光伏发电系统综合实训报告(6)

2018-11-26 21:00

南京工业职业技术学院

一、铅酸蓄电池电极反应式为

当放电进行时,硫酸溶液的的浓度将不断降低,当溶液的密度降到1.18g/ml

时应停止使用进行充电

充电:2PbSO4+2H2O=PbO2+Pb+2H2SO4(电解池)

阳极:PbSO4 + 2H2O- 2e - === PbO2 + 4H+ + SO42- 阴极:PbSO4 + 2e -=== Pb + SO42- 当溶液的密度升到1.28g/ml时,应停止充电 放电:PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O(原电池) 负极:Pb + SO42-- 2e - === PbSO4

正极:PbO2 + 4H + SO4- + 2e -=== PbSO4 + 2H2O

二、铅酸蓄电池发展历史和现状

蓄电池是1859年由普兰特(Plante)发明的,至今已有一百多年的历史。

铅酸蓄电池自发明后,在化学电源中一直占有绝对优势。这是因为其价格低廉、原材料易于获得,使用上有充分的可靠性,适用于大电流放电及广泛的环境温度范围等优点。

到20世纪初,铅酸蓄电池历经了许多重大的改进,提高了能量密度、循环寿命、高倍率放电等性能。然而,开口式铅酸蓄电池有两个主要缺点:①充电末期水会分解为氢,氧气体析出,需经常加酸、加水,维护工作繁重;②气体溢出时携带酸雾,腐蚀周围设备,并污染环境,限制了电池的应用。近二十年来,为了解决以上的两个问题,世界各国竞相开发密封铅酸蓄电池,希望实现电池的密封,获得干净的绿色能源。

1912年ThomasEdison发表专利,提出在单体电池的上部空间使用铂丝,在有电流通过时,铂被加热,成为氢、氧化合的催化剂,使析出的H2与O2重新化合,返回电解液中。但该专利未能付诸实现:①铂催化剂很快失效;②气体不是按氢2氧1的化学计量数析出,电池内部仍有气体发生;③存在爆炸的危险。

60年代,美国Gates公司发明铅钙合金,引起了密封铅酸蓄电池开发热,世界各大电池公司投入大量人力物力进行开发。

1969年,美国登月计划实施,密封阀控铅酸蓄电池和镉镍电池被列入月球车用动力电源,最后镉镍电池被采用,但密封铅酸蓄电池技术从此得到发展。

1969-1970年,美国EC公司制造了大约350,000只小型密封铅酸蓄电池,该电池采用玻璃纤维棉隔板,贫液式系统,这是最早的商业用阀控式铅酸蓄电池,但当时尚未认识到其氧再化合原理。

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1975年,GatesRutter公司在经过许多年努力并付出高昂代价的情况下,获得了一项D型密封铅酸干电池的发明专利,成为今天VRLA的电池原型。

1979年,GNB公司在购买Gates公司的专利后,又发明了MFX正板栅专利合金,开始大规模宣传并生产大容量吸液式密封免维护铅酸蓄电池。 1984年,VRLA电池在美国和欧洲得到小范围应用。 1987年,随着电信业的飞速发展,VRLA电池在电信部门得到迅速推广使用。

1991年,英国电信部门对正在使用的VRLA电池进行了检查和测试,发现VRLA电池并不象厂商宣传的那样,电池出现了热失控、燃烧和早期容量失效等现象,这引起了电池工业界的广泛讨论,并对VRLA电池的发展前途、容量监测技术、热失控和可靠性表示了疑问,此时,VRLA电池市场占有率还不到富液式电池的50%,原来提到的“密封免推护铅酸电池”名称正式被“VRLA电池”取代,原因是VRLA电池是一种还需要管理的电池,采用“免维护”容易引起误解。

1992年,针对1991年提出的问题,电池专家和生产厂家的技术员纷纷发表文章提出对策和看法,其中DrDaridFeder提出利用测电导的方法对VRLA电池进行监测。I.c.Bearinger从技术方面评述VRLA电池的先进性。这些文章对VRLA电池的发展和推广应用起了很大的促进作用。

1992年,世界上VRLA电池用量在欧洲和美洲都大幅度增加,在亚洲国家电信部门提倡全部采用VRLA电池;1996年VRLA电池基本取代传统的富液式电池,VRLA电池已经得到了广大用户的认可。

三、铅酸蓄电池分类

法国人普兰特(G.Plante)于1859年发明铅酸蓄电池,已经历了近150

年的发展历程,铅酸蓄电池在理论研究方面,在产品种类及品种、产品电气性能等方面都得到了长足的进步,不论是在交通、通信、电力、军事还是在航海、航空各个经济领域,铅酸蓄电池都起到了不可缺少的重要作用。

1.1根据铅酸蓄电池结构与用途区别

(1) 起动用铅酸蓄电池;

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铅酸蓄电池结构图 (2) 动力用铅酸蓄电池; (3) 固定型阀控密封式铅酸蓄电池; (4) 其它类,包括小型阀控密封式铅酸蓄电池,矿灯用铅酸蓄电池等。 1.2铅酸蓄电池在制造方法

浇铸板栅和拉网板栅以及铅布板栅等

1.3在维护方面

全免维护、少维护、干荷电等

1.4在焊接方面

铸焊和手工焊等

2、常用的铅酸蓄电池分类

我们常用的铅酸蓄电池主要分为三类,分别为普通蓄电池、干荷蓄电池和免维护蓄电池三种。

1)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。

2)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。

3)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.

铅酸电池有2.4伏,4伏,6伏,8伏,12伏,24伏系列,容量从200

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毫安时到3000安时。VRLA电池是基于AGM(吸液玻璃纤维板)技术和钙栅板的可充电电池,具有优越的大电流放电特性和超长的使用寿命。它在使用中不需加水。

3、VRLA电池用途广泛,可用在电动工具,应急灯,UPS,电动轮椅,计算机和通讯设备等方面。

1、主要特性 安全密封

在正常操作中,电解液不会从电池的端子或外壳中泄露出。 没有自由酸

特殊的吸液隔板将酸保持在内,电池内部没有自由酸液,因此电池可放置在任意位置。 泄气系统

电池内压超出正常水平后,VRLA(Valve-Regulated Lead Acid Battery即“阀控式密封铅酸蓄电池”的缩写)电池会放出多余气体并自动重新密封,保证电池内没有多余气体。

维护简单

由于独一无二的气体复合系统使产生的气体转化成水,在使用VRLA(Valve-Regulated Lead Acid Battery即“阀控式密封铅酸蓄电池”的缩写)电池的过程中不需要加水。 使用寿命长

采用了有抗腐蚀结构的铅钙合金栏板VRLA(Valve-Regulated Lead Acid Battery即“阀控式密封铅酸蓄电池”的缩写)电池可浮充使用10-15年。

质量稳定,可靠性高

采用先进的生产工艺和严格的质量控制系统,VRLA(Valve-Regulated Lead Acid Battery即“阀控式密封铅酸蓄电池”的缩写)电池的质量稳定,性能可靠。电压、容量和密封在线上进行100%检验。 2、产品应用 备用电源 *电信

*太阳能系统 *电子开关系统

*通讯设备:机站,PBX,CATV,WLL,ONU,STB,无绳电话等 *后备电源:UPS,ECR,电脑后备系统,sequence,etc

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*紧急设备:应急灯,火警盗警,防火闸 主电源 *通讯设备:收发器 *电力控制机车:采集车,自动运输车,电动轮椅,清洁机器人,电动车等 *机械工具启动器:剪草机,hedge trimmers,无绳电钻,电动起子,电动雪橇,等等 *工业设备/仪器 *摄像:闪光灯,VTR/VCR,电影灯等 其它便携式设备,等等 3、产品结构 VRLA电池是这样设计的:在电池中,一部分数量的电解液被吸收在极片和隔板中,以此增加负极吸氧能力,阻止电解液损耗,使电池能够实现密封。 VRLA电池结构 Parts组件 材料 正极为铅-锑- 正极 钙合金栏板,内含氧化铅为活性物质 负极为铅-锑- 负极 钙合金栏板,内含海绵状纤维活性物质 先进的多微孔AGM隔板保持电解液,防止正极与负极短路。 隔板 隔板采用无纺超细玻璃纤维,在硫酸中化学性能稳定。多孔结构有助于保持活性物质反应所需的电解防止正负极短路 保持电解液 防止活性物质从电极表面脱落 保证足够的容量 长时间使用中保持蓄电池容量,减小自放电 保证足够的容量 长时间使用中保持蓄电池容量,减小自放电 作用 - 29 -


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