太阳能发电储能专用蓄电池.pdf

太阳能发电储能专用蓄电池 近年来，太阳电池的光伏发电技术得到了世界各国的高度重视。从 欧美的太阳能光伏“屋顶计划”到我国的西部光伏发电项目。太阳能光 伏发电已经显示了其强劲的发展势头。随着光伏发电技术的发展和低成 本光伏组件的产业化，太阳能灯具、光伏电站和光伏户用电源，均要求 蓄电池供应商能够提供全天候运行的蓄电池，而目前光伏系统多采用阀 控式密封铅酸蓄电池（以下简称铅酸蓄电池缩写 VRLAB）胶体铅酸蓄电 池和免维护铅酸蓄电池（不是 VRLA蓄电池）作为储能电源。耐候性是指 蓄电池适应自然环境的特性。本文主要讨论自然环境下温度对蓄电池寿 命、容量的影响及解决方法，以及储能铅酸蓄电池研究发展方向。上述 三种产品在河北奥冠电源公司已批量生产，山东皇明太阳能公司做储能 蓄电池已配套应用，现场试验效果很好。 一、温度对铅酸蓄电池寿命的影响 VRLA铅酸蓄电池受温度影响较大，按阿里纽斯原理，在大于 40℃， 温度升高 10 度，寿命降低一倍，寿命终止的主要原因是：硫酸电解液干 涸；热失控；内部短路等。 1、硫酸电解液干涸 硫酸电解液作为参加化学反应的电解质，在铅酸蓄电池中是容量的 主要控制因素之一。酸液干涸将造成电池容量降低，甚至失效。造成电 池干涸失效这一因素是铅酸电池所特有的。酸液干涸的原因 1.1 、气体再化合的效率偏低，析氢析氧、水蒸发 1.2 、从电池壳体内部向外渗水 1.3 、控制阀设计不当 1.4 、充电设备与电池电压不匹配，电池电压过高、发热、失水、干 涸而失效。 VRLA铅酸蓄电池受到上述四种因素的影响，其中后三种因素引起的 失水速度随环境温度的上升而加快，从而加速了铅酸蓄电池以干涸方式 失效。酸液干涸是影响 VRLA铅酸蓄电池寿命的致命因素， VRLA蓄电池 不适于在 35℃以上高温条件下使用。 2、热失控 蓄电池在充放电过程中一般都产生热量。充电时正极产生的氧到达 负极，与负极的绒面铅反应时会产生大量的热，如不及时导走就会使蓄 电池温度升高。蓄电池若在高温环境下工作，其内部积累的热量就难以 散发出去，就可能导致蓄电池产生过热、水损失加剧，内阻增大，更加 发热，产生恶性循环，逐步发展为热失控，最终导致蓄电池失效。 VRLA铅酸蓄电池由于采用了贫液式紧装配设计，隔板中保持着 10% 的孔隙酸液不能进入，因而电池内部的导热性极差，热容量极小。 VRLA 铅酸蓄电池之所以在高温环境下易发生热失控，是由于安全阀排出的气 体量太少，难以带走电池内部积累的热量。热失控的巨热将使蓄电池壳 体发生严重变形、胀裂、蓄电池彻底失效。 3、内部短路 由于隔膜物质的降解老化穿孔，活性物质的脱落膨胀使两极连接， 或充电过程中生成枝晶穿透隔膜等引起内部短路。 深放电之后的蓄电池， 其吸附式隔板易出现铅绒或弥散型沉淀，或形成枝晶，导致正负极板微 短路。 由于 VRLA铅酸蓄电池的负极冗余设计， 充电的初、 中期充电效率比 正极板充电效率高， 所以在正极板析氧之前， 负极已生成足够的绒面铅， 用于使氧进行再化合。在制作蓄电池过程中，以负极活性物质的量作为 控制因素，可以减缓电池性能的恶化。 除此而外，目前在铅酸蓄电池中还普遍采用添加剂，用以改善蓄电 池性能，如添加锌、镉、锂、钴、铜、镁、等金属盐或氧化物。这些添 加剂均为强电解质，在放电过程中其离子向负极迁移。这些金属离子起 化合配位作用，降低形成硫酸铅的概率，既是形成了硫酸铅，也比较松 软，易于软化或还原。在电池的使用中，应尽量保持温度恒定，避免温 度的大起大落，减少枝晶析出产生的机会。 综上所述，高温对蓄电池失水干涸、热失控、正极板栅腐蚀和变形 等都起到加速作用，低温会引起负极钝化失效，温度波动会加速铅酸蓄 电池内部短路等等。这些都将影响电池寿命。 二、温