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铅酸蓄电池的开展汗青
公布人:天津ag九游会科技开展有限公司    公布工夫:2016年02月17日     欣赏次数:2678

铅酸蓄电池的开展汗青

铅酸蓄电池的创造至今已有一百多年的汗青,因其代价昂贵、原质料易于取得,利用上有充实的牢靠性,实用于大电放逐电及普遍的情况温度范畴等好处使其在化学电源中不停占据相对上风。

到20世纪初,铅酸蓄电池历经了很多严重的改良,进步了能量密度、循环寿命、高倍率放电等功能。但是,启齿式铅酸蓄电池有两个次要缺陷:1、充电末期水会剖析为氢、氧气体析出,需常常加酸、加水,维护事情沉重;2、气体溢出时携带酸雾,腐化四周设置装备摆设,并净化情况,限定了电池的使用。

近二十年来,为理解决以上的两个题目,天下列国竞相开辟密封铅酸蓄电池,完成电池的密封,取得洁净的绿色动力。1969年,美国登月方案实行,阀控式密封铅酸蓄电池和镉镍电池被参加月球车用动力电源,最初镉镍电池被接纳,但密封铅酸蓄电池技能今后失掉开展。1992 年,颠末很多年高兴并支付奋发价钱的状况下,密封铅酸蓄电池失掉了宽大用户的承认。其根本特点是利用时期不必加酸加水维护,电池为密封布局,不会漏酸,也不会排酸雾,电池盖子上设有 单向排气阀(也叫宁静阀),该阀的作用是当电池外部气体量凌驾肯定值(通常用气压值表现),即当电池外部气压降低到肯定值时,排气阀主动打,排挤气体,然后主动关阀,避免氛围进入电池外部。

VRIA电池便是阀控式密封铅酸蓄电池。它降生于20世纪70年月,到1975年时,在一些兴旺国度曾经构成了相称的消费范围,很快就构成了财产化并少量投放市场。这种电池固然也是铅酸蓄电池,但它与原来的铅酸蓄电池相比具有许多好处,而倍受用户接待,分外是让那些必要将电池配套设置装备摆设安置在一同(或一个事情间)的用户喜爱,比方UPS、电信设置装备摆设、挪动通讯设置装备摆设、盘算机、摩托车等。这是由于VRIA电池是全密封的,不会漏酸,并且在充放电时不会象老式铅酸蓄电池那样会有酸雾放出来而腐化设置装备摆设,净化情况,以是从布局特征上人们把VRLA电池又叫做密闭(封)铅酸蓄电池。为了区分,把老式铅酸蓄电池叫做启齿铅酸蓄电池。由于VRIA电池从布局下去看,它不光是全密封的,并且另有一个可以控制电池外部气体压力的阀,以是VRLA铅酸蓄电池的全称便成了“阀控式密闭铅酸蓄电池”。

阀控式密封铅酸(VRIA)蓄电池的品种

现在国际外消费的VRLA蓄电池次要接纳两种技能:AGM技能和GEL技能。

AGM技能是贫液式设计,电池外部没有活动的电解液,它接纳超细玻璃棉隔板,隔板吸取了充足的电解液后仍坚持10%左右的孔隙作为氧气的复合通道,正极析出的氧到负极复合,以完成氧的循环。它具有自放电小、充电服从高的好处,极群接纳紧拆卸,内阻小,合适大电放逐电,气体复合服从高,酸雾逸出少,初期容量较高,有较好的高温放电功能。

GEL技能即消费胶体电池的技能。胶体电池中氧的复合通道是胶体紧缩时所发生的裂纹,由于接纳富液式设计,深放电的规复特征较好,能避免电解液干枯,胶体的牢固作用使电解液简直不存在分层征象,在较高的情况温度下,胶体电池有较长的寿命。但胶体电池在利用初期,裂纹少,复合服从低,控制阀常常翻开排放酸雾,无法充实表现密封蓄电池在环保方面的良好性。颠末一段工夫,裂纹增多,这个缺陷天然而然就会被克制。

胶体电池属于铅酸蓄电池的一种开展分类,最复杂的做法,是在硫酸中添加胶凝剂,使硫酸电液变为胶态。电液呈胶态的电池通常称之为胶体电池。

狭义而言,胶体电池与惯例铅酸电池的区别不但仅在于电液改为胶凝状。比方非凝结态的水性胶体,从电化学分类布局和特征看同属胶体电池。又如在板栅中结附高分子质料,俗称陶瓷板栅,亦可视作胶体电池的使用特征。近期已有实行室在极板配方中添加一种靶向偶联剂,大大进步了极板活性物质的反响使用率,据非公然材料标明可到达70wh/kg的分量比能量程度,这些都是现阶段产业理论及有待产业化的胶体电池的使用典范。

胶体电池与惯例铅酸电池的区别,从最后了解的电解质胶凝,进一步开展至电解质底子布局的电化学特征研讨,以及在板栅和活性物质中的使用推行。其最紧张的特点为:用较小的产业价钱,沿已有150年汗青的铅酸电池产业途径制造出更优质的电池,其放电曲线平直,拐点高,比能量分外是比功率要比惯例铅酸电池大20%以上,寿命一样平常也比惯例铅酸电池长一倍左右,低温及高温特征要好得多。

胶体电池的特点

胶体电池是现在天下上各项功能最良好的阀控式铅 酸免维护蓄电池,它在利用时功能波动,牢靠性高,利用寿命长,具有以下的技能特点:

1.接纳固体凝胶电解质。在划一体积下,电解质容量大,热容量大,热散失才能强,能制止一样平常蓄电池易发生的热失控征象。对情况温度的顺应才能(高、高温)强。

2.外部无游离的液体存在,无外部短路的大概。

3.电解质浓度低,对极板腐化弱;浓度匀称,不存在酸分层的征象。

4.接纳无锑合金电池极板,电池自放电率极低.在20摄氏度下电池寄存两年不需增补电.

5.超强的接受深放电及大电放逐电才能,有过充电及过放电自我掩护.电池在100%放电后仍可持续接在负载上,在周围内充电可规复至原容量。

6.永劫间放电才能及循环放电才能强。

7.接纳高敏捷度高压伞式气阀(德国阳光公司专利),无渗液\鼓胀征象。

8.接纳滑动密闭技能(德国阳光公司专利),即容许由电化学反响一定发生的电池利用前期的的极柱生长,又能包管其极高的密封功能。

9.大容量电池接纳正极管式极板,电池单体最大可做到2V 3000AH;浮充利用寿命最长可达20年。

两类阀控式密封铅蓄电池的比力

1电池的事情原理

不管是接纳玻璃纤维隔阂的阀控式密封铅蓄电池(以下简称AGM密封铅蓄电池)照旧接纳胶体电解液的阀控式密封铅蓄电池(以下简称胶体密封铅蓄电池),它们都是使用阴极吸取原理使电池得以密封的。

电池充电时,正极会析出氧气,负极会析出氢气。正极析氧是在正极充电量到达70%时就开端了。析出的氧抵达负极,跟负极起下述反响,到达阴极吸取的目标。

2Pb十O2=2PbO

2PbO十2H2SO4:2PbS04+2H20

负极析氢则要在充电到90%时开端,再加上氧在负极上的复原作用及负极自己氢过电位的进步,从而制止了少量析氢反响。

对AGM密封铅蓄电池而言,AGM隔阂中固然坚持了电池的大局部电解液,但必需使10%的隔阂孔隙中不进入电解液。正极天生的氧便是经过这局部孔隙抵达负极而被负极吸取的。

对胶体密封铅蓄电池而言,电池内的硅凝胶因此SiO质点作为骨架组成的三维多孔网状布局,它将电解液包藏在里边。电池贯注的硅溶胶酿成凝胶后,骨架要进一步紧缩,使凝胶呈现缝隙贯串于正负极板之间,给正极析出的氧提供了抵达负极的通道。

由此看出,两种电池的密封事情原理是相反的,其区别就在于电解液的“牢固”方法和提供氧气抵达负极通道的方法有所差别。

2电池布局和工艺上的次要差别

AGM密封铅蓄电池利用纯的硫酸水溶液作电解液,其密度为1.29—1.3lg/cm3。除了极板外部吸有一局部电解液外,其大局部存在于玻璃纤维膜之中。为了给正极析出的氧提供向负极的通道,必需使隔阂坚持有10%的孔隙不被电解液占据,即贫液式设计。为了使极板充实打仗电解液,极群接纳紧拆卸的方法。别的,为了包管电池有充足的寿命,极板应设计得较厚,正板栅合金接纳Pb'-q2w-Srr--A1四元合金。

胶体密封铅蓄电池的电解液是由硅溶胶和硫酸配成的,硫酸溶液的浓度比AGM式电池要低,通常为1.26~

1.28g/cm3。电解液的量比AGM式电池要多20%,跟富液式电池相称。这种电解质以胶体形态存在,充溢在隔阂中及正负极之间,硫酸电解液由凝胶困绕着,不会流出电池。

由于这种电池接纳的是富液式非紧拆卸布局,正极板栅质料可以接纳低锑合金,也可以接纳管状电池正极板。同时,为了进步电池容量而又不增加电池寿命,极板可以做得薄一些。电池槽外部空间也可以扩展一些。

3电池放电容量

迩来的研讨事情标明,胶体电解液配方,控制胶粒巨细,掺入亲水性高分子添加剂,低落胶液浓度进步浸透性和对极板的亲协力,接纳真空灌装工艺,用复合隔板或AGM隔板代替橡胶隔板,进步电池吸液性;取消电池的沉淀槽,过度增大极板面积活性物质的含量,后果可使胶体密封电池的放电容量到达或靠近启齿式铅蓄电池的程度。

AGM式密封铅蓄电池电解液量少,极板的厚度较厚,活性物质使用率低于启齿式电池,因此电池的放电容量比启齿式电池要低10%左右。与当今的胶体密封电池相比,其放电容量要小一些。

4电池内阻及大电放逐电才能

铅蓄电池的内阻是由欧姆内阻、浓差极化内阻、电化学极化内阻构成的。前者包罗极板、铅零件、电解液、隔极电阻。AGM密封铅蓄电池所用的玻璃纤维隔板具有90%的孔率,硫酸吸附其内,且电池接纳紧拆卸情势,离子在隔板内分散和电迁徙遭到的拦阻很小,以是AGM密封铅蓄电池具有低内阻特征,大电流疾速放电才能很强。

胶体密封铅蓄电池的电解液是硅凝胶,固然离子在凝胶中的分散速率靠近在水溶液中的分散速率,但离子的迁徙和分散要遭到凝胶布局的影响,离子在凝胶中分散的途径越弯曲,布局中孔隙越局促,所遭到的拦阻也越大。因此胶体密封铅蓄电池内阻要比AGM密封铅蓄电池要大。

但是实验后果标明胶体密封铅蓄电池的大电放逐电功能仍旧很好,完全满意有关尺度中对密封电池大电放逐电功能的要求。这大概是由于多孔电极外部及极板左近液层中的酸和其他有关离子的浓度在大电放逐电时起到要害性的作用。

5热失控

热失控指的是:电池在充电前期(或浮充形态)由于没有实时调解充电电压,使电池的充电电流和温度产生一种累积性的互相加强作用,此时电池的温度急剧上升,从而招致电池槽收缩变形,失水速率加大,乃至电池破坏。

上述征象是AGM密封铅蓄电池在利用不妥时. 而呈现的一种具有很大毁坏性的征象。这是由于AGM密封铅蓄电池接纳了贫液式紧拆卸设计,隔板中必需坚持10%的孔隙禁绝电解液进入,因此电池外部的导热性差,热容量小。充电时正极发生的氧抵达负极和负极铅反响时会发生热量,如不实时导走,则会使电池温度降低;如若没有实时低落充电电压,则充电电流就会加大,析氧速率增大,又反过去使电池温度降低。云云恶性循环下去,就会惹起热失控征象。

关于启齿式铅蓄电池而言,由于不存在阴极吸取氧气征象,再加上其电解液量比力大,电池散热容易,热容量也大,固然不会呈现热失控征象。胶体密封铅蓄电池的电解液量用得和启齿式铅蓄电池相称,极群四周及与槽体之间充溢凝胶电解质,有较大的热容量和散热性,不会发生热量积聚征象。

6利用寿命

影响阀控式密封铅蓄电池利用寿命的要素许多,既有电池设计和制造方面的要素,又有效户利用和维护条件方面的要素。就前者而言,正极板栅耐腐化功能和电池的水消耗速率乃是两个最次要的要素。由于正板栅的厚度加大,接纳Pb—Ca—Sn--A1四元耐蚀合金,则依据板栅腐化速率推算,电池的利用寿命可达10~15年。但是从电池利用后果来看,水消耗速率却成为影响密封电池利用寿命的最要害性要素。

关于AGM密封铅蓄电池而言,由于接纳贫液式设计,电池容量对电解液量极为敏感。电池失水10%,容量将低落20%;丧失25%水份,电池寿命完毕。但是胶体密封铅蓄电池接纳了富液式设计,电解液密度比AGM密封铅蓄电池低,低落了板栅合金腐化速率;电解液量也比后者多15%~20%,对失水的敏理性较低。这些步伐均有利于延伸电池利用寿命。依据德国阳光公司提供的材料,胶体电解液所含的水量足以使电池运转12~14年。电池投入运转的第一年,水消耗4%—5%,随后逐年增加,4年之后总的水消耗只要2%。2V型密封电池在2.27V/单体条件下浮充运转10年后,其容量另有90%。从国际一些邮电通讯部分的反应来看,固然胶体密封铅蓄电池售价较高,但其利用寿命却善于国产的AGM密封铅酸蓄电池。 7复合服从

复合服从是指充电时正极发生的氧气被负极吸取复合的比率。充电电流、电池温度、负极特征和氧气抵达负极的速率等要素,均会影响密封电池的气体复合服从。

胶体密封铅蓄电池产品利用初期,氧复合服从较低,但运转数月之后,复合服从可达95%以上。这种征象也可以从电池的失水速率失掉验证,胶体密封铅蓄电池运转第一年失水速率较大,到达4%~5%,当前渐渐增加。形成上述特征的次要缘故原由,看来胶体电解质在构成初期,外部没有或少少有缝隙,没有给正极析出的氧提供充足的通道。随着胶体的渐渐紧缩,则会构成越来越多的通道,那么氧气的复合服从一定渐渐进步,水消耗也一定增加。

AGM式密封铅蓄电池隔阂中有不饱和清闲,提供了少量的氧气通道,因此其氧气复合服从很高,新电池可以到达90%以上。