各种蓄电池.doc

2 胶体电池 属于铅酸蓄电池的一种发展分类，最简单的做法，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。 （1）内部结构广义而言，胶体电池与常规铅酸电池的区别不仅仅在于电液改为胶凝状。例如非凝固态的水性胶体，从电化学分类结构和特性看同属胶体电池。又如在板栅中结附高分子材料，俗称陶瓷板栅，亦可视作胶体电池的应用特色。近期已有实验室在极板配方中添加一种靶向偶联剂，大大提高了极板活性物质的反应利用率，据非公开资料表明可达到 70wh/kg 的重量比能量水平，这些都是现阶段工业实践及有待工业化的胶体电池的应用范例。 （2）胶体电池与常规铅酸电池的区别从最初理解的电解质胶凝，进一步发展至电解质基础结构的电化学特性研究，以及在板栅和活性物质中的应用推广。 胶体蓄电池最重要的特点有以下几点：胶体蓄电池的内部主要是SiO2多孔王庄解耦，存在大量微小缝隙，能使电池正极产生的氧顺利的迁移到负极极板上，便于负极吸收化合； ：胶体蓄电池所带酸量较大，所以其容量与AGM蓄电池基本一致； ：胶体蓄电池的内阻较小，具备较好的大电流放电特性； ：热量已扩散，不易升温，热失控几率很小； （3）胶体电池的基本特性采用平板式极板和特殊铅膏配方，胶体电解质，无液体分层，不需均衡充电，自放电率较普通型铅酸电池强，电池深放电能力大大超过普通型蓄电池，对温度的适应性也大大加强！ （4）常见规格目前国内常见的胶体电池有2V系列的50AH3000AH,6V系列的100AH200AH,12V系列的33AH250AH.3 铅酸蓄电池 铅酸蓄电池定义：电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的一种蓄电池。 英语：荷电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；放电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。（1）铅酸蓄电池分类 铅酸蓄电池结构图 我们常用的铅酸蓄电池主要分三类：分别为普通蓄电池，干荷蓄电池和免维护蓄电池。 1 普通蓄电池：普通蓄电池的极板是由铅和铅的氧化物构成，电解液是硫酸的水溶液。它的主要优点是电压稳定、价格便宜；缺点是比能低(即每公斤蓄电池存储的电能)、使用寿命短和日常维护频繁。 2 干荷蓄电池：它的全称是干式荷电铅酸蓄电池，它的主要特点是负极板有较高的储电能力，在完全干燥状态下，能在两年内保存所得到的电量，使用时，只需加入电解液，等过2030分钟就可使用。 3 免维护蓄电池：免维护蓄电池由于自身结构上的优势，电解液的消耗量非常小，在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。它还具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点。使用寿命一般为普通蓄电池的两倍。市场上的免维护蓄电池也有两种：第一种在购买时一次性加电解液以后使用中不需要维护(添加补充液)；另一种是电池本身出厂时就已经加好电解液并封死，用户根本就不能加补充液. 铅酸电池有2.4伏，4伏，6伏，8伏，12伏，24伏系列，容量从200毫安时到3000安时。VRLA电池是基于AGM（吸液玻璃纤维板）技术和钙栅板的可充电电池，具有优越的大电流放电特性和超长的使用寿命。它在使用中不需加水。 （2）主要特性安全密封在正常操作中，电解液不会从电池的端子或外壳中泄露出。没有自由酸特殊的吸液隔板将酸保持在内，电池内部没有自由酸液，因此电池可放置在任意位置。泄气系统 电池内压超出正常水平后，VRLA（即“阀控式密封铅酸蓄电池”的缩写)电池会放出多余气体并自动重新密封，保证电池内没有多余气体。维护简单 由于独一无二的气体复合系统使产生的气体转化成水，在使用VRLA电池的过程中不需要加水。使用寿命长 采用了有抗腐蚀结构的铅钙合金栏板VRLA电池可浮充使用10-15年。质量稳定，可靠性高采用先进的生产工艺和严格的质量控制系统，VRLA电池的质量稳定，性能可靠。电压、容量和密封在线上进行100%检验。 电极中的电化学反应 阀控铅酸电池的电化学反应式如下所示。充电是将外部直流电源连在蓄电池上进行充电，使电能转化成化学能储存起来。放电是电能从电池中释放出来去驱动外部设备。 当VRLA蓄电池充电将达到顶点时，充电电流只被用来分解电解液中的水，此时，电池正极产生氧气，负极产生氢气，气体会从蓄电池中溢出，造成电解液减少，需不定时加水。 另一方面，充电末期或过充条件下，充电能量被用来分解水，正极产生的氧气与负极的海绵状铅反应，使负极的一部分处于未充满状态，拟制负极氢气的产生。 （3）环境和使用条件（1）避免将电池与金属容器直接接触，应采用防酸和阻热材料，否则会引起冒烟或燃烧。（2）使用指定的充电器在指定的条件下充电，否则可能会引起电池过热、放气、泄露、燃烧或破裂。（3） 不要将电池安装在密封的设备里，否则可能会使设备浦破裂。（4） 将电池使用在医护设备中时，请安装主电源外的后备电源，否则主电源失效会引起伤害。（5） 将电池放在远离能产生火花设备的地方，否则火花可能会引起电池冒烟或破裂。（6） 不要将电池放在热源附近（如变压器），否则会引起电池过热、泄漏、燃烧或破裂。（7） 应用中电池数目超过一只时，请确保电池间连接无误，且与充电器或负载连接无误，否则会引起电池破裂、燃烧或电池损害，某些情况下还会伤人。（8） 特别注意别让电池砸在脚上。（9） 电池的指定使用范围如下。超出此范围可能会引起电池损害。电池的正常操作范围为：77.F（25） 电池放电后（装在设备中）：5.F到122.F(-15到50) 充电后：32.F到104.F(0到40）储存中：5.F到104.F（-15到40）（10） 不要将装在机车上的电池放在高温下、直射阳光中、火炉或火前，否则可能会造成电池泄漏、起火或破裂。（11） 不要在充满灰尘的地方使用电池，可能会引起电池短路。在多尘环境中使用电池时，应定期检查电池。（4）铅酸蓄电池注意事项使用环境与安全 1. 铅酸蓄电池使用在自然通风良好,环境温度最好在2510的工作场所。 2. 铅酸蓄电池在这些条件下使用将十分安全:导电连接良好，不严重过充，热源不直接辐射，保持自然通风。 安装注意事项 1. 蓄电池应离开热源和易产生火花的地方,其安全距离应大于0.5m。 2.蓄电池应避免阳光直射，不能置于大量放射性、红外线辐射、紫外线辐射、有机溶剂气体和腐蚀气体的环境中。 3.安装地面应有足够的承载能力。 4.由于电池组件电压较高，存在电击危险，因此在装卸导电连接条时应使用绝缘工具，安装或搬运电池时应戴绝缘手 套、围裙和防护眼镜。电池在安装搬运过程中，只能使用非金属吊带，不能使用钢丝绳等。 5.脏污的连接条或不紧密的连接均可引起电池打火，甚至损坏电池组，因此安装时应仔细检查并清除连接条上的脏污，拧紧连接条。 6.不同容量、不同性能的蓄电池不能互连使用，安装末端连接件和导通电池系统前，应认真检查电池系统的总电压和正、负极，以保证安装正确。 7.电池外壳，不能使用有机溶剂清洗，不能使用二氧化碳灭火器扑灭电池火灾，可用四氯化碳之类的灭火器具。 8.蓄电池与充电器或负载连接时，电路开关应位于“断开”位置，并保证连接正确:蓄电池的正极与充电器的正极连接，负极与负极连接。 4 镍镉电池 镍镉电池可重复500次以上的充放电，经济耐用。其内部抵制力小，既内阻很小，可快速充电，又可为负载提供大电流，而且放电时电压变化很小，是一种非常理想的直流供电电池。 镍镉电池镍镉电池是最早应用于手机、超科等设备的电池种类，它具有良好的大电流放电特性、耐过充放电能力强、维护简单，充电时反应相反。 镍镉电池最致命的缺点是，在充放电过程中如果处理不当，会出现严重的“记忆效应”，使得服务寿命大大缩短。所谓“记忆效应”就是电池在充电前，电池的电量没有被完全放尽，久而久之将会引起电池容量的降低，在电池充放电的过程中（放电较为明显），会在电池极板上产生些许的小气泡，日积月累这些气泡减少了电池极板的面积也间接影响了电池的容量。当然，我们可以通过掌握合理的充放电方法来减轻“记忆效应”。此外，镉是有毒的，因而镍镉电池不利于生态环境的保护。众多的缺点使得镍镉电池已基本被淘汰出数码设备电池的应用范围。 （1）详细说明 镍镉电池可重复500次以上的充放电，经济耐用。其内部抵制力小，既内阻很小，可快速充电，又可为负载提供大电流，而且放电时电压变化很小，是一种非常理想的直流供电电池。与其它类型的电池比较，镍镉电池可耐过充电或过放电。镍镉电池的放电电压根据其放电装置有所差异，每个单元电池(Cell)大约是1.2V，电池容量单位为Ah(安时）、mAh(毫安时)，放电终止电压的极限值称为“放电终止电压”，镍镉电池的放电终止电压为1.0/cell(cell为每一单元电池)。自放电率低，镍镉电池在长间放置的情况下，特性也不会劣化，充分充电后可完全恢复原来的特性，它可在20+60的温度范围内使用。由于单元电池采用金属容器，坚固耐用；采用完全密封的方式，不会出现电解液泄漏现象，故无须补充电解液。提高电池性能及延长电池使用寿命的关键在于避免记忆效应和过度放电。镍镉电池有记忆效应，即镍镉电在几次低容量下的充放电工作之后。如果要进行一次较大容量的充放电，电池将无法正常工作，这种情况即为记忆效应。记忆效应使得放电终止电压被设定的较高的录像机、摄像机上，随着工作电压的降低，电池容量表面上也随着降低，但放电电压的降低可能是一至二次完全放电而造成的暂时现象。记忆效应使得电池的性能不能得到充分发挥，也给拍摄带来极大的不便。因此，在使用中应注意使用带充放电性能的充电器，如Sony公司的BC1WDCE，避免记忆效应的产生，使用一般充电器的如BC1WA、BC1WB时，可在10次左右的充电以后进行一次放电，也可以达到防止记忆效应的目的。 充电的镍镉电池镍镉电池正极板上的活性物质由氧化镍粉和石墨粉组成，石墨不参加化学反应，其主要作用是增强导电性。负极板上的活性物质由氧化镉粉和氧化铁粉组成，氧化铁粉的作用是使氧化镉粉有较高的扩散性，防止结块，并增加极板的容量。活性物质分别包在穿孔钢带中，加压成型后即成为电池的正负极板。极板间用耐碱的硬橡胶绝缘棍或有孔的聚氯乙烯瓦楞板隔开。电解液通常用氢氧化钾溶液。与其它电池相比，NiCd电池的自放电率(即电池不使用时失去电荷的速率超科电池)适中。NiCd电池在使用过程中，如果放电不完全就又充电，下次再放电时，就不能放出全部电量。比如，放出80%电量后再充足电，该电池只能放出80%的电量。这就是所谓的记忆效应。当然，几次完整的放电/充电循环将使NiCd电池恢复正常工作。由于NiCd电池的记忆效应，若未完全放电，应在充电前将每节电池放电至1V以下。 镍镉电池快速充电可改善充电效率。在1C的充电速率下，效率可以接近1.1 (91%)，充满一个空电池的时间为1小时多一点。当以0.1C充电时，效率便下降到1.4 (71%)，充电时间为14小时左右。 因为NiCd电池对电能接收程度接近100%，所以几乎所有的能量在充电开始的70%期间被吸收，而且电池保持不发热。超快速充电器利用该特点，在几分钟内将电池充到70%，以几C的电流充电而无热量产生。充到70%后，电池再以较低速率继续充电，直到电池充满。最后以0.02C至0.1C的涓流结束充电。 （2）基本特点 小型充电器1镍镉电池可重复500次以上的充放电，非常的经济； 2内阻小，可供大电流的放电，当它放电时电压的变化很小，作为直流电源是一种质量极佳的电池； 3因为采用完全密封式，因此不会有电解液漏出的现象，也完全不需要补充电解液； 4与其他种类电池相比之下，镍镉电池可耐过充电或放过电，操作简单方便； 5长时间的放置下也不会使性能劣化，当十分充完电后即可恢复原来的特性； 6可使用在很广的温度范围内； 7因为它采用金属容器而作成，有机械性的坚固； 8镍镉电池在非常严格的品质管理下被制造完成，有非常优良的品质性赖性。 （3）主要说明 小型的镍镉电池镍镉电池的包装分为零售用的正极凸头和组装用的正极平头包装两种，在容量上没有差异。在充电回路也和下面所介绍的镍氢电池类似，采用1.6倍电压充电。通常镍镉电池的充电次数为300800次, 在充放电达500次后电容量会下降至约80%。镍镉电池的记忆效应比镍氢电池来的严重。所以必须在完全没电时才可进行充电, 以确保使用寿命。 （4）记忆效应当镍镉电池重复经过几次维持在低容量的放充后，如果必须做一个较大量的放电时电池会无法作用，这种情形我们称为“记忆效应”。记忆效应可能是镍镉电池中最容易被误解的问题。放电终止电压被设定较高的录像机，随着使用的电压变低，表面上看起来似乎随着降低，但是放电电压的低下是可以由12次的完全放电而解决这一现象。建议十次充电后进行一次放电，以防止记忆效应。 使用温度范围在-2060，在此范围内可进行放电。 （5）注意事项1可在-30-50的温度范围之间内保存，但如果是长时间放置的情形下，请在35以下保存； 2充电状态或者是放电状态的保存都是可能的，但是比较之下放电状态可使容量较早回复并且较易被激活； 3当电池在长时间的放置后，使用前必须十分地充电后再使用。1.4锂电池简介锂离子电池(Lithium IonBattery，缩写为LIB)，又称锂电池。锂电池分为液态锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLB)两类。其中，液态锂离子电池是指Li+嵌入化合物为正、负极的二次电池。电池正极采用锂化合物LiCoO2或LiMn2O4，负极采用锂-碳层间化合物。锂电池是迄今所有商业化使用的二次化学电源中性能最为优秀的电池，这是由于锂电池有许多优良特性。1.4.1 能量高无论是体积比能量，还是重量比能量，锂电池均比铅酸蓄电池高出三倍以上。由此决定了锂电池体积更小、重量更轻，其市场消费感觉很好。1.4.2 循环寿命长锂电池用于电动助力车的循环寿命一般在800次以上，采用磷酸铁锂正极材料的锂电池可以达到2000次左右，超出铅酸蓄电池1.5倍至5倍以上。这大大降低了锂电池的使用成本，提高了消费者的使用便利程度。1.4.3 具有较宽的充电功率范围这是锂电池具有的独特优势。在需要时，可以使充电时间控制在2060min，充电效率达到85%以上。在进一步技术创新的基础上，这一特性得到更好的发挥，可以具有很好的商业价值。1.4.4 倍率放电性能好锂电池的倍率放电可以达到10倍率以上，特殊制作可以达到30倍率。这一特性非常有利于电动助力车的智能控制骑行技术的发展。1.4.5 锂电池的原材料锂离子电池由正负电极、电解质、聚合物隔离膜及保护电路芯片组成，锂电池的上游有正极材料、负极材料、隔膜、电解液、锂资源等。1.4.6 锂电池应用障碍锂离子电池也存在许多缺陷：循环寿命短，充电电路复杂，对电池内部保护电路的要求很高等，尤其对全密封铝壳封装的锂离子电池来说，在其安全保护的设计上存在一个极其致命的缺陷。1.4.7 安全问题市场上多半使用的高容量锂电池由于化学成分的不同，在发生质量问题时，容易出现爆炸伤人事故。而相对安全的是镍氢和镍镉电池。锂元素过于活跃，它使用时不太安全，经常会在充电时出现燃烧、爆裂的情况，后来经过改进型的锂离子电池，加入了能抑制锂元素活跃的成分，从而使锂电提高安全标准和高效。在锂电池发展过程中，因为采用的正负极材料及其配方不同，出现过爆炸、燃烧等不安全现象。主要是负极采用金属锂，经循环后产生枝晶，致使短路，出现燃烧爆炸；而正极材料采用钴酸锂或镍钴锂等，其化学活泼性较高，在石墨负极的配合下，一旦出现高温，容易发生爆炸燃烧。尽管实际发生的概率在十万分之一或百万分之一以上，但由于以手机及笔记本电脑等为主的电子消费品数量极大，使用范围极广，因此累计发生的安全事故绝对数量使人们感觉很多。由于这些电子消费品是人们日常生活相伴，不可或缺的用品，一旦发生安全问题，影响很大。锂离子电池的安全设计过分依赖其内部电子安全保护芯片，而没有设置必要的物理安全保护措施。在充电以及使用的过程中，一旦出现其安全保护芯片失效的故障，后果是不堪设想的，轻则出现电池内部气体积聚引起电池体涨鼓现象，重则可能因为发生电池内部短路等等异常而导致电池爆炸的悲剧发生。1.4.8成本问题相对于铅酸蓄电池，锂电池用于电动助力车的成本较高是一个突出的特点，锂电池的正极材料、负极材料、集流体、隔膜、电解质等主材价格比铅酸蓄电池高出很多，其组装辅材和外部电路系统成本则是铅酸蓄电池几乎没有的。虽然锂电池由于能量远高于铅酸蓄电池，因此单位功率的原辅材料成本并没有表现出来的成本差距那么大，但是二者的材料成本差距确实存在，而且差距以倍数计。锂电池在生产中大部分过程是不可逆的，而铅酸蓄电池是可逆修复的，因此锂电池的总体合格率较低。 1.5 FNC镍镉蓄电池(荷贝克电源系统（上海）有限公司） FNC系列固定式纤维结构镍镉蓄电池适用范围：电力、铁路、通讯设施、船舶、安全照明、应急系统等。分类：FNC-X、H、M、L（通用型）FNC-T（牵引型）FNC-R（铁路型）使用寿命：大于20年（20），充放电次数3000次，其容量不低于额定容量的80。容量：150490Ah（单只电池标称电压1V）。安装：电池柜或电池架安装。1.5.1 性能特点：极板：正负极板由纤维-镍结构所组成，不含碳、铁等元素；纤维极板具有非常好的导电性能，是含碳镍镉蓄电池所不能达到的；由于没有碳化作用，在其使用过程中不用更换电解液。三维式的纤维结构使得纤维极板极富弹性，具有足够的机械承受力，不会因充放电而使纤维极板变形。隔