电池基础与蓄电池内部结构概述

电池基础提纲1.蓄电池的基本概念和特性

2.蓄电池的安装3.蓄电池的运行

4.蓄电池的维护5.常见问题分析蓄电池基本概念和特性

1、蓄电池的容量的概念蓄电池在一定条件下所能给出的电量称为蓄电池的容量，通常以符号C表示。它等于放电电流（A）与放电时间（h）的乘积，常用的单位是安培小时，简称安时（Ah）。我们通常比较关心的是蓄电池的额定容量和实际容量，额定容量是指按照国际或国家及相关部门颁布的标准，保证蓄电池在一定放电条件下应该放出的最低限度的容量。实际容量是指蓄电池在一定放电条件下实际能输出的容量。C10:10小时放电电池的容量（单位：AH）蓄电池基本概念和特性2、蓄电池保存特性充满电的蓄电池如果放置没有使用，会因为蓄电池内部的自放电而损失一部分容量。蓄电池制造工艺的改善，可以使蓄电池的自放电明显得到抑制，但是，随着蓄电池贮存环境温度越高、贮存时间越长，蓄电池的容量损失就越大。因此，长期保存蓄电池时，应该尽量避免高温场所。同时建议，长期保存蓄电池时，应定期对其进行补充电。蓄电池的保存时间最长为6个月，否则必须进行充电。

蓄电池基本概念和特性3、蓄电池容量特性蓄电池的容量与放电电流、环境温度和放电终止电压有密切的关系。通常情况下，对于一个给定的蓄电池，必须指明其环境温度、放电电流和放电终止电压时，才能真实反映其实际的放电容量。对于它们的关系，我们总结为：放电容量与放电电流的关系：放电电流越小放电容量越大，放电电流越大放电容量越小。放电容量与环境温度的关系：在正常的使用温度范围内：温度越高放电容量越大；温度越低放电量越小。放电容量与终止电压的关系：在同一放电速率下，蓄电池放电终止电压越低，放电容量越大；蓄电池放电终止电压越高，放电容量越小。提纲1.蓄电池的基本概念和特性

2.蓄电池的安装3.蓄电池的运行

4.蓄电池的维护5.常见问题分析蓄电池的安装1、开箱及检查

检查：蓄电池外观——无损伤；

点验：配件——齐全；

参阅：安装图、注意事项。蓄电池的安装2、安装注意事项a．

将蓄电池固定好，避免受振动和冲击。b．蓄电池的端子处着力，会使密封部位发生裂纹，所以绝对不要抬动端子搬运。c．由于蓄电池在充电或存放过程中会产生易燃性气体（氢气），所以不要把蓄电池放置在有火花发生的地方（开关、保险丝等）。d．不要使用密闭容器和具有积存易燃气体构造的容器盛装蓄电池。e．把蓄电池放入设备内使用时，为防止蓄电池的温度上升，最好把蓄电池设置在机器的最下部，另外，避免蓄电池接触机器的内壁或相互接触。f．不要将蓄电池放置在发热物体旁边（如变压器等）。g．将金属安装工具（如板手）用绝缘胶带包裹，进行绝缘处理；h．先进行蓄电池之间的连接，然后再将蓄电池组与充电器或负载连接；蓄电池的安装

i.多组蓄电池并联时，遵循先串联后并联的接线方式；为保证较好的散热条件，各列蓄电池需保持5mm～10mm左右间距；j．连接前后，在蓄电池极柱表面敷涂适量防锈剂蓄电池安装完毕，测量蓄电池组总电压无误后，方可加载上电。（蓄电池的上电注意事项，一组电池和两组电池上电的方法）

k.阀控电池正常时无气体逸出，但在严重过充时，也可能有氧气和氢气排到大气中，故蓄电池室要有通风设施，蓄电池柜也要有良好的通风，布置在主控室或电源室时，也要有较好的通风条件。

L.电池应通过连接端子板与电缆连接，不应采取电缆直接与蓄电池连接线柱连接。

m.电池连接的螺栓每年需重新拧紧一次，过松会加大电能消耗，增加电池内阻、电极温度升高，导致电池容量损失，严重时会引发火灾。提纲1.蓄电池的基本概念和特性

2.蓄电池的安装3.蓄电池的运行

4.蓄电池的维护5.常见问题分析蓄电池的运行1、浮充电压2、浮充电压温度补偿系数3、充电电流4、蓄电池保护电压5、均衡充电6、补充充电蓄电池的运行1、浮充电压我司蓄电池要求在25℃时单体蓄电池的浮充电压按下表设置，蓄电池组浮充总电压为单体电压X蓄电池只数。蓄电池组浮充电压过高或过低都会影响其使用寿命。

设置范围默认值T2V系列2.200-2.300V2.230V/cellT12V系列2.200-2.300V2.250V/cellU12V系列2.200-2.300V2.270V/cellH12V系列2.200-2.300V2.270V/cellFa狭长型系列2.200-2.300V2.270V/cell蓄电池的运行

2、浮充电压温补系数蓄电池浮充电压计算公式：V＝V0－(T–T0)·ρ1 当温度小于40℃V＝V0－(40–T0)·ρ1－(T–40)·ρ2当温度大于40℃其中：变量解释

V

进行温度补偿后的蓄电池电压T蓄电池环境温度V0浮充电压（默认为25℃）T0温补中心点（默认为25℃）ρ1、ρ2浮充温补系数（温补系数默认值ρ1为3mV/cell/℃、ρ2为1mV/cell/℃）蓄电池的运行3、充电电流一般不大于0.25C10A

(C10为额定容量)。蓄电池的运行4、蓄电池的保护电压当蓄电池放电至某一电压设置值时，电源系统将停止蓄电池放电，以避免蓄电池深度放电。此电压设定值称作蓄电池保护电压。蓄电池保护电压设置应按下述表格确定整组蓄电池的保护电压后进行设定。蓄电池保护电压默认设置放电电流小于0.05C100.05C10～0.1C100.1C10～0.25C100.25C10～0.65C10大于0.65C10蓄电池保护下电电压默认值1.90V/cell1.85V/cell1.80V/cell1.75V/cell1.70V/cell放电电流0.05C10～0.1C10蓄电池保护电压的设置根据不同的保修年限和市电供电的分类来设置蓄电池保护电压，避免蓄电池深度放电或过放电对蓄电池的伤害，保护蓄电池。蓄电池的运行5、均衡充电每隔2－3个月进行1次均衡充电，充电电压为2.4V/cell，充电时间18小时左右；通常我们取2.35V/cell×24=56.4V

蓄电池的运行6、补充充电如蓄电池因贮存或其他原因开路放置时间过长，须提高电压补充电，方法如下：贮存温度贮存时间充电电压充电时间备注≤25℃≥4个月2.27V/cell24小时如充电时环境温度不高于25℃，可充电24小时30±5℃≥3个月2.27V/cell20小时40±5℃≥2个月2.27V/cell16小时≥45℃不宜贮存，尽快使用。注意：1)如蓄电池存放时间和温度未达以上条件，补充电仍可按2.27V/cell的电压，充电24小时；2)蓄电池组开路存放时间应尽可能短并尽快投入使用。提纲1.蓄电池的基本概念和特性

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4.蓄电池的维护5.常见问题分析蓄电池的维护1、月度检查内容2、季度检查内容3、年度检查内容蓄电池的维护1、月度检查内容每月完成下列检查：－保持蓄电池房清洁卫生。－测量和记录蓄电池房内环境温度。－逐个检查蓄电池的清洁度、端子的损伤及发热痕迹、外壳及盖的损坏或过热痕迹。－测量和记录蓄电池系统的总电压、浮充电流。蓄电池的维护2、季度检查内容每季度需要完成下列检查：－重复各项月度检查。－保证蓄电池房清洁，无垃圾及光照良好。－保证所有应用的安全设备无缺并功能正常，特别是蓄电池管理参数设置是否正常。－测量和记录蓄电池房内空气温度。－目视检查蓄电池：a.清洁度b.端子的损坏或发热痕迹c.外壳或盖的损坏d.过热痕迹蓄电池的维护－在蓄电池上测量和记录蓄电池系统浮充电压和均充电压。－在蓄电池上测量和记录单只蓄电池浮充电压和均充电压。－测量蓄电池每个极性对地的直流电压以探测接地故障。－若有可能，测量和记录蓄电池系统直流和交流浮充电流。－测量和记录蓄电池控制设备的温度。探测蓄电池侧面中心部位或蓄电池负极端子的温度。－测量和记录各在线蓄电池的浮充电压。若经过温度校正有两只以上蓄电池电压低于2.18V,蓄电池组需进行均衡充电，如问题仍然存在，继续进行蓄电池年检乃至三年维护中的项目检查。以上方法均失效，请与本公司用户服务中心联系。蓄电池的维护3、年度检查内容－重复季度所有保养、检查。－测量和记录各单只蓄电池的内阻以分析个别蓄电池发展趋势和探测个别蓄电池与正常蓄电池之间异常情况。－每年检查连接部分是否有松动，并重新拧紧一次。－每年蓄电池组以实际负荷进行一次核对性放电试验,放出额定容量的30％～40％。提纲1.蓄电池的基本概念和特性

2.蓄电池的安装3.蓄电池的运行

4.蓄电池的维护5.常见问题分析电池常见问题(1)–浮充压差大新安装的电池浮充压差大，会影响电池的使用吗

?电池的浮充电压和电池酸液饱和度有较大关系

电池在使用初期，硫酸饱和度较高，气体复合效率低，气体析出速度和复合速度没有达到平衡状态，所以浮充电压不是很稳定，导致在使用初期压差比较大。

运行一端时间后饱和度略微会下降，逐渐趋向于平衡状态，这时电池浮充电压也会趋向于均匀。一般这个过渡时间在3～6个月。

只要同一电池组中各单体电池的浮充电压在运行过程存在收敛趋势，新安装电池即使存在浮充压差过大（最高与最低超过100mV）现象，电池组的性能也没有影响。电池常见问题(2)–浮充电压不均匀电池在长期浮充运行中，电池浮充电压不均的影响因素有哪些？

停电频繁，充电不足

环境温度影响

落后电池影响

不同类型电池混用及新旧电池混用

充电设备设置的浮充电压偏低

生产控制

充放电制度

电池常见问题(3)–造成落后电池的原因电池内部微短路造成

-铅渣短路、隔板枝晶短路、隔板破损短路

-电池开路静置30min后测量开路电压进行判定，如果电池开路电压低于2.10V，极有可能是微短路造成。电解液杂质含量高

-Fe离子、Mn离子和有机物Cl离子会造成电池容量不足

负极硫酸盐化

-电池深度放电后长时间未能充电或过放电时，电池负极易产生硫酸盐化

-判定电池是否出现硫酸盐化可以看电池放电时电压下降很快而充电时电压上升很快，这个是硫酸盐化的一个表征

电池正极失效

-不正常的循环方式导致正极失效

电池常见问题(4)–如何判断落后电池落后类型判定方法备注微短路造成的落后电池电池浮充电压往往低于2.15V

将整个回路与设备断开，静置15min后测量开路电压，开路电压低于2.10V

断开市电，电池进行供电，测量电池电压，电压下降速度比其它电池明显快。

负极硫酸盐化电池放电电压下降较快，而充电时电压上升较快。

电池正极失效浮充电压在2.15V～2.20V之间

断开市电，电池进行供电，测量电池电压，电压放电电压比其它电池电压低50～100mv左右。

电池常见问题(5)–

“白色析晶”现象1――安全阀2――盖片3――阀座电池在浮充使用过程中，当电池的内部气压达到安全阀的开阀压力时，安全阀阀帽会自动打开，让气体溢出。电池析气的速率与环境温度有较大关系，当夏季温度较高时，电池析气速率也会加快，对于刚投入使用不久的新电池来讲其内部酸液饱和度较大，在气体析出的同时会有少量的酸液随着气体一起析出。带出的酸液会在阀座凹陷处冷凝成小酸滴，小液滴会沿着阀座壁往上爬酸，最终从盖片的出气口出溢出。溢出的酸液和空气接触，生成白色的硫酸盐结晶，即我们所看到的“白色析晶”现象。该现象对于电池的性能来讲不会产生大的影响，主要是会影响外观，只要将白色析晶清除即可。但如白色析晶频繁发生，可能造成阀体出气口发生堵塞问题，严重时甚至会腐蚀电池连接件，建议通知厂家给予解决电池常见问题(6)–电池漏液漏液类型现象原因分析槽盖漏液槽盖漏液多在卧放电池发生，槽其现象是沿着槽盖密封面会有液体溢出，严重时会形成液滴滴落到地面或铁架上，腐蚀地面和铁架。目前槽盖有胶封和热封两种方式。对于胶封来讲，胶老化、裂缝以及胶层薄都会造成漏液现象。热封的质量相对胶封来讲会可靠些，但热封面质量不合格也会导致漏液情况发生。极柱漏液极柱四周有白色晶体,色胶表面明显发黑腐蚀,有硫酸液滴，极柱铜芯发绿。极柱漏液是由于极柱密封性能不可靠造成的。关于极柱四周白色结晶物质有时候不一定是极柱漏液所致，如果电池表面残酸没有清理干净，也会出现此类现象，安全阀漏液安全阀漏液也多发生在卧放情况下，阀口处有明显的酸液溢出，严重时会留下滴落到地面。安全阀是电池内部和外界沟通的路径，引起安全阀漏液的可能因素是安全阀失效，始终处于开发状态，另一个原因是阀体于槽盖之间密封不可靠，当卧放时酸液会沿着缝隙处流出。备注：由于搬运和安装过程中的碰撞导致的电池壳体破裂也会出现漏液情况。对阀体和极柱出现的假漏液现象需关注，二者的区别是假漏液是由于残酸或气体析出带出的微量酸液造成的白色结晶，不会呈液状物留出，且电池性能无影响。电池常见问题(6)–电池漏液电池常见问题(7)–放不出电整个回路处于断路状态-连结条腐蚀断裂和端子腐蚀断裂-连结条松动整个回路中有3只以上失效电池-电池内部微短路-负极汇流排腐蚀-电池严重失水-铅膏软化脱落电池安装时出现正负极接反现象-正极过放转化为负极，而负极过放转化为正极-正负极铅膏配方和膏量配比不一样，转化得到的物质不具有活性，无法进行正常放电。电池常见问题(8)–电池鼓胀电池内部气体无法析出

-安全阀开阀压力太大，造成电池内部压力过大-安全阀盖片的出气孔被堵塞，安全阀打开但气体仍无法析出热失控

-热失控---蓄电池在恒压充电时，充电电流和电池温度发生一种累积性的增强作用，并逐步损坏蓄电池。-热失控的时候，电池壳体材料变软，很易造成电池的鼓胀。

电池过充

-电池在过充的情况下，气体析出速率加快，但气体内部复合有限，安全阀打开析出的速率没有产生的速率大，引起内部气压逐渐增大-整组电池中有几只短路或反接电池，在恒压充电过程中，其它电池分配的电压就较高，以造成电池长期处于过充状态

电池常见问题(9)–

PCLPCL-PrematureCapacityLoss(早期容量损失)是一种由于外界的使用环境条件，主要是交流停电频繁，电池频繁放电造成电池早期容量损失，使用1～2年甚至几个月就出现备电时间严重减少，电池放电容量只有额定容量的10％～30％左右，无法满足用户需求。

PCL的主要特征市电停电频繁，每周停电均在3次以上，停电时间在1h～20h不等电池备电时间缩短，电池出现容量衰减现象。对电池进行容量检测，不少电池容量只有额定容量的10％～30%；失效电池开路和均浮充电压均正常；电池管理参数基本正常，机房环境良好，部分配备空调电池容量配备正常，基本无配备容量过小现象，电池放电深度在10％～40%之间均有发电记录，但由于停电过于频繁，大多数网点无法及时进行发电，电池存在充电不足现象电池使用时间不长，大部分在一年左右无漏液、鼓胀、短路等现象电池做放电测试时，放出10-30%的容量后，部分电池电压下降到1V直至0V，更换该部分电池后，容量仍然低于50%部分电池整组电池一致性好，放电时单体电压同时很快下降PCL理论分析从解剖情况看，电池正极极板有异常情况。

容量衰减主要是由于正极的失效而引起的。正极失效的表象是铅膏存在轻微的软化现象，关于该种失效目前有种提法叫可逆早期容量损失，其理论依据是“球状聚集模型”（AOS），该理论认为早期容量损失是由于铅酸电池在循环过程中，正、负极活性物质经历了可逆的溶解再沉积过程，改变了多孔二氧化铅电极的结构。原来的结构被改变，新的结构则由上一次的使用条件所决定。尤其对二氧化铅电极，这可能会引起表观体积的增加，改变颗粒和孔尺寸的分布。活性物质发生软化甚至脱落，最终形成珊瑚状的结构。在靠近板栅筋条区域的活性物质结构和分布不均，导致容量衰减。

“AOS模型”理论认为早期容量损失是可逆的，可以通过一些特殊的方式对衰减的部分容量进行恢复。

PLC恢复方法小电流放电恢复法使用小电流对故障电池完全放电到0V为止，恢复电池极板原来的晶体结构，恢复容量。可以到当地电子市场购买金属电阻（阻值小、功率较大，需要考虑阻值和功率已经放电时散热），采用0.01C10A放电至0V，放电时调整几次电阻，使放电电流基本保持0.01C10A，然后采用2.4V/单体恒压限流0.2C10A充电48h后进行10hr容量测试。如果效果不明显则重新按上述方式再做一次。该办法经在OEM厂实验和印尼现场实验，恢复效果非常好，基本在一次放电后电池容量恢复到90%以上。现场维护常见问题处理表序号常见问题处理方式1浮充压差大1、

检查设备电池参数设置是否正确。对于停电较频繁的网点参数设置可参考2、

将整组电池中浮充电压低于2.18V的电池更换为新电池，注意新旧电池生产日期不要超过半年。如果整组中有1/3的电池低于2.18V则需整组更换。3、

更换后需进行一次100%深度的放电，此效果比较明显。2电池无法正常放电1、

检查整个回路连结情况，确保无连结条松落、腐蚀断，电池极性正常。2、

检查电池外观是否有漏液、鼓胀、破裂现象。3、

如上述情况无异常，则测量电池静置30min后的开路电压，若有低于2.10V的电池则需更换。3电池安装出现反极、破裂检查中发现电池破损和反极的必须进行更换。4电池极柱、安全阀口出现白色晶体经检查为假漏液的，可以用蘸肥皂水的软布将表面的白色晶体擦净，然后用干软布擦干。为了便于操作也可以直接用干软布擦净。注意不要将阀口的出气孔堵塞。5电池漏液对于判定为漏液的电池需进行更换，并对腐蚀的铁架和地面进行处理。6电池鼓肚或爆裂鼓胀严重的需立即进行更换。对于轻微鼓肚的电池可以进行如下处理（侧壁鼓肚总尺寸在3mm～10mm）：1、

检查电池安全阀盖片上的出气口是否被堵塞，如果被堵塞，需更换盖片或将堵塞物清理干净。我在巡检时发现过盖片没有出气孔，此类情况是设计或制造的原因，需立即更换带出气孔盖片。2、

检查回路是否有电压过低（低于2.10V）或反接电池。3、

如果1和2条都没有问题，检查回路总电压是否偏高，如果偏高，调整设备参数。如果有专用工具可以将回路断开，然后将阀体打开一会，让内部气体泄出。蓄电池的基本结构★极板★电解质★隔离物★容器1、电解质2、负极3、容量4、正极5、隔离物6、导线7、负荷7216543极板

极板是蓄电池的核心部分，蓄电池充放电过程中，电能与化学能的相互转换依靠极板上的活性物质与电解液中的硫酸的化学反应来实现。极板分正、负极板两种。隔离物在正负极板间起绝缘作用，使电池结构紧凑

正极板上的活性物质为二氧化铅（PbO2），深棕色

负极板上的活性物质为海绵状纯铅（Pb），深灰色

由纯硫酸与蒸馏水按一定比例配置而成，加入每个单格电池中用于盛装电解液和极板组电解液容器

蓄电池的电动势是正、负极浸入电解液后产生的。其反应过程如图所示：1、负极板：铅溶于电解液中，失电子生成Pb2+Pb-2e→Pb2+

电子留在负极板上，和Pb2+吸引，使负极具有负电位，为-0.1V。

2、正极板：PbO2溶于电解液

PbO2+2H2O→Pb(OH)4

Pb(OH)4→Pb4++4OHˉ

OHˉ留在电解液中，Pb4+沉附在正极表面,使正极板有+2.0V

3、在外电路未接通时，反应达到动态平衡时，静止电动势为：

E=2.0－(－0.1)=2.1V

电动势的产生电池的放电

在电极和电解液的接触面有电极电位产生，不同的活性物质产生不同的电极电位，当外电路接通时，有电流从较高电位的电极（正极）经过外电路流向较低电位的电极（负极），再由负极经过内电路流向正极，这个电池向外电路输送电流的过程就叫做电池的放电。在放电过程中，两极活性物质逐渐消耗