免维护蓄电池原理最新知识培训手册PPT课件.ppt

阀控式免维护铅酸胶体蓄电池 1 目录 蓄电池基本知识伟博蓄电池产品系列铅酸蓄电池的构造 原理和生产工艺胶体电池刨视图胶体电池装配图电池故障及对策 2 什么是蓄电池 电化学电池是一种把氧化 还原反应所释放出来的能量直接转化为低压直流电能的装置 蓄电池是能将化学能和直流电能相互转化且放电后能经充电能复原重复使用的装置 常用的蓄电池有铅酸 镉镍 氢镍和锂离子电池 3 什么是铅酸蓄电池 铅酸蓄电池的电极主要由铅制成 电解液是一定配比的硫酸溶液 铅蓄电池开路电压为2 0V 铅酸蓄电池按用途可主要分为 起动型蓄电池 固定型 牵引动力型等 4 产品系列 胶体系列胶体12V系列规格 DFS12 12Ah DFS12 200Ah胶体2V系列规格 DFS2 100Ah DFS2 3000Ah铅酸系列铅酸12V系列规格 AGM12 7Ah AGM12 200Ah 5 胶体蓄电池特点 密封阀控式结构 免维护 电解液凝胶 无渗漏 浮充电流小 电池发热量少 电解液不分层 自放电极小 可储存1年以上无需充电投入运行 15年超长使用寿命设计 深放电循环性能优良 放电至 0 V 能正常恢复 适用环境范围广 可在 45 至70 温度范围内使用 充放电无酸雾 安全环保 无污染 对环境好 容量高 充电接受能力强 进口材质安全阀 精确控制开闭阀压力 可任意方位摆放 6 胶体蓄电池的应用范围 7 铅酸蓄电池反应原理 总反应式 8 铅酸蓄电池的工作原理 一 1 铅酸蓄电池电动势的产生铅酸蓄电池充电后 正极板二氧化铅 PbO2 在硫酸溶液中水分子的作用下 少量二氧化铅与水生成可离解的不稳定物质 氢氧化铅 Pb OH 4 氢氧根离子在溶液中 铅离子 Pb4 留在正极板上 故正极板上缺少电子 铅酸蓄电池充电后 负极板是铅 Pb 与电解液中的硫酸 H2SO4 发生反应 变成铅离子 Pb2 铅离子转移到电解液中 负极板上留下多余的两个电子 2e 可见 在未接通外电路时 电池开路 由于化学作用 正极板上缺少电子 负极板上多余电子 如右图所示 两极板间就产生了一定的电位差 这就是电池的电动势 2 铅酸蓄电池放电过程的电化反应铅酸蓄电池放电时 在蓄电池的电位差作用下 负极板上的电子经负载进入正极板形成电流I 同时在电池内部进行化学反应 负极板上每个铅原子放出两个电子后 生成的铅离子 Pb2 与电解液中的硫酸根离子 SO4 2 反应 在极板上生成难溶的硫酸铅 PbSO4 正极板的铅离子 Pb4 得到来自负极的两个电子 2e 后 变成二价铅离子 Pb2 与电解液中的硫酸根离子 SO4 2 反应 在极板上生成难溶的硫酸铅 PbSO4 正极板水解出的氧离子 O 2 与电解液中的氢离子 H 反应 生成稳定物质水 电解液中存在的硫酸根离子和氢离子在电力场的作用下分别移向电池的正负极 在电池内部形成电流 整个回路形成 蓄电池向外持续放电 放电时H2SO4浓度不断下降 正负极上的硫酸铅 PbSO4 增加 电池内阻增大 硫酸铅不导电 电解液浓度下降 电池电动势降低 9 铅酸蓄电池的工作原理 二 3 铅酸蓄电池充电过程的电化反应充电时 应在外接一直流电源 充电极或整流器 使正 负极板在放电后生成的物质恢复成原来的活性物质 并把外界的电能转变为化学能储存起来 在正极板上 在外界电流的作用下 硫酸铅被离解为二价铅离子 Pb2 和硫酸根负离子 SO4 2 由于外电源不断从正极吸取电子 则正极板附近游离的二价铅离子 Pb2 不断放出两个电子来补充 变成四价铅离子 Pb4 并与水继续反应 最终在正极极板上生成二氧化铅 PbO2 在负极板上 在外界电流的作用下 硫酸铅被离解为二价铅离子 Pb2 和硫酸根负离子 SO4 2 由于负极不断从外电源获得电子 则负极板附近游离的二价铅离子 Pb2 被中和为铅 Pb 并以绒状铅附着在负极板上 电解液中 正极不断产生游离的氢离子 H 和硫酸根离子 SO4 2 负极不断产生硫酸根离子 SO4 2 在电场的作用下 氢离子向负极移动 硫酸根离子向正极移动 形成电流 充电后期 在外电流的作用下 溶液中还会发生水的电解反应 4 铅酸蓄电池充放电后电解液的变化从上面可以看出 铅酸蓄电池放电时 电解液中的硫酸不断减少 水逐渐增多 溶液比重下降 从上面可以看出 铅酸蓄电池充电时 电解液中的硫酸不断增多 水逐渐减少 溶液比重上升 实际工作中 可以根据电解液比重的变化来判断铅酸蓄电池的充电程度 10 胶体蓄电池工作原理 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 胶体电解液的主要成份为一种粒径近乎于纳米级的功能化合物 流变性较好 容易实施对铅蓄电池的配液灌装 胶体电解液进入蓄电池内部或充电若干小时后 会逐渐发生胶凝 使液态电解质转态为胶状物 胶体中添加有多种表面活性剂 有助于灌装蓄电池前抗胶凝 而且有助于灌装蓄电池后防止极板硫酸盐化 减小对板栅的腐蚀 提高极板活性物质的反应利用率 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 其最重要的特点为 用较小的工业代价 沿已有150年历史的铅酸电池工业路子制造出更优质的电池 其放电曲线平直 拐点高 比能量特别是比功率要比常规铅酸电池大20 以上 寿命一般也比常规铅酸电池长一倍左右 高温及低温特性要好得多 11 蓄电池工艺流程图 硫酸 水 铅 铸合金铅 电池盖 配稀硫酸 去离子 纤维 制粉 膨胀剂 和膏 浇铸板栅 涂片 固化 配组 隔板 电池槽 COS浇 冲孔 穿壁焊 热封 焊端柱 化成 包装 成品 12 铅酸蓄电池的组成 13 伟博蓄电池采用优质的铅 保证铅的一致性法国JOBIN YVOIN公司的JY 16E光谱仪 精度达PPM级随时检查铅原料中杂质含量 铅 14 酸 按照国家统一标准 采用高纯度电池用硫酸作电解质 法国JOBIN YVOIN公司JY 24E等离子矩光谱仪 测试原料中杂质含量 精度达PPB级 全自动CONBRO配酸设备 随时检控酸液比重 保证电解液的稳定性 均衡性 15 胶体 采用进口的纳米级二氧化硅 非常纯净的气相二氧化硅 不存在影响蓄电池性能的物质 表面活性高 凝胶力强 灌注工艺简单 可以用灌胶机直接灌注 不需要对电池极板进行处理 16 排气阀 100 的排气阀都经过气密性检测 保证其工作可靠性和稳定性 经特殊工艺处理 具极强的抗酸及抗老化能力 高达15KPa的闭阀压和25KPa的开阀压 高内压强化化学反应 气体复合率更高 在正常使用中阀不打开 无水分流失 防止因失水导致电池早衰 17 采用美国进口HVAGM超细玻纤隔板具有弹性好 确保与极板紧密接触 使电化学反应充分实行微孔率高 确保充电反应时阳极板产生的氧穿过 在阴极与氢重新复合为水吸液性能好 吸附电池反应所需电解液 并确保电池内无游离酸耐酸腐蚀性好 抗老化性好提高电池使用寿命 AGM隔板 18 板栅 电池内电流流动的途径 活性物质 铅膏 的支撑体独特的铅钙合金板栅1 长浮置寿命2 低自放电率独特的斜线设计缩短电流流动距离 减小电池内阻加强电池抗震性能加强电池稳定性 一致性板栅厚度达2 8毫米 25度浮置寿命达8 10年1 较厚的阳极板栅能更好抵抗电解液的腐蚀2 较厚的板栅能抵抗深度放电循环产生的腐蚀 使用寿命更长3 加强电池抗震性能 板栅 19 一 板栅合金配方 铅钙合金 长浮充寿命和低自放电率二 板栅的结构设计 三 极板板栅的厚度 板栅越厚 浮充寿命越长 四 温度 温度越高 寿命越低 五 浮充电压 过高浮充电压和过低浮充电压均会缩短命 六 酸比重 较高比重的酸 会导致寿命较短 七 放电深度 过深 过频繁的放电会缩短电池的浮充寿命 攸关寿命和性能的电池结构 20 21 一 浮充 电压2 25 2 30V 2V电池 25 二 恒压限流充电 均衡充电 电压 2 4 2 5V 每2V电池 电流 3 4I10 I10表示10小时放电率 三 温度补偿 0 005V 每2V单体电池 充电方法 22 一 温度操作范围 放电时 40 40 160 71 充电时 10 23 140 60 二 电池最理想的操作温度为 70 21 80 27 三 较低温度会减少电池容量四 较高温度会导致电池寿命缩短和可能导致热失控1 高出25 每升高10 电池寿命就会缩短一半2 串联系统中 各电池温度不应超过环境温度10 以上 温度对电池的影响 23 24 一 伟博电池在25 时 得到最佳使用寿命 在此基础上温度每升高10 电池寿命缩短一半反之 温度降低延长电池寿命 但电池放电容量减小二 若在高温下工作 采用以下建议可减少其影响 1 采用温度补偿充电技术 0 005 单体2 将电池隔离直接热源3 安装时 电池间保持10毫米的距离 使空气流通4 良好的通风设施5 增加常规保养和容量测试工作的密度 电池寿命与温度的关系 25 26 影响电池自放电的几个因素 1 环境温度 较高的温度导致电池较大的自放电 25 时 自放电率约为2 温度每升高10 自放电速度增加一倍 2 存放时间 存放时间越长 自放电越大3 环境湿度 湿度越高 自放电越大4 电池设计 A 板栅合金B 板栅厚度 板栅越薄 自放电越大C 电解液比重 比重越高 自放电越大 与自放电有关的因素 27 28 1 开路电压试验2 充电电流接受试验3 浮充电压试验4 瞬间负载试验 完整性试验 29 开路电压试验在服务的电池OCV小于1 9V或新电池OCV 开路电压 小于2V 应认为有短路室OCV 电解液比重 0 84 开路电压试验 30 一 充电电流标准 25 且电池已充满时 浮充电压为2 3V 应能接受0 75 1 75ma AH的电流二 故障判断A 若电流大大高出预料 3 4倍 可能是电池存在短路单元格B 若电流太小或实际上不存在 则可能为以下几种情况1 已经经过48小时以上充电 可能电池里存在开路2 电池已经严重放电 电解液中硫酸几乎完全消耗3 搁置时间太长 未经补充电 极板上的硫酸盐不能恢复成活性物质 充电电流接受试验 31 一 伟博电池的浮充电压 25 伟博电池的浮充电压为2 25 2 3V二 系统中个别电池电压低于2 22V 电池可能有短路三 系统中个别电池电压高于2 42V 电池可能有开路四 电池系统浮充状态中 电压差的允许范围对于一组正在浮充的电池 2V 各个电池的浮充电压范围在2 18 2 37V之间 属于正常 浮充电压测试 32 电池容量不足的几个原因 1 容量试验前 电池未完全充满2 测试时电池温度较低 故放电时间较短3 电池容量确实不足A 自然老化 容量下降B 长时间浮充电压过低 电池长期处于欠充状态C 长时间搁置 未进行补充电 导致活性物质无法转换D 电池放电后 未及时进行补充电 E 充电电压长期过高 导致电池失水 容量试验 33 DFS12V胶体电池解刨图 34 电池装配 35 36 阀控密封胶体蓄电池使用维护技术 信息工程的发展对通讯电源系统的可靠性提出了越来越高的要求 因而判断蓄电池在使用过程中的质量状态 确保通讯电源系统的可靠性和延长电池组的使用寿命 已成为通信电源工作者极为关心的大事 根据可靠性工程原理可知 设计决定了电池产品的固有可靠性 生产工艺过程保证了电池产品的可靠性 使用维护使电池产品的可靠性得以实现和延伸 通信用阀控密封铅蓄电池的使用维护制度已在有关规范和条例中有了明确的规定 我们重点阐明在使用维护工作中的某些技术性问题 协助通信电源使用维护工作者对阀控密封铅蓄电池的使用维护工作 既要知其然 又能知其所以然 37 怎样延长胶体蓄电池组的使用寿命 为了延长电池组的使用寿命保证蓄电池无故障运行 这应当从两方面努力才能实现 1 电池设计和制造技术蓄电池性能的好坏首先取决于电池的设计水平和原材料的选择 在生产和制造蓄电池时 必须严格把住从原材料到成品电池直至产品出厂各个工序中的质量关 其所用的原材料级别必须符合工艺条件的要求 这样才可以使电池设计中确定的产品固有可靠性得以实现和保证 38 2 电池使用维护技术通信电源中的阀控式密封铅蓄电池基本上是在浮充状态之下使用的 从设计的角度来看 它的使用寿命应当会长达10年以上 然而实际的使用时间却没有这么长 有的甚至只有3 4年 造成这一情况的原因除了个别由于产品质量本身欠佳之外 很多是由于使用维护不当引起的 因此在电池使用维护技术方面应当注意以下几个主要内容 a 尽量使电池处于充足电状态 但不能过充电 并要防止电池过放电 因为铅蓄电池放电反应产物是PbSO4 若不及时充电将它转化为Pb和PbO2 那么PbSO4晶形就会发生变化失去活性 造成极板硫酸盐化 从而降低电池放电容量 缩短电池寿命 b 电池工作温度处于25 左右对电池寿命最有利 因而尽可能使电池的环境温度保持在20 25 这是由于电池的使用寿命指标都是指的在25 条件下的使用寿命 温度每升高10 电池寿命会减少一半 c 严格控制浮充电压 并且如果条件允许 最好定期 6个月 对蓄电池进行一次80 深度充放电 d 开发智能化的充电柜 通信电源系统用的充电柜 应当具有自动检测每个电池温度的功能 在电池即将出现热失控之前发出警报 自动切断充电电流 此外 该充电柜还应当具有使浮充电压自动随电池温度和浮充电流的变化而进行补偿的功能 39 浮充电压的选择 1 阀控密封铅酸蓄电池浮充电压的规定我国标准中的规定YD T799 2002通信用阀控式密封铅酸蓄电池2 20V 2 27V 25 YD T1360 2005通信用阀控式密封胶体蓄电池2 23V 2 27V 25 2 浮充电压的选择 原则和方法 a 首先要知道电池的电动势 因为各个厂家产品所用的硫酸密度不同 则电池的电动势也不同 见表1 阀控密封铅酸蓄电池的电动势可以用它的开路电压近似地表示 表1 电解液密度对电池电动势的影响 25 电解液密度 g ml 1 2001 2501 2801 300电动势 V 2 0492 0952 1252 144 b 浮充电压一般要高于电动势0 100V c 浮充电压要随温度而调整 因为浮充电流对温度的变化非常敏感 必须根据温度的变化及时调整浮充电压 见表2 表2 不同温度时的浮充电压 25 温度 05101520253035浮充电压 V 2 362 342 322 302 272 252 232 21 40 浮充电压不能选得太高 阀控密封铅酸蓄电池的浮充电压如果选得太高 则会带来如下不良后果 a 容易引起电池出现热失控 b 浮充状态下的阀控密封铅酸蓄电池本身就处于放热过程中 浮充电压如果选得太高 那么会引起下列连锁反应 浮充电压选得太高 浮充电流呈指数关系增大 电池发热量增大 电池温升提高 浮充电流加剧 电池发热量剧增 如此恶性循环下去 必然引起电池出现热失控 c 容易引起电池失