蓄電池CONTENT目錄一、蓄電池的作用二、閥控式鉛酸蓄電池的分類三、閥控式鉛酸蓄電池的基本結(jié)構(gòu)四、閥控式密封鉛酸蓄電池的工作原理一、蓄電池的作用1平滑濾波在市電正常時，雖然蓄電池不擔(dān)負(fù)向通信設(shè)備供電的主要任務(wù)；但它與供電主要設(shè)備整流器并聯(lián)運行，能改善整流器的供電質(zhì)量。因為蓄電池內(nèi)阻只有數(shù)十毫歐姆，遠(yuǎn)小于通信負(fù)荷電阻，對低次諧波電流呈現(xiàn)極小阻抗，如圖所示。2備用(包括直流供電系統(tǒng)和UPS系統(tǒng))當(dāng)市電異?；蛟谡髌鞑还ぷ鞯那闆r下，由蓄電池單獨供電，擔(dān)負(fù)起對全部負(fù)載供電的任務(wù)，起到備用作用。3在UPS系統(tǒng)中作后備電源在正常情況下，負(fù)載由市電供應(yīng)，同時將市電整流并對蓄電池補足電量。當(dāng)市電中斷時，逆變器利用蓄電池的儲能，不間斷地將直流電變?yōu)榕c市電同相位的交流電源。4在動力設(shè)備中作啟動電源是汽油或柴油發(fā)電機組的操作電源，啟動過程具有極短的時間以大功率輸出的特點，并在低溫環(huán)境下也能確保大電流放電。二、閥控式鉛酸蓄電池的分類

蓄電池的類別按不同用途和外形結(jié)構(gòu)分有固定式和移動式兩大類。

固定型鉛蓄電池按電池槽結(jié)構(gòu)又分為半密封式及密封式。

按極板結(jié)構(gòu)分為涂膏式(或涂漿式)、化成式(又稱形成式)、半化成式(或半形成式)和玻璃絲管式(或叫管式)等。二、閥控式鉛酸蓄電池的分類

按電解液的不同分為：酸性蓄電池和堿性蓄電池。酸性蓄電池，以酸性水溶液作電解質(zhì)。堿性蓄電池，以堿性水溶液作電解質(zhì)。

按電解液數(shù)量可將鉛酸電池分為貧液式和富液式。密封式電池均為貧液式，半密封池均為富液式。二、閥控式鉛酸蓄電池的分類貧液式電池貧液式電池用超細(xì)玻璃纖維（AGM）作正、負(fù)極板間的隔板（隔膜），它有93%以上的孔隙率，用以實現(xiàn)以下功能：防止正負(fù)極板短路，吸收電解液，讓導(dǎo)電離子暢通，阻擋雜質(zhì)離子擴散，由10%左右的孔隙為正極析出的氧氣擴散到負(fù)極進行復(fù)合提供通道。二、閥控式鉛酸蓄電池的分類貧液式電池采用緊密裝配工藝，隔板緊壓極板表面，可防止極板活性物質(zhì)脫落。由于電解液全部吸附在超細(xì)玻璃纖維隔板和極板中，因此電池內(nèi)沒有流動的電解液。貧液式電池具有自放電小、充電效率高、內(nèi)阻小、氣體復(fù)合率高等特點，是閥控式密封鉛酸蓄電池的主流產(chǎn)品。二、閥控式鉛酸蓄電池的分類膠體（富液）式電池膠體電池采用觸變性二氧化硅凝膠（GEL）吸收電解液。膠體在凝固期間收縮形成微裂紋，裂紋寬與AGM的孔徑在一個數(shù)量級，可為氧氣復(fù)合提供通道。在電池使用初期，電解液膠體不能形成大量微裂紋，氧的復(fù)合效率較低，因此安全閥頻繁開啟，有氣體逸出。二、閥控式鉛酸蓄電池的分類膠體（富液）式電池隨著電池的不斷使用，微裂紋增加，氧的復(fù)合率達(dá)到正常狀態(tài)。膠體電池的隔板是這種電池的專用PVC隔板。膠體電池具有內(nèi)阻大、深放電恢復(fù)特性較好、較高溫度下的使用壽命較長等特點。膠體電池采用富液式非緊密裝配結(jié)構(gòu)。三、閥控式鉛酸蓄電池的基本結(jié)構(gòu)1正負(fù)極板組正極板上的活性物質(zhì)是二氧化鉛(PbO2)，負(fù)極板上的活性物質(zhì)為海綿狀純鉛(Pb)參加電池反應(yīng)的活性物質(zhì)鉛和二氧化鉛是疏松的多孔體，需要固定在載體上。通常，用鉛或鉛鈣合金制成的柵欄片狀物為載體，使活性物質(zhì)固定在其中，這種物體稱之為板柵。它的作用是支撐活性物質(zhì)并傳輸電流。2隔板隔板在蓄電池中是一個酸液儲存器，電解液大部分被吸附在其中，并被均勻地、迅速地分布，而且可以壓縮，并在濕態(tài)和干態(tài)條件下都保持著彈性，以保持導(dǎo)電和適當(dāng)支撐活性物質(zhì)的作用。閥控式鉛酸蓄電池中的隔板材料普遍采用超細(xì)玻璃纖維。2隔板為了使電池有良好的工作特性，隔板還必須與極板緊密保持接觸。它的主要作用有：①吸收電解液。②提供正極析出的氧氣向負(fù)極擴散的通道。③防止正、負(fù)極短路。3電解液鉛蓄電池的電解液是用純凈的濃硫酸與純水配置而成。它與正極和負(fù)極上活性物質(zhì)進行反應(yīng)，實現(xiàn)化學(xué)能和電能之間的轉(zhuǎn)換。4安全閥只允許電池內(nèi)氣壓超過一定值時，釋放出多余氣體后自動關(guān)閉，保持電池內(nèi)部壓力在最佳范圍內(nèi)，同時不允許空氣中的氣體進入電池內(nèi)，以免造成自放電。一種自動開啟和關(guān)閉的排氣閥，具有單向性，內(nèi)有防酸霧墊。5殼體它的材料應(yīng)滿足耐酸腐蝕，抗氧化，機械強度好，硬度大，水氣蒸發(fā)泄漏小，氧氣擴散滲透小等要求。一般采用改良型塑料：如PP，PVC或ABS等材料。蓄電池的外殼是盛裝極板群、隔板和電解液的容器。電池槽由槽殼和槽蓋組成，用于盛裝正負(fù)極板組、電解液及附件等。電池槽材料應(yīng)絕緣、阻燃、不滲漏、不變形。槽殼與槽蓋必須密封，以杜絕電解液或氣體的泄漏。槽蓋上設(shè)有單向安全閥，用于泄放高壓盈余氣體，避免電池槽發(fā)生炸裂。

正、負(fù)極柱也設(shè)在槽蓋上。6電池槽閥控式密封鉛酸蓄電池(VRLA)電池正常使用時保持氣密和液密狀態(tài)。當(dāng)內(nèi)部氣壓超過預(yù)定值時，安全閥自動開啟，釋放氣體；

安全閥的開閥壓應(yīng)是10~35kPa，閉閥壓應(yīng)是3~15kPa。當(dāng)內(nèi)部氣壓降低后，安全閥自動關(guān)閉使電池密封。7安全閥①電池槽、蓋—選用超強阻燃ABS塑料；②提手——便于搬運；③正負(fù)極群—板柵采用特殊的鉛鈣錫鋁四元合金，抗伸延，耐腐蝕，析氫過電位高；④微細(xì)玻璃纖維隔板—優(yōu)選美國AGM隔板；⑤匯流排—耐大電流沖擊；⑥端子—內(nèi)嵌銅芯，使其電阻最小化，極柱密封采用瑞士專利技術(shù)；⑦安全閥—采用歐洲進口閥帽，具有耐酸和良好的彈性恢復(fù)能力。四、閥控式密封鉛酸蓄電池的工作原理蓄電池正極板上的活性物質(zhì)是二氧化鉛(PbO2)，負(fù)極板上的活性物質(zhì)為純鉛(Pb)，電解液由蒸餾水和純硫酸按一定的比例配制而成。因為正負(fù)極板上的活性物質(zhì)的性質(zhì)是不同的，當(dāng)兩種極板放置在同一硫酸溶液中時，各自發(fā)生不同的化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生不同的電極電位。目前廣泛使用的是鉛酸蓄電池，主要是閥控式鉛酸蓄電池。在電池內(nèi)部，正極和負(fù)極通過電解質(zhì)構(gòu)成電池的內(nèi)電路；在電池外部接通兩極導(dǎo)線和負(fù)載構(gòu)成電池的外部電路。四、閥控式密封鉛酸蓄電池的工作原理閥控蓄電池的化學(xué)反應(yīng)原理就是充電時將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能在電池內(nèi)儲存起來，放電時將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能供給外系統(tǒng)。其充電和放電過程是通過化學(xué)反應(yīng)完成的。四、閥控式密封鉛酸蓄電池的工作原理放電過程的化學(xué)反應(yīng):

PbO2+2H2SO4+Pb—PbSO4+2H2O+PbSO4正極硫酸負(fù)極正極水負(fù)極

從上式可以看出，蓄電池在放電過程中，正、負(fù)極板上的活性物質(zhì)都不斷轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徙U(PbSO4)。四、閥控式密封鉛酸蓄電池的工作原理由于硫酸鉛的導(dǎo)電性能比較差，所以放電以后，蓄電池的內(nèi)阻增加。此外，在放電過程中，正極板的二氧化鉛和負(fù)極板的海綿狀鉛與電解液中的硫酸反應(yīng)，生成硫酸鉛，電解液中的硫酸濃度降低；由于電解液中的硫酸(H2SO4)逐漸變成硫酸鉛和水(H2O)，所以電解液的比重逐漸下降，電動勢逐漸降低。至放電終了時，蓄電池的端電壓下降到1.8V左右。蓄電池的內(nèi)部電流是離子流，其方向和正離子(2H+)移動的方向一致。四、閥控式密封鉛酸蓄電池的工作原理充電過程的化學(xué)反應(yīng)

PbSO4+2H2O+PbSO4—PbO2+2H2SO4+Pb

正極水負(fù)極正極硫酸負(fù)極從上式可以看出，充電過程中，正極板上的硫酸鉛(PbSO4)逐漸變?yōu)槎趸U(PbO2)。負(fù)極板上的硫酸鉛逐漸變?yōu)楹＞d狀鉛(Pb)。同時，電解液中的硫酸分子逐漸增加，水分子逐漸減少，因此，電解液的比重逐漸增加，蓄電池的電動勢也逐漸增加。四、閥控式密封鉛酸蓄電池的工作原理充電過程后期，極板上的活性物質(zhì)大部分已經(jīng)還原，如果再繼續(xù)大電流充電，充電電流會起分解水的作用。這時，負(fù)極板上將有大量的氫氣(H2)逸出，正極板上將有大量氧氣(O2)逸出，蓄電池產(chǎn)生劇烈的冒氣。不僅要消耗大量電能，而且由于冒氣過甚，會使極板活性物質(zhì)受沖擊而脫落。所以應(yīng)避免充電終期電流過大，防止因過充電導(dǎo)致水分解而引起電解液的減少，要實現(xiàn)電池的密封。電池密閉設(shè)計的關(guān)鍵解決問題是實現(xiàn)充電過程產(chǎn)生的氧氣能夠迅速與負(fù)極板上充電狀態(tài)下的活物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)變成水，結(jié)果基本沒有水份的損失。四、閥控式密封鉛酸蓄電池的工作原理鉛蓄電池在放電時，兩極活性物質(zhì)與硫酸溶液發(fā)生作用都成硫酸化合物——硫酸鉛(PbSO4)；鉛蓄電池的工作(即充電和放電)原理，可以用“雙硫酸化理論”來說明。雙硫酸化理論的含義是：而充電時，兩個電極上的：PbSO4又分別恢復(fù)為原來的物質(zhì)鉛(Pb)和二氧化鉛(PbO2)，而且這種轉(zhuǎn)化過程是可逆的。四、閥控式密封鉛酸蓄電池的工作原理其總的化學(xué)化應(yīng)方程式為：(正極)(電解液)(負(fù)極)(正極)(電解液)(負(fù)極)

放電PbO2+2H2SO4+Pb≒PbSO4+2H2O+PbSO4