鉛酸電池(VRLA),是一種電極主要由鉛及其氧化物制成,電解液是硫酸溶液的蓄電池。鉛酸電池放電狀態下,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。

1.什么是鉛酸蓄電池

鉛酸蓄電池最明顯的特征是其頂部有可擰開的塑料密封蓋,上面還有通氣孔。這些注液蓋是用來加注純水、檢查電解液和排放氣體之用。按照理論上說,鉛酸蓄電池需要在每次保養時檢查電解液的密度和液面高度,如果有缺少需添加蒸餾水。但隨著蓄電池制造技術的升級,鉛酸蓄電池發展為鉛酸免維護蓄電池和膠體免維護電池,鉛酸蓄電池使用中無需添加電解液或蒸餾水。主要是利用正極產生氧氣可在負極吸收達到氧循環,可防止水分減少。鉛酸水電池大多應用在牽引車、三輪車、汽車起動等,而免維護鉛酸蓄電池應用范圍更廣,包括不間斷電源、電動車動力、電動自行車電池等。鉛酸蓄電池根據應用需要分為恒流放電(如 不間斷電源)和瞬間放電(如 汽車啟動電池)。

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。

什么是鉛酸蓄電池

2.鉛酸蓄電池工作原理

鉛蓄電池內的陽極(PbO?)及陰極(Pb)浸到電解液(稀硫酸)中,兩極間會產生2V的電力,這是根據鉛蓄電池原理,經由充放電,則陰陽極及電解液即會發生如下的變化:

(陽極) (電解液) (陰極)PbO?+2H?SO?+Pb=PbSO?+2H?O+PbSO?(放電反應)。(二氧化鉛) (硫酸) (海綿狀鉛) PbO?中Pb的化合價降低,被還原,負電荷流動;海綿狀鉛中Pb的化合價升高,正電荷流動。

(陽極) (電解液) (陰極)PbSO?+2H?O+PbSO?=PbO?+2H?SO?+Pb (充電反應)(必須在通電條件下)(硫酸鉛) (水) (硫酸鉛) 。

第一個硫酸鉛中鉛的化合價升高,被氧化,正電荷流入正極;第二個硫酸鉛中鉛的化合價降低,被還原,負電荷流入負極。

1、放電中的化學變化 :蓄電池連接外部電路放電時,稀硫酸即會與陰、陽極板上的活性物質產生反應,生成新化合物硫酸鉛。經由放電硫酸成份從電解液中釋出,放電愈久,硫酸濃度愈稀薄。所消耗之成份與放電量成比例,只要測得電解液中的硫酸濃度,亦即測其比重,即可得知放電量或殘余電量。

2、充電中的化學變化:由于放電時在陽極板,陰極板上所產生的硫酸鉛,會在充電時被分解還原成硫酸,鉛及二氧化鉛,因此電池內電解液的濃度逐漸增加,亦即電解液之比重上升,并逐漸回復到放電前的濃度。

這種變化顯示出蓄電池中的活性物質已轉換到可以再度供電的狀態,當兩極的硫酸鉛被轉變成原來的活性物質時,即等于充電結束,而陰極板就產生氫,陽極板則產生氧,充電到最后階段時,電流幾乎都用在水的電解,因而電解液會減少,此時應以純水補充之。

鉛酸蓄電池工作原理

3.鉛酸蓄電池保養方法

1、環境溫度對電池的影響較大。環境溫度過高,會使電池過充電產生氣體,環境溫度過低,則會使電池充電不足,這都會影響電池的使用壽命。因此,一般要求環境溫度在25℃左右,UPS浮充電壓值也是按此溫度來設定的。實際應用時,蓄電池一般在5℃~35℃范圍內進行充電,低于5℃或高于35℃都會大大降低電池的容量、縮短電池的使用壽命。

2、放電深度對電池使用壽命的影響也非常大。電池放電深度越深,其循環使用次數就越少,因此在使用時應避免深度放電。雖然UPS都有電池低電位保護功能,一般單節電池放電至10.5V左右時,UPS就會自動關機。但是,如果UPS處于輕載放電或空載放電的情況下,也會造成電池的深度放電。

3、電池在存放、運輸、安裝過程中,會因自放電而失去部分容量。因此,在安裝后投入使用前,應根據電池的開路電壓判斷電池的剩余容量,然后采用不同的方法對蓄電池進行補充充電。對備用擱置的蓄電池,每3個月應進行一次補充充電??梢酝ㄟ^測量電池開路電壓來判斷電池的好壞。以12V電池為例,若開路電壓高于12.5V,則表示電池儲能還有80%以上,若開路電壓低于12.5V,則應該立刻進行補充充電。若開路電壓低于12V,則表示電池存儲電能不到20%,電池不堪使用。

4、充電電壓。由于UPS電池屬于備用工作方式,市電正常情況下處于充電狀態,只有停電時才會放電。為延長電池的使用壽命,UPS的充電器一般采用恒壓限流的方式控制,電池充滿后即轉為浮充狀態,每節浮充電壓設置為13.6V左右。如果充電電壓過高就會使電池過充電,反之會使電池充電不足。充電電壓異??赡苁怯呻姵嘏渲缅e誤引起,或因充電器故障造成。因此,在安裝電池時,一定要注意電池的規格和數量的正確性,不同規格、不同批號的電池不要混用。外加充電器不要使用劣質充電器,而且安裝時要考慮散熱問題。目前,為進一步提高電池壽命,先進的UPS都采用一種ABM(Advanced Battery Management)三階段智能化電池管理方案,即充電分成初始化充電、浮充電和休息三個階段:第一階段是恒流均衡充電,將電池容量充到90%;第二階段是浮充充電,將電池容量充到100%,然后停止充電;第三階段是自然放電,在這個階段里,電池利用自身的漏電流放電,一直到規定的電壓下限,然后再重復上述的三個階段。這種方式改變了以前那種充滿電后,仍使電池處于一天24h的浮充狀態,因此延長了電池的壽命。

鉛酸蓄電池保養方法