鉛酸蓄電池定義
電極主要由鉛及其氧化物制成,電解液是硫酸溶液的一種蓄電池。英語:Lead-acidbattery。放電狀態下,正極主要成分為二氧化鉛,負極主要成分為鉛;充電狀態下,正負極的主要成分均為硫酸鉛。分為排氣式蓄電池和免維護鉛酸電池。
電池主要由管式正極板、負極板、電解液、隔板、電池槽、電池蓋、極柱、注液蓋等組成。排氣式蓄電池的電極是由鉛和鉛的氧化物構成,電解液是硫酸的水溶液。主要優點是電壓穩定、價格便宜;缺點是比能低(即每公斤蓄電池存儲的電能)、使用壽命短和日常維護頻繁。老式普通蓄電池一般壽命在2年左右,而且需定期檢查電解液的高度并添加蒸餾水。不過隨著科技的發展,鉛酸蓄電池的壽命變得更長而且維護也更簡單了。
鉛酸蓄電池分類
1)普通蓄電池;普通蓄電池的極板是由鉛和鉛的氧化物構成,電解液是硫酸的水溶液。它的主要優點是電壓穩定、價格便宜;缺點是比能低(即每公斤蓄電池存儲的電能)、使用壽命短和日常維護頻繁。
2)干荷蓄電池:它的全稱是干式荷電鉛酸蓄電池,它的主要特點是負極板有較高的儲電能力,在完全干燥狀態下,能在兩年內保存所得到的電量,使用時,只需加入電解液,等過20—30分鐘就可使用。
3)免維護蓄電池:免維護蓄電池由于自身結構上的優勢,電解液的消耗量非常小,在使用壽命內基本不需要補充蒸餾水。它還具有耐震、耐高溫、體積小、自放電小的特點。使用壽命一般為普通蓄電池的兩倍。市場上的免維護蓄電池也有兩種:第一種在購買時一次性加電解液以后使用中不需要維護(添加補充液);另一種是電池本身出廠時就已經加好電解液并封死,用戶根本就不能加補充液。
鉛酸電池有2伏,4伏,6伏,8伏,12伏,24伏等系列,容量從200毫安時到3000安時。VRLA電池是基于AGM(吸液玻璃纖維板)技術和鈣柵板的可充電電池,具有優越的大電流放電特性和超長的使用壽命。它在使用中不需加水。
正確的鉛酸蓄電池充電方法
1、確定電池或電池組的額定電壓和額定容量。額定電壓用來確定充電電壓,額定容量用來確定充電電流。
關于電壓:最簡單的辦法是從標簽上讀出來;例如下圖一中顯示的CSB蓄電池的額定電壓就是12V。
如果標簽磨損或者根本沒有標簽,可以從排氣孔或者安全閥的數量上來判斷,排氣孔是位于電池頂端的可以打開或可以開合的圓孔。可以肯定的說,目前所有的鉛酸蓄電池都有排氣孔。每個排氣孔代表一個單元即2V,因此,另一張圖中所示電池的總電壓就是24V,因為它有12個排氣孔。
關于容量:也可以從標簽上讀出來或者算出來;一般來說,標簽上會標明電池的額定電壓,如圖三PNP電池即標明為65Ah,但UPS電池通常是以W來表示的,如圖一即顯示34W,對這類電池,容量的簡便的計算方法是瓦數除以四,即8.5Ah;但遇到像圖二這種,就沒辦法了,只能根據體積或者重要來估計了,而且誤差較大,一般來說,12V100Ah的AGM電池重30~35千克,所以,圖二的蓄電池如果重500千克,可以算出來它的容量大約為700Ah。
2、如果你只需要使用該文所介紹的方法充一次電,該步驟可以跳過;如果你需要長期使用,建議認真執行這一步,即確定蓄電池100%充滿電時的開路電壓,行業術語叫100%SOC(stageofcharge,荷電狀態)時的OCV(opencircuitvoltage,開路電壓)。
得知該數值的方法有多種:
一,使用直流電壓表測量充滿電后并已經靜置一小時以上的電池的電壓,直接得到;
二,從文件中獲取;該數值不會印在電池標簽上,但通常可以從廠商的操作指導或者MSDS中得到;
三,對于富液電池,也可以通過測試充滿電時的電池的電解液的密度而獲得;方法是OCV=SG+0.84,例如,電解液的密度是1.35g/mL,則電池的開路電壓OCV=1.35+0.84=2.19V,如下圖所示。
獲得電池充滿電時的電壓很重要,可以用來檢驗電池是否充滿電、確定電池的帶電量或者說放電深度等。
3、確定充電電壓。
充電電壓分為浮充電壓、均充電壓、快充電壓等。一般來說,浮充電壓為日常浮充使用,最低;均充為放電后再充電時使用,較高;快充為應急場景下迅速充滿電的電壓,最高,不常用。
本文中所說的充電電壓為均充電壓。
有的蓄電池的標簽上會標明充電電壓,而且會分為浮充和均充,例如上圖一中所示,浮充電壓為13.5V~13.8V,均充電壓為14.4V~15.0V;這樣就比較簡單了,直接使用均充電壓充電即可,可以選用比較安全的中間值或最小值。均充電壓的最高值可以認為是快充電壓,通常認為對電池有一定的傷害。
如果電池上沒有標出充電電壓,可以根據電池充滿電時的開路電壓OCV估算合理的均充電壓,一般來說,12V蓄電池充滿電時的開路電壓加1~1.5V為合理的均充電壓。其它額定電壓的電池以此類推。
如果不知道電池充滿電時的開路電壓,可以偶爾以2.4VPC的電壓進行盲充,但比較難以判斷電池何時充滿,可能會有過充電,對電池造成一定的傷害。所謂2.4VPC,即2.4V/cell,每個單元2.4V,如果是12個單元,如上圖二所示,則均充電壓可以為28.8V
4、確定充電電流。
充電電流和電池的額定容量有關。一般為0.1C~0.4C,即額定容量的十分之一到十分之四。
如果是100Ah的電池,則為10A~40A。可以通過直流電流表即鉗形表進行測量。
當然了,目前市場上有些技術先進的廠家采用薄極板技術,已經將充電電流提高至1C了,即數值上等于額定容量。這種大電流充電方法將大大縮短充電時間,只是這類高端電池還不夠普及,本文中仍然采用常用的0.1C~0.4C法。
5、接線。這就不多說了,充電機的正極接電池正極,充電機的負極接電池負極,然后再接通充電機和市電,最后開機充電。
值得多說一句的是,對于多節電池的充電方法,我推薦并聯充電。因為并聯充電可以提高電池的一致性,而且低壓充電也比較安全。
需要說明的是,并聯充電時,接線要采用對角線法以提高電流分流的一致性。所謂對角線接法,示意圖如下。
6、確定充電時間,或者說何時停止充電。
如果不是盲充或者說以過高的電壓進行充電,充電電流是隨著充電的進行而減小的。
如果以廠家推薦的均充電壓進行充電,一般來說,充電電流降至0.03C時可以認為已經充滿電。例如,100Ah的電池,如果采用廠商推薦的電壓,則當充電電流小于3A時即可認為基本充滿電了。
或者,以充進所需電量的1.2倍所需要的時間為充電時間。例如,一節100Ah的電池,完全放電狀態,則需要充進100Ah才充滿;1.2倍即120Ah;如果充電電流是0.15C即15A,那么,120÷15=8小時就差不多可以充滿電了。
7、確定是否充滿了。
如果有必要的話,可以進行這一步。方法是,充電完成后,斷開所有線路,放置一小時以上,然后測量電池電壓。可以和標準曲線對比來判斷是否已經充滿。
下圖是某廠商的開路電壓和荷電狀態的對比圖: