蓄电池 蓄电池（通信电源课件）

蓄电池CONTENT目录一、蓄电池的作用二、阀控式铅酸蓄电池的分类三、阀控式铅酸蓄电池的基本结构四、阀控式密封铅酸蓄电池的工作原理一、蓄电池的作用1平滑滤波在市电正常时，虽然蓄电池不担负向通信设备供电的主要任务；但它与供电主要设备整流器并联运行，能改善整流器的供电质量。因为蓄电池内阻只有数十毫欧姆，远小于通信负荷电阻，对低次谐波电流呈现极小阻抗，如图所示。2备用(包括直流供电系统和UPS系统)当市电异常或在整流器不工作的情况下，由蓄电池单独供电，担负起对全部负载供电的任务，起到备用作用。3在UPS系统中作后备电源在正常情况下，负载由市电供应，同时将市电整流并对蓄电池补足电量。当市电中断时，逆变器利用蓄电池的储能，不间断地将直流电变为与市电同相位的交流电源。4在动力设备中作启动电源是汽油或柴油发电机组的操作电源，启动过程具有极短的时间以大功率输出的特点，并在低温环境下也能确保大电流放电。二、阀控式铅酸蓄电池的分类

蓄电池的类别按不同用途和外形结构分有固定式和移动式两大类。

固定型铅蓄电池按电池槽结构又分为半密封式及密封式。

按极板结构分为涂膏式(或涂浆式)、化成式(又称形成式)、半化成式(或半形成式)和玻璃丝管式(或叫管式)等。二、阀控式铅酸蓄电池的分类

按电解液的不同分为：酸性蓄电池和碱性蓄电池。酸性蓄电池，以酸性水溶液作电解质。碱性蓄电池，以碱性水溶液作电解质。

按电解液数量可将铅酸电池分为贫液式和富液式。密封式电池均为贫液式，半密封池均为富液式。二、阀控式铅酸蓄电池的分类贫液式电池贫液式电池用超细玻璃纤维（AGM）作正、负极板间的隔板（隔膜），它有93%以上的孔隙率，用以实现以下功能：防止正负极板短路，吸收电解液，让导电离子畅通，阻挡杂质离子扩散，由10%左右的孔隙为正极析出的氧气扩散到负极进行复合提供通道。二、阀控式铅酸蓄电池的分类贫液式电池采用紧密装配工艺，隔板紧压极板表面，可防止极板活性物质脱落。由于电解液全部吸附在超细玻璃纤维隔板和极板中，因此电池内没有流动的电解液。贫液式电池具有自放电小、充电效率高、内阻小、气体复合率高等特点，是阀控式密封铅酸蓄电池的主流产品。二、阀控式铅酸蓄电池的分类胶体（富液）式电池胶体电池采用触变性二氧化硅凝胶（GEL）吸收电解液。胶体在凝固期间收缩形成微裂纹，裂纹宽与AGM的孔径在一个数量级，可为氧气复合提供通道。在电池使用初期，电解液胶体不能形成大量微裂纹，氧的复合效率较低，因此安全阀频繁开启，有气体逸出。二、阀控式铅酸蓄电池的分类胶体（富液）式电池随着电池的不断使用，微裂纹增加，氧的复合率达到正常状态。胶体电池的隔板是这种电池的专用PVC隔板。胶体电池具有内阻大、深放电恢复特性较好、较高温度下的使用寿命较长等特点。胶体电池采用富液式非紧密装配结构。三、阀控式铅酸蓄电池的基本结构1正负极板组正极板上的活性物质是二氧化铅(PbO2)，负极板上的活性物质为海绵状纯铅(Pb)参加电池反应的活性物质铅和二氧化铅是疏松的多孔体，需要固定在载体上。通常，用铅或铅钙合金制成的栅栏片状物为载体，使活性物质固定在其中，这种物体称之为板栅。它的作用是支撑活性物质并传输电流。2隔板隔板在蓄电池中是一个酸液储存器，电解液大部分被吸附在其中，并被均匀地、迅速地分布，而且可以压缩，并在湿态和干态条件下都保持着弹性，以保持导电和适当支撑活性物质的作用。阀控式铅酸蓄电池中的隔板材料普遍采用超细玻璃纤维。2隔板为了使电池有良好的工作特性，隔板还必须与极板紧密保持接触。它的主要作用有：①吸收电解液。②提供正极析出的氧气向负极扩散的通道。③防止正、负极短路。3电解液铅蓄电池的电解液是用纯净的浓硫酸与纯水配置而成。它与正极和负极上活性物质进行反应，实现化学能和电能之间的转换。4安全阀只允许电池内气压超过一定值时，释放出多余气体后自动关闭，保持电池内部压力在最佳范围内，同时不允许空气中的气体进入电池内，以免造成自放电。一种自动开启和关闭的排气阀，具有单向性，内有防酸雾垫。5壳体它的材料应满足耐酸腐蚀，抗氧化，机械强度好，硬度大，水气蒸发泄漏小，氧气扩散渗透小等要求。一般采用改良型塑料：如PP，PVC或ABS等材料。蓄电池的外壳是盛装极板群、隔板和电解液的容器。电池槽由槽壳和槽盖组成，用于盛装正负极板组、电解液及附件等。电池槽材料应绝缘、阻燃、不渗漏、不变形。槽壳与槽盖必须密封，以杜绝电解液或气体的泄漏。槽盖上设有单向安全阀，用于泄放高压盈余气体，避免电池槽发生炸裂。

正、负极柱也设在槽盖上。6电池槽阀控式密封铅酸蓄电池(VRLA)电池正常使用时保持气密和液密状态。当内部气压超过预定值时，安全阀自动开启，释放气体；

安全阀的开阀压应是10~35kPa，闭阀压应是3~15kPa。当内部气压降低后，安全阀自动关闭使电池密封。7安全阀①电池槽、盖—选用超强阻燃ABS塑料；②提手——便于搬运；③正负极群—板栅采用特殊的铅钙锡铝四元合金，抗伸延，耐腐蚀，析氢过电位高；④微细玻璃纤维隔板—优选美国AGM隔板；⑤汇流排—耐大电流冲击；⑥端子—内嵌铜芯，使其电阻最小化，极柱密封采用瑞士专利技术；⑦安全阀—采用欧洲进口阀帽，具有耐酸和良好的弹性恢复能力。四、阀控式密封铅酸蓄电池的工作原理蓄电池正极板上的活性物质是二氧化铅(PbO2)，负极板上的活性物质为纯铅(Pb)，电解液由蒸馏水和纯硫酸按一定的比例配制而成。因为正负极板上的活性物质的性质是不同的，当两种极板放置在同一硫酸溶液中时，各自发生不同的化学反应而产生不同的电极电位。目前广泛使用的是铅酸蓄电池，主要是阀控式铅酸蓄电池。在电池内部，正极和负极通过电解质构成电池的内电路；在电池外部接通两极导线和负载构成电池的外部电路。四、阀控式密封铅酸蓄电池的工作原理阀控蓄电池的化学反应原理就是充电时将电能转化成化学能在电池内储存起来，放电时将化学能转化成电能供给外系统。其充电和放电过程是通过化学反应完成的。四、阀控式密封铅酸蓄电池的工作原理放电过程的化学反应:

PbO2+2H2SO4+Pb—PbSO4+2H2O+PbSO4正极硫酸负极正极水负极

从上式可以看出，蓄电池在放电过程中，正、负极板上的活性物质都不断转变为硫酸铅(PbSO4)。四、阀控式密封铅酸蓄电池的工作原理由于硫酸铅的导电性能比较差，所以放电以后，蓄电池的内阻增加。此外，在放电过程中，正极板的二氧化铅和负极板的海绵状铅与电解液中的硫酸反应，生成硫酸铅，电解液中的硫酸浓度降低；由于电解液中的硫酸(H2SO4)逐渐变成硫酸铅和水(H2O)，所以电解液的比重逐渐下降，电动势逐渐降低。至放电终了时，蓄电池的端电压下降到1.8V左右。蓄电池的内部电流是离子流，其方向和正离子(2H+)移动的方向一致。四、阀控式密封铅酸蓄电池的工作原理充电过程的化学反应

PbSO4+2H2O+PbSO4—PbO2+2H2SO4+Pb

正极水负极正极硫酸负极从上式可以看出，充电过程中，正极板上的硫酸铅(PbSO4)逐渐变为二氧化铅(PbO2)。负极板上的硫酸铅逐渐变为海绵状铅(Pb)。同时，电解液中的硫酸分子逐渐增加，水分子逐渐减少，因此，电解液的比重逐渐增加，蓄电池的电动势也逐渐增加。四、阀控式密封铅酸蓄电池的工作原理充电过程后期，极板上的活性物质大部分已经还原，如果再继续大电流充电，充电电流会起分解水的作用。这时，负极板上将有大量的氢气(H2)逸出，正极板上将有大量氧气(O2)逸出，蓄电池产生剧烈的冒气。不仅要消耗大量电能，而且由于冒气过甚，会使极板活性物质受冲击而脱落。所以应避免充电终期电流过大，防止因过充电导致水分解而引起电解液的减少，要实现电池的密封。电池密闭设计的关键解决问题是实现充电过程产生的氧气能够迅速与负极板上充电状态下的活物质发生反应变成水，结果基本没有水份的损失。四、阀控式密封铅酸蓄电池的工作原理铅蓄电池在放电时，两极活性物质与硫酸溶液发生作用都成硫酸化合物——硫酸铅(PbSO4)；铅蓄电池的工作(即充电和放电)原理，可以用“双硫酸化理论”来说明。双硫酸化理论的含义是：而充电时，两个电极上的：PbSO4又分别恢复为原来的物质铅(Pb)和二氧化铅(PbO2)，而且这种转化过程是可逆的。四、阀控式密封铅酸蓄电池的工作原理其总的化学化应方程式为：(正极)(电解液)(负极)(正极)(电解液)(负极)

放电PbO2+2H2SO4+Pb≒PbSO4+2H2O+PbSO4