铅酸蓄电池基础知识课件

铅酸蓄电池的发展历史与现状

VRLA电池的基本定义与分类VRLA电池的基本原理

VRLA电池的基本结构与设计VRLA电池的基本性能参数基础知识选型与设计使用与维护

蓄电池的选型

蓄电池容量的计算

A.按所需容量和电流的计算蓄电池容量方法与实例B.按照所需功率计算蓄电池容量方法与实例EUROBA电池的特点与优势

蓄电池的安装蓄电池的使用与注意事项EUROBA电池的使用条件与维护

铅酸蓄电池的发展历史与现状

VRLA电池的基本定义与分类

VRLA电池的基本原理

VRLA电池的基本结构与设计

VRLA电池的基本性能参数基础知识3

1859

Plante普兰特

发明蓄电池1900开口式蓄电池

开始应用

（OpenCell)1960-1975Gates公司发明：

Pb-Ca合金Gates公司获得：

D型密封铅酸电池专利

VRLA电池原型1979GNB发明MFX正极板栅专利合金GNB购买Gates专利GNB开始大量生产吸液式密封免维护铅酸蓄电池1984-1996小范围应用迅速推广VRLA正式取代免维护概念全面被认可并大规模取代传统富液式电池铅酸电池发展里程碑事件5阀控式密封铅酸蓄电池电化学反应原理

PbO2+2H2SO4+Pb

2PbSO4+2H2O

VRLA电池电化学反应原理：充电时将电能转换为化学能，放电时将储存在电池内的化学能转化为电能释放给外在系统。

VRLA电池能够在电池内部对氧气再复合利用，并抑制氢气析出。

VRLA蓄电池又称“贫液蓄电池”。蓄电池采用负极板富余容量设计,使氢气析出时电位提高,使正极出现氧气先于负极出现氢气。充电时,正极析出的氧气,通过玻璃纤维隔板传送到负极表面与氢气结合为水，从而有效控制水的电解,减少电解液的消耗，因此失水量很小，所以无需加水加酸。

充电放电6构成VRLA铅酸蓄电池的主要部件：

正负极板、隔膜、电解液、安全阀、电池壳与电池盖

端子、连接条、极柱等零件

Euroba12V系列电池剖面图Euroba2V系列电池剖面图7VRLA蓄电池的设计：

板栅合金的选择：

板栅的功能是支撑活性物质并传输电流。它通常是铅或铅基合金制成的栅栏片状物，使

活性物质固定于其中。

备注：参加电池反应的活性物质Pb和PbO2是疏松的多孔性物质需要载体固定。

正板栅要求具有自放电小和耐腐蚀的特点。所采用的合金各异，常用的有Pb-Ca、

Pb-Ca-Sn、Pb-Ca-Sn-Al和Pb-Ti-Ge合金。

负板栅一般采用Pb-Ca合金，尽量减少析氢量。

正极板图负极板图9VRLA蓄电池的设计：

壳盖结构设计和材料的选择：

强度设计：电池外壁在过盈装配和承受内气压时不应有明显气胀变形。

ABS和PVC外壳厚度为8-10mm,PP材料应加钢壳加固。

散热设计：要求外壳散热面积大、材料导热性能好盖上极柱密封设计：关键工艺技术，不同制造商不尽相同。

壳盖密封和极柱密封结构:

热封：最可靠的密封方式，PP材料一般采用热封。胶封：ABS、PVC材料一般采用胶封，技术关键在于选用合适的环氧树脂。

ABS槽盖配合操作图ABS槽盖配合图10VRLA蓄电池的设计：

电解液的选择：VRLA电池电解液中H2SO4的含量按理论值1.5倍计算

电解液比重一般为1.3g/ml

安全阀的要求：安全阀是关键部件影响电池寿命、一致性和安全性。可分为帽式、柱式

和伞形安全阀。

单向开阀

单向密封，防止空气进入电池内部

同一组电池各个安全阀间的开闭压力差不应超过平均值的20%

寿命不低于15年

具有虑酸功能，可防止酸与酸雾从安全阀排气口排出

隔爆，当电池外部遭遇明火是电池内部不应引爆

抗震，运输和使用期间，不会因为震动和多次开闭而松动失效

耐酸耐高低温

11VRLA蓄电池的性能参数：

开路电压与工作电压：

开路电压：电池在开路状态下的端电压。

开路电压=正极电极电势–负极电极电势

工作电压：也叫放电电压，指电池接通负载后放电过程中显示的电压。

初始电压是指电池放电开始的工作电压。

电池容量：电池在一定条件下所能给出的电量称为电池的容量

（符号：C单位：Ah/mAh)。

额定容量也叫保证容量，按有关标准保证电池在一定放电条件下应该放出的

最低限度容量

比容量是单位体积或单位质量电池所能给出的电量，其单位为Ah/Kg或Ah/l。可以用

于比较不同系列的电池。

电池内阻

电池内阻包括：欧姆内阻和极化内阻。

内阻的存在使电池放电时的端电压<电池的电动势和开路电压，充电时端电压高于电动

势和开路电压。

内阻值不是常数。欧姆内阻遵守欧姆定律，极化内阻随电流密度增加而非线性变大。

选型与设计

蓄电池的选型

蓄电池容量的计算

A.按所需容量和电流的计算蓄电池容量方

法与实例B.按照所需功率计算蓄电池容量方法与实

例

EUROBA电池的特点与优势14VRLA蓄电池的选型与设计：

选择蓄电池的需要考虑几个因素：

电池的类型：铅酸电池：AGM或胶体电池、锂电池、镍镉电池。

电池容量：根据用户实际的后备要求（负载功率和后备时间），主设备类型计算容量。

电池性能参数：评估VRLA电池的重量、体积、比能量、使用温度范围的因素，综合考虑。

选定蓄电池之后的设计：在确定电池组总容量的前提下，结合用户现场安装条件、负载使用情况设计：

电池组的组数（并联一般不超过3组）。选择使用电池箱或电池架承载电池。

电池列间、层间连接电缆或铜排截面积计算，确保安全载流量和导线压降。

1小时率大电流放电时，连接线压降<10mv

确认安装地面最大承载能力（Kg/m²)确保电池安装安全可靠。

15VRLA蓄电池容量的计算：

A.按所需容量和电流的计算蓄电池容量方法与实例

电池容量的常用计算公式如下：

Q≥K*C*I其中Q……电池额定容量

I……放电电流

C……电池容量计算系数（查下表）

K……保险系数（取值范围1.2～l.67）

放电小时数T与电池容量计算系数C的关系表

上表是铅酸蓄电池的一个通用特性，不同品牌的电池性能会有差异，可以通过查阅厂家资料得到具体选型信息。17VRLA蓄电池容量的计算：

B.按照所需功率计算蓄电池容量方法：

按下式来计算电池所提供的总功率值W电池电池恒功率放电公式：

W=P*C0Sφ/ƞ*N*6

式中：P——UPS电源的标称输出功率

（VA）

C0Sφ——负载的功率因素 0.8

ƞ

——UPS逆变器的效率

0.92N*6——

在UPS中以2伏单元电池来进行计算时所需的串联电池的个数18VRLA蓄电池容量的计算：

B.实例：

对250KVAUPS后备5分钟电池计算如下：UPS电源的标称输出功率为250kVA，单机系统;

电池电压为480V,电池单体节数为40节，每节12V;

要求电池后备时间为5分钟;

cosφ取0.8,考虑用户为综合负载,不仅仅是计算机负载;

W/PC=250×1000×0.8/0.93×40×6=896.1W

对照电池的“恒功率放电表”，选择电池单元。

由表中可知，每节S12V285的2V单元可于5分钟以543W的功率放电(543W*2=1086W>

896.1W)所以2组S12V285电池并联可以满足要求

UPS电池配置为采用S12V285电池，2组电池并联，每组40节串联。共使用80节电池。

使用与维护

蓄电池的安装

蓄电池的使用与注意事项

蓄电池的维护21VRLA蓄电池的使用：

蓄电池的浮充VRLA电池主要的工作方式是浮充工作制。VRLA电池浮充工作下，电池与整流器设备并联，电池组一般不放电。实际工作中电池存

在局部放电或由于负载突然增加而放电。VRLA电池浮充有两个作用：市电中断，电池立即无间断向负载供电；

电池起到平滑滤波作用，滤除脉动成分，稳定负载供电质量

以EUROBA电池的浮充为例，具体浮充的参数要求：

充电电压：2.23～2.27V/单体(25℃)(建议设置为2.25V/单体)

最大充电电流：0.30C10

温度补偿系数：-3.3mV/℃.单体(以25℃为基点)

充电电压变动范围为±0.02V/单体

注意事项：

同一电池组各单体电池的电压值在使用初期会出现一定偏差，半年之后将趋于一致。

浮充电压过高或过低对电池的影响如下：

长时间过高（过充电）：缩短寿命。

长时间过低（充电不足）：满足不了负载或使电池电压不一致，从而使电池整组容量下

降，寿命缩短。

22VRLA蓄电池的使用：

蓄电池的均充VRLA电池均充工作启动的原因：电池浮充电压偏低、放电后再充电、电池组容量不足。VRLA电池平时不建议均充。均充可能造成电池失水而早期失效。均充电压的选择要考虑

温度因素，温度系数取-5mv/°C。VRLA电池均充频率的设定：电池全浮充工作一年，均充一次。时间12-24小时。

以EUROBA电池的均充为例，具体均充的参数要求：

充电电压：2.30～2.35V/单体(25℃)(建议设置为2.35V/单体)

最大充电电流：0.30C10

温度补偿系数：-5mV/℃.单体(以25℃为基点)

充电电压变动范围为±0.02V/单体

退出均充条件：退出均充的电流参考值一般设定为0.01C10，并联时乘以蓄电池组数。

注意事项：

正常浮充运行可以不进行此项操作。遇到下列情况之一可考虑采用均衡充电：

放电容量低于额定容量的20%以上。

搁置不用时间超过3个月

有单体电池浮充电压低于2.18V/单体

连续浮充3～6个月或电池组内出现电压落后的电池

全浮充运行一年以上

蓄电池安装调试结束后投入使用前需要进行补充电。

蓄电池容量检测后进行均充电。

23VRLA蓄电池的日常维护：

VRLA