓄電池的密封結構.使熱量不 易從電池中散岀?閥控蕃電池的內(nèi)部溫度 超過富液式蓄電池，特別是吸附式隔板蓄 電池對熱失控最敏感。這種現(xiàn)象可定義如 r：即由于蓄電池內(nèi)部失拎的放熱反應而 導致蓄電池內(nèi)溫度上升。有時還造成蓄電 池失火?因此，充電過程中，應將蓄電池 放置在電池架上，保持蓄電池通風。 吸附式玻璃纖維隔板的孔沒有浸滿電 解液，因此這些空孔允許氧氣傳遞到負極 上，這些電池會岀現(xiàn)電解液失水，-?般說 來，無論是閥控式還

7、是富液式蒂電池，在 較長的串聯(lián)組中，單體蓄電池容最都可能 變得不一致，在極端情況下，個別單格在 放電時會造成反極，此狀況可由如下原因 而加重：（1〉初充電狀態(tài)差距大；（2）電 池質(zhì)址不同，如極板涂存量不一致；（3）電 池年過長；（4）深放電；（5）充電不足等。 由于閥控蓄電池再化合效率有差別，所以 表1與富液式電池比較閥控電池的優(yōu)、 缺點 優(yōu) 點 缺 點 不加水 充電制度嚴格 不溢酸 熱管理極其嚴格 酸霧極少 最大充電電壓差距較 大 運輸方便 溫度上升以后，要求 過充屯增多 不需要專門的通 在選擇最佳條件丁? 風裝置 邊 深循環(huán)壽命降低 可以平放使用 不能測量

8、電解液密度 在室溫條件下不 蓋耍過充電 不具備干荷電性能 高倍率放電容量 擱進壽命最長兩年 犬 它對上述現(xiàn)象比富液式蓄電池更敏感。然 而，采用適當?shù)某潆姺椒梢詼p少單格容 量不平衡現(xiàn)象，用微處理器控制，再加上 精心設計的充電制度，可將此危害降到最 低水平。 有的研究結果表明.在較高的溫度下 （例如45 0,閥控蓄電池需要額外的充電 時間和過充電。這種現(xiàn)象與舊電池充電接 受能力低下有關，如果不作額外的充電，蓄 電池容址將緩慢F降，從而造成充電接受 能力的進一步降低。 閥控式蓄電池還有在使用中無法測量 電解液密度的缺點，因此，單格電壓和電 池組電流是唯一能用來評價狀態(tài)的參數(shù)

9、。 另外，閥控舊電池沒有干荷電形式，致使 擱置壽命僅兩年（注：如果干荷電富液式 蓄電池被密封、不透氣，則擱置壽命可長 達五年）。 2.結 論 閥控式蓄電池的最大優(yōu)點是不需要加 水維護，但是，這種電池需要用微機嚴格 控制充電制度以達到滿意的使用壽命。吸 40 蒂電池 1995 (2) 密封鉛蓄電池用新型電解液載體 的開發(fā)(四) ——在叉車電池中的應用 吉岡俊樹鹽見正昭 高橋克仁兩田一美 摘 要 討論了牽引用的新型閥控式輒酸蓄電池的性能，并公布了3年實 車試驗結果。這種以粒狀二氧化硅為電解液義體的新型電池，其初期性能 與普通富液式和閥控式膠休電解質(zhì)的相同，其循環(huán)壽命性能

10、比閥控式膠體 電池要好俘多，但不如富液式的。根據(jù)3年實車試驗結杲，送種新?型電池 40 蒂電池 1995 (2) 也優(yōu)于膠體電池，可用于牽引車。 R前，在固定型、UPS等裝置中使用 的鉛蓄電池，不需補水的密封式鉛蒂電池 占主流。在以電池呃動附取車方面，用戶 強烈要求研制岀不需補水的密封弍鉛蒂電 池以代替目前毎2?3周需要進行一次補 水的傳統(tǒng)液式電池，但目前日本這種電池 尚未達到實用化。叉車用鉛蕃電池.因其 釆用背式正極板，與采用平板的涂膏式極 板的電池不同，很難使用玻纖氈作電解液 載體而達到密封化。 在歐洲正極板采用管式，電解液保持 膠狀，即膠體密封式鉛蓄電池，這類產(chǎn)品

11、其中一部分已投放市場，但還未達到普及, 其原因是壽命性能問題。 在這種狀況下，為了開發(fā)具有耐久能 力的密封式電池，我們著手研究了以顆粒 二氧化硅為電解液載體的粒狀二氣化硅式 密封鉛蕃電池。本文就采用管式正極板制 做的標準尺寸的叉車用密封式鉛蓄電池的 各種性能試驗結果報告如下。 2.試尷方滋 (1) 試-驗電池 作為叉車用鉛蓄電池，最通用的型號 為 VCF4 型(2V280Ah/5HR)電池。表 1 列出粒狀二氧化硅、膠體及液式三種電池 的內(nèi)容并進行了各種試驗。這些電池的大 致結構示于圖1。 在粒狀二氧化硅電池中，極板的間隙 及周圍都均勻地充填著顆粒二氧化硅，用 多孔性樹脂薄膜板固定后

12、，注入電解液，使 其保持在顆粒二氧化硅中。在膠體電池中 以膠體代替顆粒二氧化硅，電解液保持為 膠體。這兩種密封式鉛蓄電池都設有安全 閥，由于充電電池內(nèi)部產(chǎn)生壓力，當內(nèi)壓 上升到一定值時頂開電池閥，電池內(nèi)部壓 力下降，使電池內(nèi)部處于減壓狀態(tài)，同時 安全閥還可防止外部空氣侵入。 另外，粒狀二氧化硅及膠體電池的極 板面積是液式電池極板面積的1. 3倍。 40 蒂電池 1995 (2) 40 蒂電池 1995 (2) 附式玻璃纖維隔板蓄電池目前還不適合深 電池要少得多。 放電使用，但這種電池的高倍率放電性能最 (原載《Journal of Power Sources》 好，所以最適合用于UPS和備用電源?？?Vol. 52 (1994), 149-153 之，閥控式蓄電池并非是完全不要維護，端 高悅敏編譯) 子和連接器仍需要維護，但是比起富液式蓄