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电池知识

新手要了解的蓄电池参数主要有哪些 ?温度会影响蓄电池正常工作吗?

来源:宝鄂实业    2019-05-05 20:16    点击量:
蓄电池应用广泛,主要是化学能转换电能,要想全面了解蓄电池的知识,小编告诉新手要知道蓄电池参数主要有哪些 ?
1、电池电动势、、工作电压
当蓄电池用导体在外部接通时,正极和负极的电化反应自发地进行,倘若电池中电能与化学能转换达到平衡时,正极的平衡电极电势与负极平衡电极电势的差值,便是电池电动势,它在数值上等于达到稳定值时的。电动势与单位电量的乘积,表示单位电量所能作的******电功。但电池电动热与意义不同:电动势可依据电池中的反应利用热力学计算或通过测量计算,有明确的物理意义。后者只在数字上近于电动势,需视电池的可逆程度而定。
电池在开路状态下的端电压称为开路电压。电池的开路电压等于电池正极电极电势与负极电极电势之差。
电池工作电压是指电池有电流通过(闭路)的端电压。在电池放电初始的工作电压称为初始电压。电池在接通负载后,由于欧姆电阻和极化过电位的存在,电池的工作电压低于开路电压。
2、容量
是指电池储存电量的数量,以符号C表示。常用的单位为安培小时,简称安时(Ah)或毫安时(mAh)。
电池的容量可以分为(标称容量)、实际容量。
(1)
是电池规定在在25℃环境温度下,以10小时率电流放电,应该放出******限度的电量(Ah)。
a、放电率。放电率是针对蓄电池放电电流大小,分为时间率和电流率。
放电时间率指在一定放电条件下,放电至放电终了电压的时间长短。依据,放电时间率有20,10,5,3,1,0.5小时率及分钟率,分别表示为:20Hr,10Hr,5Hr,3Hr,2Hr,1Hr,0.5Hr等。
b、放电终止电压。以一定的放电率在25℃环境温度下放电至能再反复充电使用的******电压称为放电终了电压。大多数固定型电池规定以10Hr放电时(25℃)终止电压为1.8V/只。终止电压值视放电速率和需要而夫定。通常,为使电池安全运行,小于10Hr的小电流放电,终止电压取值稍高,大于10Hr的大电流放电,终止电压取值稍低。在通信电源系统中,蓄电池放电的终止电压,由对基础电压要求而定。
放电电流率是为了比较标称容量不同的蓄电池放电电流大小而设立的,通常以10小时率电流为标准,用I10表示,3小时率及1小时率放电电流则分别以I3、I1表示。
c、额定容量。固定规定在25℃环境下,以10小时率电流放电至终了电压所能达到的额定容量。10小时率额定容量用C10表示。10小时率的电流值为
其它小时率下容量表示方法为:
3小时率容量(Ah)用C3表示,在25℃环境温度下实测容量(Ah)是放电电流与放电时间(h)的乘积,阀控铅酸固定型电池C3和I3值应该为
C3=0.75C10(Ah)
I3=2.5I10(h)
1小时定容量(Ah)用C1表示,实测C1和I1值应为
C1=0.55C10(Ah)
I1=5.5I10(h)
(2)实际容量
实际容量是指电池在一定条件下所能输出的电量。它等于放电电流与放电时间的乘积,单位为Ah。
3、内阻
电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻,极化内阻又包括与浓差极化。内阻的存在,使电池放电时的端电压低于电池电动势和开路电压,充电时端电压高于电动势和开路电压。电池的内阻不是常数,在充放电过程中随时间不断变化,因为活性物质的组成、电解液浓度和温度都在不断地改变。
欧姆电阻遵守;极化电阻随增加而增大,但不是线性关系,常随的对数增大而线性增大。
4、循环寿命
蓄电池经历一次充电和放电,称为一次循环(一个周期)。在一定放电条件下,电池工作至某一容量规定值之前,电池所能承受的循环次数,称为循环寿命。
各种蓄电池使用循环次数都有差异,传统固定型铅酸电池约为500~600次,起动型铅酸电池约为300~500次。阀控式密封铅酸电池循环寿命为1000~1200次。影响循环寿命的因素一是厂家产品的性能,二是维护工作的质量。固定型铅电池用寿命,还可以用浮充寿命(年)来衡量,阀控式密封铅酸电池浮充寿命在10年以上。
对于起动型铅酸蓄电池,按我国机电部颁标准,采用过充电耐久能力及循环耐久能力单元数来表示寿命,而不采用循环次数表示寿命。即过充电单元数应在4以上,循环耐久能力单元数应在3以上。
5、能量
电池的能量是指在一定放电制度下,蓄电池所能给出的电能,通常用瓦时(Wh)表示。
电池的能量分为理论能量和实际能量。理论能量W理可用理论容量和电动势(E)的乘积表示,即
W理=C理E
电池的实际能量为一定放电条件下的实际容量C实与平均工作电压U平的乘积,即
W实=C实U平
常用比能量来比较不同的电池系统。比能量是指电池单位质量或单位体积所能输出的电能,单位分别是Wh/kg或Wh/L。
比能量有理论比能量和实际比能量之分。前者指1kg电池反应物质完全放电时理论上所能输出的能量。实际比能量为1kg电池反应物质所能输出的实际能量。
由于各种因素的影响,电池的实际比能量远小于理论比能量。实际比能量和理论比能量的关系可表示如下:
W实=W理?KV?KR?Km
式中KV—电压效率;KR—反应效率;Km—质量效率。
电压效率是指电池的工作电压与电动势的比值。电池放电时,由于电化学极化、浓差极化和欧姆压降,工作电压小于电动势。
反应效率表示活性物质的利用率。
电池的比能量是综合性指标,它反映了电池的质量水平,也表明生产厂家的技术和管理水平。
6、储存性能
蓄电池在贮存期间,由于电池内存在杂质,如正电性的金属离子,这些杂质可与负极活性物质组成微电池,发生负极金属溶解和氢气的析出。又如溶液中及从正极板栅溶解的杂质,若其标准电极电位介于正极和负极标准电极电位之间,则会被正极氧化,又会被负极还原。所以有害杂质的存在,使正极和负极活性物质逐渐被消耗,而造成电池丧失容量,这种现象称为自放电。
电池自放电率用单位时间内容量降低的百分数表示:即用电池贮存前(C10’)(C10”)容量差值和贮存时间T(天、月)的容量百分数表示。
  蓄电池的维护工作必不可少,无论是人工操作维护,还是自动监控管理,都是为了及时检测出个别电池的异常故障或影响电池充放电性能的设备系统故障,积极采取纠正措施,确保电源系统稳定可靠地运行。蓄电池的检查维护分为日常维护、季度维护和年度维护。
 
1日常维护
 
保证电池表面清洁干燥;
 
经常注意电池系统的环境温度及电池外观的变化;
 
 
经常检查蓄电池在线浮充电压和电池组浮充电压(终端总电压),并与面板显示对照,必要时加以校正;
 
保证电池柜或电池室的清洁,通风或者照明良好。
 
 
 
2季度维护
 
 
目测检查电池外表面的清洁度,外壳和盖的完好情况,电池外观有无鼓包变形等变化,电池有无过热痕迹;
 
 
每季度在电池系统的统一检测点,检测记录蓄电池系统的环境温度和可代表系统的平均温度,当温度低于或高于25℃时,应调节温度控制系统,如没有安装温控系统,应对浮充电压进行调整;
 
3
 
在电池端测量并记录浮充总电压,与面板电表显示值对照,如有差异及时查找原因加以纠正;
 
4
 
测量并记录系统中每只电池的浮充电压,正常情况下应该在一定范围内波动,如发现异常,找出原因加以纠正;
 
5
 
做恢复性放电试验,用假负载或实际负载放电,即切断供电电源,用蓄电池供电。发现个别电池容量偏低后,将电池均衡充电,经均衡充电后仍不能恢复容量的,要将容量过低的电池换掉。
3年度维护
 
1
 
重复季度维护所有内容;
 
2
 
检查所有电池间的连接点并确保连接紧固可靠;
 
3
 
随意抽取几只电池进行内阻测试,由于电池的内阻与其容量无线性关系,因此电池的内阻不能用来直接表示电池的准确容量,但电池内阻可作为电池"健康"状态好坏的指示信号。
 
 
 
影响蓄电池寿命的几个因素
 
1
 
深度放电
 
  放电深度对蓄电池的循环寿命影响很大,蓄电池如果经常深度放电,循环寿命将缩短。因为同一额定容量的蓄电池深度放电就意味着经常采用大电流充电和放电,在大电流放电时或经常处于欠压状态又不能及时进行再充电,产生的硫酸盐颗粒大,极板活性物质不能被充分利用,长期下去蓄电池的实际容量将逐渐减小,影响蓄电池的正常工作。由于太阳能光伏发电系统一般不太容易产生过充电的情况,所以长期处于亏电状态是太阳能光伏系统中蓄电池失效和寿命缩短的主要原因。
 
2
 
放电速率
 
  一般规定20小时放电率的容量为蓄电池的额定容量。若使用低于规定小时的放电率,则可得到高于额定值的电池容量;若使用高于规定小时的放电率,所放出的容量要比蓄电池额定容量小,同时放电速率也影响蓄电池的端电压值。蓄电池在放电时,电化学反应电流优先分布在离主体溶液最近的表面上,导致在电极表面形成硫酸铅而堵住多孔电极内部。在大电流放电时,上述问题更加突出,所以放电电流变大,蓄电池给出的容量也就越小,端电压值下降速度加快,即放电终止电压值随着放电电流的增大而降低。但另一方面,也并非放电速率越低越好,有研究表明长期太小放电速率会因硫酸铅分子生成量显著地增加,产生应力造成极板弯曲和活性物质脱落,也会降低蓄电池的使用寿命。
 
 
 
外界温度过高
 
  蓄电池的额定容量是指蓄电池在25℃时的数值,一般认为阀控密封式铅酸蓄电池的工作温度在20~30℃范围内工作较为理想。当电池温度过低时,表现为蓄电池容量减小,因为在低温条件下电解液不能很好地与极板的活性物质充分反应。容量减少将不能满足预期的后备使用时间和保持在规定的放电深度内,很容易造成蓄电池的过放电。从蓄电池的外部参数来看,电压与温度有很大关系,温度每升高1℃,单格电池的电压降下降3mV。也就是说,铅酸蓄电池的电压具有负温度系数,其值为-3mV/℃。同样的道理,环境温度升高容易造成蓄电池过放电。高温还会带来蓄电池失水、热失控现象。温度是影响蓄电池正常工作的一个主要因素,在太阳能光伏系统中,一般都要求控制器具有温度补偿功能。
 
局部放电   而当发电机出现故障,可由蓄电池作应急供电,保证汽车上的用电设备(如照明、音响装置、点火系统用电等)在短时间内使用。此外,蓄电池还是一个大容量电容器,可以保护汽车的用电器,起着稳定全车电系电压的作用。
       蓄电池作为是一种化学电源,将化学能转变为电能,是种可逆的直流电源。用于汽车上的蓄电池,必须满足起动发动机的要求,即在5-10S的短时间内,提供汽车起动机足够大的电流。汽油机起动电流为200-600A,有的柴油机起动电流达1000A。由此可见蓄电池在汽车上起到的作用至关重要。
 
 

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