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阀控式铅酸蓄电池特性 目录 目录 错误!未定义书签。 背景 错误!未定义书签。 VRLA 电池结构及工作原理 错误!未定义书签。 VRLA 电池的电化学反应原理 错误!未定义书签。 VRLA 电池的氧循环原理 错误!未定义书签。 VRLA 电池的容量分类 错误!未定义书签。 特性曲线 错误!未定义书签。 充放电曲线 错误!未定义书签。 倍率特性 错误!未定义书签。 温度特性 错误!未定义书签。 循环特性 错误!未定义书签。 总结 错误!未定义书签。 参考文献 错误!未定义书签。 背景 阀控式铅酸蓄电池(VRLA)尽管它的质量比能量、体积比能量不能和镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、锂聚合物电池相比，但它的性能价格比仍有很大优势，特别是作备用电源、储能电源和动力电源等领域的应用。由于铅酸蓄电池容量大，大电流放电性能好，无记忆效应，价格便宜，因此铅酸蓄电池的市场份额仍是化学电源产品的首位。 VRLA 电池结构上是密封的，充、放电过程中不会漏液，也不需要定期加水或加酸液， 同时，电池内部有一个可以控制电池内部气压的特殊排气阀，当电池发生化学反应产气量超过一定值时，排气阀会自动打开，把多余气体排出，从而防止电池内气压过大发生危险， 因此，排气阀又被称作安全阀。基于以上两点，目前生产厂家通常把这种电池叫做“免维 护”阀控密封式铅酸蓄电池。 VRLA 电池结构及工作原理 VRLA 电池的电化学反应原理 铅酸蓄电池主要由正极板(活性物质为 PbO2)、负极板(海绵状金属 Pb)、隔板、电池槽、盖、安全阀、电解液(硫酸)等组成，并具有正极、负极端子，一种典型铅酸蓄电池结构如图 1 所示。蓄电池通过正负极充、放电反应来实现蓄电池正常工作。放电时，蓄电池将储存的化学能转化为电能；充电时，蓄电池将电能转化为化学能储存下来。电池总反应如下： PbO 放→ 电 + Pb + 2H SO 2PbSO + 2H O 2 2 4← 4 2 充电 从反应方程式中可以看出，电池正负极反应是可逆的。电池放电时，负极板上的铅放出两个电子，在极板上生成难溶的硫酸铅。正极板的铅离子得到来自负极的两个电子后， 变成二价铅离子，在极板上也生成难溶的硫酸铅。由于正负极存在电势差，电解液中硫酸根离子向正极移动，氢离子向负极流动，这样在电池内部就形成了整个电流回路。反之就是电池充电的过程。 ①端子；②中盖；③面盖；④安全阀；⑤极柱；⑥负极板；⑦隔膜；⑧正极板；⑨电池槽； 图 1 铅酸电池结构图 VRLA 电池的氧循环原理 铅酸蓄电池在充电后期或过充电时，电极上会产生一定量的气体，这是因为发生了电解水的副反应，反应如下： 2 2正极 2H O→O +4H++4e 2 2 负极 2H++2e-→H2 从上面反应式可看出，电池正负极在充电到一定程度时，会分别析出氧气和氢气，造成电池失水干涸，这就是为什么早期传统式铅酸蓄电池需要加水进行维护的原因。为了使蓄电池可以免维护，对负极活物质量进行了过量设计，通过这种设计，正极产生的氧气与负极铅发生反应生成水，负极一直处于充电不足状态，就不会发生负极氢气析出的反应， 从而减少水量消耗。 阀控式铅酸蓄电池负极氧循环反应式如下： →O +2Pb 2PbO → 2 PbO+H SO 2 4 PbSO +H O →4 2 → VRLA 电池的容量分类 目前市场上的阀控铅酸蓄电池一般有 2 V、6V、12V 电池，根据电池容量的不同，通常情况下，可以分为大型、中型和小型三种，单体电池容量 200 Ah 及以上称为大型蓄电池， 20～200 Ah 称为中型蓄电池，20 Ah 以下称为小型蓄电池。 特性曲线 VRLA 标称电压为 2.0V，研究电池特性一般从充放电曲线、倍率特性、温度特性、循环特性等不同角度来考虑，以下是相关的特性曲线。 充放电曲线 从电池标准充放电曲线可以了解电池最基本的输入/输出电压、电量等特性，可以初步判断电池能否满足负载的需求。 某品牌 VRLA 按照其规格书说明，以 0.1C 电流对其进行室温下的标准充放电，充放电电压范围为 1.8V～2.35V，所得充放电曲线如图 2 所示。 充电放电 充电 放电 0.1C恒流恒压充电至2.35V,切断电流0.01C 0.1C恒流放电至1.8V 2.4 2.3 2.2 (V) ( 压 2.1 电 2 1.9 1.8 1.7 0  50 100  容量(Ah)  150 200 250 图 2 2V 电池标准充放电曲线 从图 2 可知电池 0.1C 电流下所得电池充电容量为 229.6Ah，放电容量为 210.8Ah，充放电库伦效率为 91.81%，充电电压平台为 2.0V～2.2V，放电电压平台为 2.1 V～1.9V。 倍率特性 电池的倍率特性是指不同输入/输出电流下电池的电压、电量变