蓄电池原理与应用

蓄电池原理与应用科华测试部2009年07月课程的主要要点蓄电池相关定义、术语介绍（重点介绍）蓄电池的分类与充放电原理（略介绍）蓄电池标准中知识介绍（重点介绍）UPS电池选型（重点介绍）UPS蓄电池使用及其注意事项（略介绍）定义、术语（1）蓄电池能将所获得的电能以化学能的形式储存并能直接把化学能转变为电能的一种化学装置（化学电源）铅酸蓄电池电极主要由铅制成，电解液是是硫酸溶液的一种蓄电池定义、术语（2）密封蓄电池当蓄电池在规定的设计范围内工作时保持密封状态，但当压力超过预定值时，允许气体通过一个可复位或不可复位的压力释放装置逸出充电蓄电池从外电路接受电能，并转化为化学能的工作过程放电蓄电池将化学能转化为电能，并向外电路输出电流的工作过程定义、术语（3）开路电压电池开路状态时正、负极间的电位差标称电压用来鉴别蓄电池类型的适当的电压近似值终止电压规定的放电终止时的电压容量将完全充电状态的电池按一定的放电条件，放电到所规定的终止电压时，能放出的电量用安时(Ah)或瓦时(Wh)表示电池的分类化学电池干电池和液体电池原电池和蓄电池燃料电池太阳能电池

原电池和蓄电池原电池因为它们的电量耗尽后，无法再充电使用，只能丢弃。常见的一次性电池包括碱锰电池、锌锰电池、锂电池、银锌电池、锌空电池、锌汞电池和镁锰电池。蓄电池常见的有铅酸电池、镍镉电池、镍铁电池、镍氢电池、锂离子电池。其优点是循环寿命长，它们可全充放电200次左右，蓄电池的负荷力要比大部分原电池高。UPS电池的重要性UPS（不间断电源）之所以能够在断电后，继续为计算机、基站等设备供电，就是因为它的里面有一种储存电能的装置在起作用，这种储能的装置就是UPS电池。其主要功能是：１当市电正常时，将电能转换成化学能储存在电池内部。２当市电故障时，将化学能转换成电能提供给逆变器或负载。

UPS电池的优劣直接关系到整个UPS系统的可靠性程度，然而蓄电池却又是整个UPS系统中平均无故障时间（MTBF）最短的一种器件。如果用户能够正确使用和维护，就能够延长其使用寿命，反之其使用寿命会显著缩短，蓄电池的种类一般分为铅酸电池、铅酸免维护电池及镍镉电池等。

不同电池的参数对比铅酸蓄电池结构（1）铅酸蓄电池主要结构的成分正极：PbO2负极：Pb电解质溶液：H2SO4隔板：玻璃纤维、硅凝胶

电槽：塑料蓄电池正极⑴正极板的组成正极板是由正极板栅和活性物质（正铅膏）组成，充电状态下为红褐色的二氧化铅（PbO2）⑵作用正极板和负极板以电解液是蓄电池成流反应的主要材料，使用时蓄电池放电，此时正极板与电解液作用，变成硫酸铅和水，放出电能；充电时在外电能的作用下，硫酸铅和水的酸作用生成二氧化铅和硫酸，把电能储存起来蓄电池负极⑴负极板的组成负极板是有负极板栅和负活性物质（铅膏）组成，充电状态下为灰色海绵妆（绒状）铅⑵作用负极板和正极板以及电解液是蓄电池成流反应的主要材料，使用时蓄电池放电，此时负极板与电解液作用，变成硫酸铅和水，放出电能；充电时在外电能的作用下，硫酸铅和水中的酸作用生成绒状铅和硫酸，把电能存储起来。铅酸蓄电池化学反应铅酸蓄电池的两极是Pb和PbO2，电解质溶液是H2SO4总的电池反应是:

放电

Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O

充电铅酸蓄电池充电时化学反应负极反应（接电源负极要发生还原反应要得电子要化合价降低的极。）

PbSO4+2e

=Pb＋SO42-正极反应（接电源正极要发生氧化反应要失电子要化合价升高的极。）PbSO4+2H2O=PbO2+2e-+4H++SO42-铅酸蓄电池充电初期原理铅酸蓄电池放电时化学反应负极反应（活泼金属失电子化合价升高，注意电极反应要连续写到微粒最终的存在形式）：

Pb-2e+SO42-=PbSO4正极反应:PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O

铅酸蓄电池过充时化学反应正极反应

①：2H2O→O2＋4H-＋4e-

（产生的O2负极板上移动）负极反应②2Pb+O2→2PbO(海绵状铅与氧气反应）③PbO＋2H2SO4→2PbSO4+2H2O(PbO与电解液的化学反应）（产生的H2O参与①的反应）铅酸蓄电池过充时化学反应④2PbSO4+4H++4e-→2＋2H2SO4

（产生的H2SO4参与③的反应）

（产生的

Pb参与②的反应）负极总的化学反应式

O2+4H++4e-→2H2O浮充时反应原理充电曲线

Rechargingcharacteristic

蓄电池充放电内阻特性铅酸蓄电池充放电后电解液的变化铅酸蓄电池放电时，电解液中的硫酸不断减少，水逐渐增多，溶液比重下降。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温度和容量的关系例如0.05C放电时，25℃可以放电20小时；-10℃只能放电15小时深度放电后充电特性铅酸蓄电池充电电压要求单体电池浮充电压不能超过2.275V/格在UPS中推荐单节浮充电压为13.625V，确保电池能够充足电？蓄电池的型号命名规则

C10容量蓄电池型号单体电池个数

蓄电池的型号命名规则（例）

100Ah容量密封型阀控式蓄电池固定型6个单体电池(12V)6GFM100国标相关术语解释（1）C10——10h率额定容