铅酸电池调研报告

1、蓄电池的充放电控制策略1.1蓄电池的充放电曲线通常，铅酸蓄电池在一定电流和温度下进行充电和放电时，都是用曲线来表示电池的端 电压，以及电解液的浓度和温度随时间的变化。这些曲线成为电池的特性曲线。特性曲线因 电池极板种类不同而有差异，在出厂说明书中，厂家均会给出产品充放电曲线。1.1.1放电曲线放电之前活性物质微孔中的流酸浓度与极板外主体溶液浓度相同，电池的开路电压与此 浓度对应。放电一开始，活性物质表面处（包括孔内表面）的硫酸被消耗，酸浓度立即下 降，而硫酸由主体溶液向电极表面的扩散是缓慢的过程，不能立即补偿所消耗的硫酸，故活 性物质表面处的硫酸浓度继续下降，而决定电极电势数值的正是活性物质表

2、面处的硫酸浓 度，结 果导致电池端电压明显下降，见图1-1曲线OE段。图1.1铅酸蓄电池充放电池电压变化 随着活性物质表面处硫酸浓 度的继续下降，与主体溶液之间的浓度差加大，促进了硫酸向电极表面的扩散过程，于是活 性物质表面与微孔内的硫酸得到补充。在一定的电流放电时，在某一段时间内，单位时间消 耗的硫酸量大部分可由扩散的硫酸予以补充，所以活性物质表面处的硫酸浓度变化缓慢，电 池端电压比较稳定。但是由于硫酸被消耗，整体的硫酸浓度下 降，又由于放电过程中活性物 质的消耗，其作用面积不断减少，真实电流密度不断增加，超 电势也不断加大，故放电电压随 着时间还是缓慢的下降，见曲线EFG段。随着放电继续进

3、行，正负极活性物质逐渐转变为硫酸铅，并向活性物质逐渐转变为硫酸 铅，并向活性物质深处扩展。硫酸铅的生成使活性物质的空隙率降低，加剧了硫酸向微孔内 部扩散的困难，硫酸铅的导电性不良，电池内阻增加，这些原因最后导致在放电曲线的G点 后，电池端电压急剧下降，达到所规定的放电终止电压。一般在高倍率、低温条件下放电时，放电终止电压规定得低一些。1）铅酸蓄电池放电速率与终止电压关系表：（环境温度：25。0放电速率0.1C0.2C0.6C3C5C终止电压（V ）1.91.71.61.51.32）松下铅酸蓄电池放电电流与终止电压的关系:1.1.2充电曲线在充电开始时，由于硫酸铅转化为 PbO2和Pb，有h2s

4、o4生成，因此活性物质表面h2so4 浓度迅速增大，电池端电压沿着OA急剧上升，见图1.1。当达到A点后，由于扩散，活性物质表面及微孔内的硫酸浓度不再急剧上升，端电压的上升较为缓慢（ABC）,这样活性物质 逐渐从硫酸铅转化为二氧化铅和铅，活性物质的空隙也逐渐扩大，空隙率增加。随着充电的 进行，逐渐接近电化学反应的终点，即充电曲线的C点。当极板上所存硫酸铅不多，通过硫 酸铅的溶解提供电化学氧化和还原所需的Pb2+极度缺乏时，反应的极化增加，在正极上的副 反应，即析氧过程大约在输入电量70%时优先发生，充电曲线上端电压明显增加，当充入电 量达90%以后，负极上的副反应，即析氢过程发生，这时电池的端

5、电压达到 D点，两极上大 量析出气体，进行水的电解过程，端电压又达到新的稳定值。1.2运行方式 根据使用要求所需电压和电流，可将同型号蓄电池串联、并联或串并联组成蓄电 池组。蓄电池组一般有3种方式运行：充放电制（或称循环使用），定期浮充制和连续浮充制。1.2.1充放电制（循环制）充放电制多用于移动型，小容量便携式蓄电池；如蓄电池车用等；或用于装有两组相同 型号的固定型蓄电池组：一组使用，一组备用；这样使用，因为电池经常进行全充电和全放 电，电池的寿命较短。1.2.2连续浮充制连续浮充制也叫全浮充制。这种运行制度是将蓄电池组和整流器设备并接在负载回路上。 平时用电设备所需电流全部由整流设备供给。

6、蓄电池保持少量的充电电流，并在负载上只起 平滑作用。当市电停电或整流设备出故障时，才启用蓄电池对负荷供电。1.2.3定期浮充制（涓流充电）定期浮充制也叫半浮充制，是一种定期将直流电源设备（如整流器）和蓄电池并联供电 的工作方式。部分时间由蓄电池供电，部分时间由整流设备供电，并补充蓄电池组已放出的 容量及自放电损失的容量。1.3蓄电池的充电充电是蓄电池日常维护管理的重要工作，传统的充电方式可分为恒流充电或 恒压充电及其变形。1.3.1恒流充电充电时自始至终以恒定不变的电流进行充电。恒流充电方式的不足是，开 始充电阶段电流过小，在充电后期充电电流又过大，能耗高，充电效率低。免维护的电池不宜使用此方

7、法。1.3.2恒压充电此法是每只单体电池均以某恒定电压进行充电。因此，充电初期电流相当大，随着充电进行，电流逐渐减小，在充电末期只有很小的电流通过，这样在充电过程中就不必调整电流。 其缺点是：（1）在充电初期，如果蓄电池放电深度过深，充电电流会很大；（2）若充电电压选的过低，后期充电电流又过小，充电时间过长；（3）蓄电池端电压很难补偿，充电过程中 对落后电池的完全充电也很难完成。恒压充电一般应用在电池组电压较低的场合。1.3.3恒压恒流充电为了补救恒压充电的缺点，广泛采用恒压限流的方法。在充电初期先以 0.4CA以下的小 电流充电，当电池电压升至一定时，才开始恒压充电。1.3.4三段式充电bi

8、tten第一阶段：回充电池的90%以上容量 首先限流充电，充电电流规格依客户需求，以所使用 电池的0.07C0.15C进行充电，当电池电压达到14.05V/6cell后，进入第二阶段。第二阶段：会充电池的90%100%的10%容量及均化串联电池容量 保证串联电池组的每一 个电池都充饱。每一周期为：高电压（14.05V14.7V/ 6 cell），充电1min后，再以低电压（13.5V 0.1V/ 6 cell）充电1min，进行360个周期循环后进入第三阶段。第三阶段：维持电池90%以上容量恒定电压(13501V/6 cell )维持电池容量，电池在135V/6cell浮充8星期后 容量仍维持

9、99%以上。1.3.5快速充电两阶段电压充电，先以变化的充电电压充电，此时充电电流较大，当检测到充电电流低 于一定值时，以恒定的电压充电。这种充电方法可以防止过充。1.3.6智能充电智能充电就是动态跟踪电池可接受的充电电流，应用du / dt技术。充电系统由充电电 机和被充 电电池组成二元闭环回路，充电机根据电池的状态确定充电工艺参数，充电电流从 始至终处在 电池的可接受充电电流曲线附近，使电池几乎在无气体析出的条件下充电，做到 既节约用电又 对电池无损伤。对于铅酸蓄电池，在充电后期dU / dt很小。愈是充电完全，dU /dt就愈小，只要确定了 皿值，充电的深度就基本确定。这样来判断终止充电

10、的条件是比较科学的。 dU /dt防止充电过程出现热失控为了杜绝热失控的发生，要采用相应的措施。充电设备应有温度补偿功能或能限流；严格控制安全阀的质量，不可失灵，以使电池内部气体正常排出；蓄电池要设置在通风良好的位置，排列不可过于紧密，单体电池间间距为510mm(1)(2)( 3)松下铅酸蓄电池的充电特性松下蓄电池恒压充电的特性曲线：为佳；3.1松下SLA电池的充电方法和应用充电方法正常充电6小时或以上，恒压控制两阶段恒压控制恒流控制循环使用控制电压：7.25V7.45V/6V 电池14.5V14.9V/12V电池充电初始电流：0.4CA或以下涓流使用控制电压：6.8V 6.9V/6V电池13

11、.6V13.8V/12V 电池充电初始电流最大 0.15CA.浮充使用控制电压：6.8V6 9V/6V电池13.6V13.8V/12V 电池恢复充电充电电流小 于 0.1CA3.1. 1松下铅酸蓄电池充电中的注意事项：在恒压充电中（循环使用）：初始电流必须小于 0.4CA 电流。 在恒压充电中（涓流使用）：初始电流必须小于 0. 1 5CA 。 3.1.2松下铅酸蓄电池充电电压与温度的关系补偿电压与温度的曲线关系浮充电压应一直加在电池端子上，25。时，浮充电压2.23V/cell浮充电压过高或过低对电池的影响如下：长时间过高(过充电)：缩短寿命长时间过低(充电不足)：满足不了负载或者使电池电压

12、不一致，从而使电池组容量下 降，缩短电池寿命；恢复充电恢复充电使用2.23V/cel1充电电压，初始充电电流限制在O.1C 0.25CA ； 温度补偿当温度不是25时，请按每变化1C，以-3mV/ce11进行修正；充电中的注意事项如果充电末期电流超过0.05CA，可能对电池外观和寿命造成永久性损坏，请特别注意 充电电压；充电时间充电时间与电池的放电深度有关，完全充电的时间可以大致估算：当充电电流0.25CA或者更大，充电时间二电池容量/充电初始电流+(35)h；当充电电流025CA以下，充电时间二电池容量/充电初始电流+ ( 6 10)h；(C )充电温度 充电时环境温度范围：0C 40C；充

13、电时最适宜的环境温度：5 C 35C；温度低时，充电可能不完全；温度高时，充电电池可能损毁；4.蓄电池串并联41蓄电池的串联容量不等的蓄电池串联使用时，在放电时，在相同的放电条件下，容量 比较小的蓄电池 其放电深度比较深，其放电结束电压也比较低；在浮充条件下，电池电压低 的蓄电池容量充 不满，因此，容量比较小的蓄电池容量相对进一步减少；如此恶性循环，容量较小的蓄电池 容易过早失效。蓄电池串联成高电压时使用时，由于个别电池容量差异比较大或者使用率比较高，容易 造成个别电池过早失效的情况，为了防止此类情况发生，禁止将不同容量和电压等级的蓄电 池串联使用，禁止将电池组中的个别电池作为其他用途；使用过

14、程中，如果出现电池不均衡 情况时，(12V的各电池单元之间的端电压判别超过1V左右；)应进行均衡充电，以弥补落 后电池的差异。4.2蓄电池的并联 容量相等内阻不等的两组电池，并联恒压充电，当出现恒压低压充电时， 在相同的时间内，两组蓄电池充入的容量是不相等的，因此，等容量但内阻不等的两组电池 并联使用进行低压恒压充电，无法使并联的两组电池同时达到真正的饱和状态。等容量的几组电池不宜长期并联使用。当两组电池并联用低压恒压充电后，由于内阻大 的那组电池出现了负充电，而充电所谓终了后，就有两组电池的不等电动势，艮o r02，U01寸，则Z2 Z10，以上证明当容量相等内阻不等的两组电池放电时，内阻小的电池不仅要对负载放电，而且要对内阻大的电池组充电，无疑在放电初期内，内阻 小的电池组负担加重，另一方面，当放电到两组电池端压相等时，而内阻大的电池也消耗了 内阻较小的电池的容量，由此可见，内阻较大的电池的利用率远不及内阻较小电池的利用率 高。并联电池长时间搁置有增大电池内耗的可能性，若并联两组或多组，电池较长时间不使 用时，这些电池将从两方面耗能，一方面是电池自放电，另一方面，当两组电池并联时就组 成电池内部的放电回路。两组或两组以上的蓄电池长期并联，不但会造成电池的充电不足，还 会造成电池内耗的增加。多组蓄电池组并联时，由于每组蓄电池的内阻可能不一样或者蓄电