蓄电池原理与日常讲义.ppt

中国移动通信集团河南有限公司濮阳分公司 蓄电池原理与日常维护 苏金杰 目录 1、蓄电池基础知识 2、蓄电池充电管理 3、蓄电池日常维护 4、放电试验 5、开关电源对蓄电池的自动管理 6、关于电池的误区 电池概念 电池：一种电的存储装置。当两种金属（通常是性质有差异的金属）浸没于电解液之中，它们可以导电，并在两极之间产生一定电动势。 电能 化学能 蓄电池的发展 ?蓄电池发展动态 –铅酸蓄电池、碱性蓄电池、锂离子蓄电池 ?蓄电池在通信电源系统中的作用 –储能备用、平滑滤波 ?通信电源系统对蓄电池的要求 –平滑滤波、调节系统电压 电池分类 原电池：也称一次电池，其活物质用尽后不能充电恢复。如1.5V碳-锌干电池； 蓄电池：也称二次电池，电池可以充电，循环使用。如2V铅酸蓄电池（稀硫酸）、胶体铅蓄电池(Sio2) 蓄电池的分类 ?蓄电池是指将其他形式的能量转变为电能的一种装置。 ?化学电源是将化学能直接转换为电能的储能或换能装置。 ?物理电源是通过物理变化将其他形式的能量直接转换为电能的装置。 –太阳能电池、温差发电器、热离子发电器、核电池等 化学电源的特点 1、即能够释放电能，也可以储存电能。 2、能量转换效率高，工作噪声低。 3、携带较为方便，适合移动式装置。 4、工作范围宽，环境适应性强。 5、主要工作参数，电压、电流、容量、电池外型尺寸可在大范围内变化。 蓄电池的分类 ?电解质：碱性蓄电池、酸性蓄电池 ?使用环境：移动型、固定型 ?电池槽结构： –半密封式：防酸隔爆式、消氢式 –密封式：全密封式、阀控式 ?电解液数量：贫液式、富液式 不同种类蓄电池的比较 铅酸蓄电池原理 1.铅酸蓄电池的组成结构 2.电动势的产生 3.电池放电、充电过程的化学反应 4.阀控免维护铅酸蓄电池（VRLA） 铅酸蓄电池 ?铅酸蓄电池产品型号 ?G—固定式或管式；Q—起动型；A—干荷电；M—摩托或密封式；D—电瓶车；N—内燃机车；T—铁路客车；F--防酸防爆或阀控；X—消氢式；B—航标； ?GFM-3000蓄电池 固定式、阀控、密封、10小时率标称容量 铅酸蓄电池的组成结构 铅酸蓄电池的组成结构 ?铅酸蓄电池由正、负极极板组、电池糟、电解液、外壳、隔离板、其它(液口栓、盖子等)部分组成。 ?正极极板上的活性物质为二氧化铅(PbO2)（红褐色） ?负极极板上的活性物质为海绵状纯铅(Pb)（银白色） ?电解液由蒸馏水和纯硫酸按一定比例配置而成。 工作原理 铅酸蓄电池充电时将电能转化为化学能在电池内贮存起来，放电时将化学能转变为电能供给外部系统。在充电和放电过程中，电池内发生电化学反应。充电过程中存在水分解反应。当正极充电到70%时，开始析出氧气，负极充电到90%时，开始析出氢气，由于氢气和氧气的析出，造成电池失水干涸，因而需经常加酸加水维护。阀控式铅酸蓄电池则利用氧气复合核技术，将电池失水的可能性降至最低。 工作原理 氧气复合：阀控式铅酸蓄电池采用安全阀密封及负极活性物质过量设计，使用超细玻璃纤维隔膜，电池内部保持贫液状态，正极在充电后期产生的氧气通过玻璃纤维隔膜扩散到负极，与负极海绵状铅发生复合反应，生成水又流回电解液，这样既减少了氧气的析出，又使负极处于去极化状态，抑制了负极上氧气的析出，而且采用安全阀，当电池内气体压力达到开阀压力时，气体会自动释放，保证了电池的使用，并最终实现电池的密封。 蓄电池工作原理 PbO2+2H2SO4+Pb PbSO4+2H2O+PbSO4 二氧化铅 硫酸 海绵状铅 硫酸铅 水 硫酸铅 正极活物质 电解液 负极活物质 正极活物质 电解液 负极活物质 电动势的产生示意图 电动势的产生 ?电解液中的负极板表面铅离解，产生二价的铅正离子和两个电子。 Pb→Pb2++2e ?二价铅正离子进入电解液，两个电子留在负极板上。 ?正、负电荷排列在负极板和电解液的界面两侧，形成约-0.36V的电位差。 电动势的产生 ?电解液中的正极板的二氧化铅与水作用，产生可离解的不稳定物质氢氧化铅Pb(OH)4。 PbO2+2H2O→Pb(OH)4 ?氢氧化铅离解为四价的铅正离子和四个氢氧根负离子。 Pb(OH)4→Pb4++4OH- ?留在正极板上的四价的铅正离子和电解液中的氢氧根离子产生约1.68V的电位差。 电动势的产生 ?蓄电池的电动势E为正、负极板上的电位差约为2.1V。 ?电解液的密度不同，蓄电池电动势E也不相同。蓄电池电动势经验公式： E=0.85+d(15℃) ?d(15℃)--15℃时电解液密度。 ?0.85铅酸蓄电池的电动势常