新能源节能技术-蓄电池

模块五新能源节能技术项目4

蓄电池

光伏蓄电池——电能

化学能储能技术储能技术储能产业是战略性基础产业智能电网风能发电光伏发电电动车通信电源电子产品军工产品储能技术有什么用？储能技术功率等级能量等级设备类型用户举例≤1WMWh便携储能设备电子表、手机1W～100WWh电子设备、电动工具≤500W≤500Wh移动储能设备电动自行车10kW～200kW2kWh～200kWH节能与新能源汽车100kW～500kW～500kWh铁路机车、城市轨道交通车1kW5kWh固定储能设备家用储能设备10kW～100kW30kWh小型工业和商业设施兆瓦吉瓦MWh、GWh级智能电网、风能、光伏移峰填谷储能电站储能设备分类储能技术储能技术分类：机械储能：抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能化学储能：铅酸电池、镍系电池、锂系电池、液流电池、钠硫电池电磁储能：超导储能、超级电容器储能

机械储能抽水储能压缩空气储能飞轮储能机械储能指电能通过转换为机械能的形态储存起来，在需要时，可再由机械能转换为电能为用电设备提供电能。机械储能抽水储能机械储能抽水储能机械储能压缩空气储能压缩控制储能（compressedairenergystorage，CAES）是一种类似于燃气轮发电设备。需要储能时，采用电动空气压缩设备，将空气缩到大型储气设备中实现储能。需要释放能量时，利用压缩空气驱动气轮发电机组发电，实现机械能与电能的转换。机械储能压缩空气储能机械储能压缩空气储能

发展现状：世界上第一个商业化CAES电站为1978年在德国建造，装机容量为290MW，换能效率77%。美国在2009年将压缩空气储能列为未来十大技术。美国电力研究协会（EPRI）建有220MW压缩空气试验站。我国对压缩空气储能技术尚处于初始研究阶段。机械储能飞轮储能

飞轮储能（FlywheelEnergyStorage）将能量以动能形式储存在高速旋转的飞轮中。由高强度合金和复合材料的转子、高速轴承、双馈电机，电力转换器和真空安全罩组成。

电能驱动飞轮高速旋转，电能变飞轮动能储存，需要时，飞轮减速，电动机做发电机运行，飞轮的加速和减速实现了充电和放电。机械储能飞轮储能1999年欧洲UrencPower公司利用高强度碳纤维和玻璃纤维复合材料制作飞轮，转速为42000rad/min，2001年1月系统投入运行，充当UPS，储能量达到18MJ机械储能飞轮储能机械储能飞轮储能化学储能铅酸电池镍系电池锂系电池液流电池钠硫电池化学储能——铅酸电池构成铅蓄电池之主要成份如下：

阳极板(过氧化铅.PbO2)--->活性物质阴极板(海绵状铅.Pb)--->活性物质电解液(稀硫酸)--->硫酸(H2SO4)+水(H2O)电池外壳隔离板其它(液口栓.盖子等)化学储能——铅酸电池

原理：铅蓄电池内的阳极(PbO2)及阴极(Pb)浸到电解液(稀硫酸)中，两极间会产生2V的电力。 放电状态，阴阳极及电解液即会发生如下的变化：

(阳极)(电解液)(阴极)

PbO2+2H2SO4+Pb--->PbSO4+2H2O+PbSO4(放电反应)

(过氧化铅)(硫酸)(海绵状铅)

蓄电池连接外部电路放电时，稀硫酸即会与阴、阳极板上的活性物质产生反应,生成新化合物『硫酸铅』。化学储能——铅酸电池

充电，则阴阳极及电解液即会发生如下的变化：

(阳极)(电解液)(阴极)

PbSO4+2H2O+PbSO4--->PbO2+2H2SO4+Pb(充电反应)

(硫酸铅)(水)(硫酸铅)

由于放电时在阳极板，阴极板上所产生的硫酸铅会在充电时被分解还原成硫酸,铅及过氧化铅。充电到最后阶段时，电流几乎都用在水的电解，而阴极板就产生氢，阳极板则产生氧。化学储能——铅酸电池襄樊驼峰电池生产设备化学储能——铅酸电池优点：

1寿命长 2价格低 3可以大电流放电缺点：

1铅的污染 2能量密度低，也就是说过于笨重化学储能——镍系电池优点：

1良好的大电流放电特性 2耐过充放电能力强 3维护简单缺点：

1镉是有毒的，环境污染 2在充放电过程中如果处理不当，会出现严重的“记忆效应”，使得服务寿命大大缩短镍镉电池（Ni-Cd，Nickel-CadmiunBatteries,Ni-CdRechargeableBattery）是最早应用于手机、笔记本电脑等设备的电池种类。

Cd+2NiO(OH)+2H2O=2Ni(OH)2+Cd(OH)2

化学储能——镍系电池镍氢电池化学储能——镍系电池优点：

具有能量密度高、充放电速度快、重量轻、寿命长、无环境污染等优点 镍氢电池能量密度比镍镉电池大二倍缺点：

1轻微记忆效应 2镍氢电池串连电池组的管理问题比较多，一旦发生过充电以后，就会形成单体电池隔板熔化的问题，导致整组电池迅速失效。镍氢电池化学储能——镍系电池锂电池所谓锂离子电池是指分别用二个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。人们将这种靠锂离子在正负极之间的转移来完成电池充放电工作的，独特机理的锂离子电池形象地称为“摇椅式电池”，俗称“锂电”。

化学储能——镍系电池优点：

具有能量密度高、充放电速度快、重量轻、寿命长、无环境污染等优点 循环寿命长,一般均可达到500次以上,甚至1000次

缺点：

锂离子电池主要的问题是在过充电和过放电状态电池会发生爆炸，手机电池都是使用的单体电池，再经过良好的保护电路来配合使用，基本上杜绝了电池爆炸的问题。锂电池化学储能——锂系电池锂电池化学储能——锂系电池锂电池化学储能——液流电池化学储能——液流电池1984年澳大利亚新南威尔士大学的MariaSkyllas-Kazacos教授提出概念;1993年日本住友电工(SEI)获得相关专利，并对关键材料和设计进行探索;1998年澳大利亚PinnacleVRB获得新专利许可，并在1999年将专利授予日本住友电工和加拿大的Vanteck公司;2001年Vanteck公司控股pinnacleVRB，更名为VRBPowerSystems，并开始在大范围内推广钒电池;我国于1995年开始VRB的研究工作，研究单位主要有中国工程物理研究院电子工程研究所、中科院大连化学物理所、中南大学以及清华大学。全钒液流电池研究现状化学储能——钠硫电池钠硫电池是美国福特（Ford）公司于1967年首先发明公布的

钠硫电池，是一种以金属钠为负极、硫为正极、陶瓷管为电解质隔膜的二次电池。在一定的工作度下，钠离子透过电解质隔膜与硫之间发生的可逆反应，形成能量的释放和储存。

基本的电池反应是：2Na+xS=Na2Sx化学储能——钠硫电池国际：1976年美国福特(Ford)公司发明公布2002年日本东京电力公司(TEPCO)和日本NGK推出钠硫电池产品目前只有东京电力和NGK下属企业生产钠硫电池国内：2006年8月上海硅酸盐研究所与市电力公司开始研发大容量钠硫单体电池2007年1月650Ah单体电池试制成功，标志我国掌握单体电池核心技术2007年8月上海硅酸盐研究所与市电力公司攻克制备关键技术，建成中试线研究现状电磁储能超导磁储能系统(superconductingmagneticenergystorage，SMES)利用超导体的电阻为零特性制成的储存电能的装置，其不仅可以在超导体电感线圈内无损耗地储存电能，还可以通过电力电子换流器与外部系统快速交换有功和无功功率，用于提高电力系统稳定性、改善供电品质电磁储能超导储能系统用快速充放电高温超导磁体用于维持超导磁体低温环境的低漏热低温杜瓦，将与外部的热交换降至最低电磁储能优点：超导储能系统由于其存储的是电磁能，这就保证超导储能系统能够非常迅速以大功率形式与电网进行能量交换。另外，超导储能系统的功率规模和储能规模可以做的很大，并具有系统效率高、技术较简单、没有旋转机械部分、没有动密封问题等优点。缺点：

对材料要求高、结构复杂。超级电容

超级电容是近几年才批量生产的一种新型电力储能器件，也称为电化学电容。它既具有静电电容器的高放电功率优势又像电池一样具有较大电荷储存能力，单体的容量目前已经做到万法拉级。

同时，超级电容还具有循环寿命长、功率密度大、充放电速度快、高温性能好、容量配置灵活、环境友好免维护等优点。超级电容储能技术发展现状：超级电容在微功率电子设备中已经广泛采用替代蓄电池。在电力系统中，可用于提供短时大功率的峰功率和短时大功率负载平滑，抑制短时脉冲功率等，如大功率直流电机的启动功率补偿、瞬态电压恢复、抑制瞬态电压跌落和瞬态骚扰等。储能技术总结与发展第4章光伏蓄电池

光伏发电系统中，蓄电池是重要组成部件。由于太阳光变化无常，光伏发电系统的功率输出也变化无常，因此光伏发电系统产生的电能需要蓄电池进行储存和调节。在日照不足发电很少或需要维修光伏发电系统时，蓄电池也能够提供相对稳定的电能。蓄电池的投资占系统总投资的20%~25%。蓄电池的合理选择、正确使用和维护等，是光伏发电系统设计和运行、管理中至关重要的问题。

4.1光伏蓄电池概述4.1.1蓄电池简介化学电池是将化学能转换为电能的装置，分为原电池和蓄电池两大类。原电池的活性物质只能利用一次，放完电后废弃，又称一次电池。蓄电池放电后可以用与放电电流相反的电流进行充电，重新获得复原而再次使用，又称二次电池，能量转换过程是可逆的。电能

化学能4.1光伏蓄电池概述4.1.1蓄电池简介

蓄电池的分类：铅酸蓄电池；镉镍（NiCd）蓄电池；氢镍（NiMH）蓄电池；锂离子（Liion）蓄电池。蓄电池的主要技术指标：工作电压，放电曲线上的平台电压；蓄电池容量，常用安时（A

h）或毫安时（mA

h）表示；工作温区，正常放电温度范围；循环寿命，正常工作的充、放电次数。蓄电池的特性曲线：充电曲线；放电曲线；充放电循环曲线；温度曲线；储存曲线；等光伏发电系统使用最普遍的是阀控密封式铅酸蓄电池（Valve-RegulatedLeadAcidBattery，VRLA）。

4.1光伏蓄电池概述4.1.2铅酸蓄电池的基本概念（1）单体蓄电池单体蓄电池指蓄电池的最小单元（格）。（2）蓄电池组蓄电池组由单体蓄电池串联和并联组成，以满足存储大容量电能的需要。其作用是储存太阳电池方阵发出的电能并随时向负载供电。（3）电池充电电池充电是外电路给蓄电池供电，使电池内发生化学反应，从而把电能转化成化学能而储藏起来的操作。（4）过充电过充电是对完全充电的蓄电池或蓄电池组继续充电。4.1光伏蓄电池概述（5）热失控热失控是指蓄电池在恒压充电时充电电流和电池温度发生一种积累性的增强作用并逐步损坏蓄电池现象。VRLA蓄电池过充时正极产生的大量氧气在负极复合，复合反应产生的热使蓄电池温度进一步升高。温度升高又使电池内阻下降，导致浮充电流增大。这样，增大的浮充电流使蓄电池温度升高，升高的温度又使浮充电流增大，如此反复形成恶性循环——热失控。VRLA铅酸蓄电池“热失控”故障的原因：

电池失水；

单格电池提前失效故障；

充电器与铅酸蓄电池组不匹配（充电电压过高

）；

电池的氧循环气路过于畅通。4.1光伏蓄电池概述（6）放电在规定的条件下，电池向外电路输出电能的过程。

（7）活性物质在电池放电时发生化学反应从而产生电能的物质，或者说是正极和负极储存电能的物质统称为活性物质。（8）板极硫化电池放电后未及时充电，或长时期处于半放电或充电不足，甚至过充电情况下或者长时间充电和放电都会形成难溶的PbSO4晶体（非海绵状），无法恢复原来的状态——板极硫化。板极硫化导致充电困难或电池失效。

4.1光伏蓄电池概述（9）容量容量是在规定的放电条件下电池输出的电荷。其单位常用安时(A·h)表示。①能量和比能量

能量蓄电池的能量是指在一定放电制下，蓄电池所能给出的能量，通常用W表示，其单位为瓦时（W

h）。理论能量可以用理论容量和电动势的乘积表示；实际能量为一定放电条件下的实际容量与平均工作电压的乘积。

比能量蓄电池的比能量是单位体积或单位重量（质量）的蓄电池所给出的能量，分别称为体积比能量(W

h/L)和重量比能量（W

h/kg）。

4.1光伏蓄电池概述②功率和比功率

功率蓄电池的功率是指蓄电池在一定放电制下，在单位时间内所给出的能量的大小，通常用P表示，单位为瓦（W）。理论功率为一定放电条件下的放电电流与蓄电池电动势的乘积;实际功率为一定放电条件下的放电电流与平均工作电压的乘积。

比功率是指单位体积或单位质量的蓄电池输出功率，分别称为体积比功率（W/L）和质量比功率（W/kg）。比功率是蓄电池的重要的技术性能指标，蓄电池的比功率大，表示它承受大电流放电的能量强。4.1光伏蓄电池概述

（10）相对密度相对密度是指电解液与水的密度的比值，用来检验电解液的强度。相对密度与温度变化有关。25℃时，满充的电池电解液相对密度值为1.265。密封式电池，相对密度值无法测量。纯酸溶液的密度为1.835g/cm3，完全放电后降至1.l20g/cm3。

大部分铅酸电池的密度在1.1~1.3g/cm3范围内，满充之后一般为1.23~1.3g/cm3。高温或者低温中的电池，相对密度也会受影响。4.1光伏蓄电池概述

（11）运行温度温度对电池性能影响很大。电池运行一段时间，就感到烫手，铅酸电池具有很强的发热性。当运行温度超过25℃，每升高10℃，铅酸电池的使用寿命就减少50%。所以电池的最高运行温度应比外界低，运行温度变化超过

5℃时应带温度补偿充电措施。电池温度传感器应安装在阳极上，且与外界绝缘。4.2铅酸蓄电池结构和工作原理4.2.1铅酸蓄电池的结构

结构：铅蓄电池由正极板、负极板、隔板、电槽及电解液组成。

活性物质：正极，PbO2，负极，Pb；

电解液：H2SO4

电化学反应同时，e、H＋、HSO4

不断产生，不断复合。2.2普通型蓄电池的结构

蓄电池主要由正负极板、隔板、电解液和外壳四部分组成，如图所示。

①负极板、②隔板、③正极板、④连接板、⑤极柱⑥极柱衬套、⑦外壳、⑧封料、⑨接线柱、⑩加液孔螺塞、⑾连接条1.极板1)极板的结构如图所示由栅架和活性物质组成。2）栅架

由铅锑合金浇铸而成。普通栅架含锑量5%~7%；干荷电蓄电池栅架含锑量1.5%~2.3%。

栅架3）活性物质

正极板上的活性物质为二氧化铅（PbO2），呈棕红色。负极板上的活性物质为海绵状纯铅（Pb），呈青灰色。注意：因为正极板活性物质较疏松和强度低，所以在单格电池中，负极板总比正极板多一片。使每一片正极板都处于两片负极板之间，保持其放电均匀，防止变形脱落。

为了增大容量，一般将多片正极板（4~13片）和多片负极板（5~14片）分别并联，组成正负极板组,如图1-7所示。4)极板组的结构

蓄电池构造2.隔板作用：在正负极板间起绝缘作用，使电池结构紧凑。特征：

（1）隔板有许多微孔，可使电解液畅通无阻。

（2）隔板一面平整，一面有沟槽，沟槽面对着正极板，且与底部垂直，使充放电时，电解液能通过沟槽及时供给正极板，当正极板上的活性物质PbO2脱落时能迅速通过沟槽沉入容器底部。

3.电解液由纯硫酸与蒸馏水按一定比例配制（配制时应将硫酸倒入蒸馏水中并不断搅拌）而成，一般密度为1.24～1.30g/cm3，使用中应根据地区、气候条件和制造厂的要求而定。注意：不允许用工业硫酸和自来水、井水、河水等配制。因其杂质多，易引起自放电，从而影响蓄电池寿命。

4.壳体

壳体用于盛装电解液和极板组。外壳应耐酸、耐热、耐振动冲击。

外壳由橡胶外壳和聚丙烯塑料两种，普遍采用的是塑料外壳。外壳为整体式结构，壳内间壁分成3个或6个互不相通的单格。蓄电池单格电池之间均用铅质联条串联，如前图所示。

注意：每个单格电池设有一个液孔，可以加注电解液或检测电解液密度。孔盖上设有通气孔，便于排出蓄电池内部气体，防止外壳涨裂，发生事故。1）铅酸蓄电池充满电未接外电路时：正极：PbO2+2H2O→Pb(OH)4

，OH-

在溶于电解液中，Pb4＋留在正极板上，缺少两个电子变成Pb2＋负极：Pb

→Pb2＋+

2e，Pb2＋溶于电解液，2e留在负极板上，多两个电子，2.3蓄电池工作原理2）蓄电池放电过程

外接电路后，蓄电池的化学能变成电能的过程称放电过程。如图所示。负极：Pb→Pb2＋＋2ePb2＋＋SO42-=PbSO4正极：Pb4＋＋2e=Pb2＋

Pb2＋＋SO42-=PbSO44H1＋＋4OH1-=2H2O电液：2H2SO4→4H1＋＋2SO42-蓄电池放电示意图3）充电过程

蓄电池充电示意图电能变成化学能，如图所示。

负极：PbSO4→Pb2＋＋SO42-

Pb2＋＋2e

→

Pb

总反应：PbSO4＋2e＋2H1＋→Pb＋H2SO4

正极：PbSO4→

Pb2＋＋SO42-

Pb2＋--2e

→

Pb4＋

Pb4＋＋4OH1-→PbOH4PbOH4

→PbO2＋2H2O电液：H2SO4＋2H2O

→H2SO4＋2H2＋O2蓄电池充放电过程中的化学反应方程式为：

PbO2+2H2SO4+Pb2PbSO4+2H2O结论：

（1）具有可逆性。（2）充浓放稀。（3）正极板附近化学反应较负极板附近化学反应剧烈。

放电

充电4.2铅酸蓄电池结构和工作原理4.2.3铅酸蓄电池的分类（1）按照电解液数量和电池槽结构分类

传统开口式铅酸蓄电池：开口半密封式结构，电解液处于富液状态，使用过程中需要加水调节酸密度；

阀控密封式铅酸蓄电池（Valve-RegulatedLeadAcidBattery，VRLA）：全密封式结构，电解液为贫液状态，使用过程中不需要进行加水或加酸维护——“免维护”。

AGM电池：主要采用AGM（玻璃纤维）隔板，电解液被吸附在隔板孔隙内；

GEL电池：主要采用PVC-SiO2隔板，电解质为已经凝胶的胶体电解质。

4.2铅酸蓄电池结构和工作原理表4-1AGM电池与GEL电池结构比较内部结构GEL电池AGM电池电解液固定方式电解质由气相二氧化硅和多种添加剂以胶体形式固定，注入时为液态，可充满电池内所有空间，充、放电后凝胶。电解液吸附在多孔的玻璃纤维板内，而且必须是不饱和状态，隔板内93％左右的空间充满电解液。电解液量准富液设计，电解液容量比AGM电池量多。相对于富液电池和GEL电池的储液量少，贫液设计。电解液密度密度为1.24g/cm3，对极板腐蚀轻密度为1.28~1.31g/cm3，对电极的腐蚀大正极板结构制成管式或涂膏式极板制成涂膏式极板隔板PVC-SiO2隔板普通AGM隔板4.2铅酸蓄电池结构和工作原理表4-2AGM电池与GEL电池性能比较

性能特点GEL电池AGM电池浮充性能由于电解质的量富余，其散热性好，没有热失控事故发生，浮充寿命长。散热性差，热失控现象时有发生。循环性能100％DOD循环寿命600次以上。100％DOD循环寿命150次左右。自放电自放电率为2％/月，电池在常温下可储存2年。自放电率为(2~3)％/月，存放期超过6个月需补充充电。气体复合效率初期复合效率较低，但循环数次后可以达到95％以上。气体复合效率高达99％。电解液分层现象无硫酸浓度分层现象，电池可以竖直和水平安置。有电解液分层现象，高型电池只能水平放置。

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4.2铅酸蓄电池结构和工作原理（2）按照电池的用途分类

循环和启动使用电池：铁路电池、汽车电池、太阳能电池、电动车电池、牵引电池等类型。

浮充使用电池：浮充电池主要是后备电池。（3）按照电池的使用环境分类

固定型电池：主要用于后备电源，广泛用于邮电、电站和医院等，最大要求是安全可靠，因其使用固定在一地方，重量不是关键问题。

移动型电池：主要有内燃机车用电池、铁路客车用电池、摩托车用电池、电动汽车及牵引车用电池等。4.2铅酸蓄电池结构和工作原理4.2.4蓄电池的性能参数（铅酸蓄电池）

1.蓄电池的电压（1）蓄电池电动势（E）蓄电池的电动势在数值上等于蓄电池达到稳定时的开路电压，它是由蓄电池电极的活性物质与电解质的电化学特性决定的。铅酸蓄电池的电动势与硫酸密度的关系如图4-3所示。由图可知，硫酸密度增加（在硫酸密度为1.05～1.300g/cm3范围时），蓄电池电动势的值也相应增加，呈线性关系。

4.2铅酸蓄电池结构和工作原理

（1）蓄电池电动势（E）蓄电池的电动势可以从下面近似公式得出E＝0.85+d

（4-1）式中，0.85为VRLA蓄电池的电动势常数；d为电解液的比重，单位采用g/cm3。

图4-3蓄电池电动势与硫酸密度的关系4.2铅酸蓄电池结构和工作原理

（2）开路电压（Uk）蓄电池的开路电压是蓄电池在开路状态（无电流状态）下的端电压。Uk＝Ez

Ef

（4-2）式中，Ez为蓄电池正极电位；Ef为蓄电池负极电位。蓄电池达到稳定时的开路电压在数值上等于蓄电池的电动势，也可由Uk＝E＝0.85+d近似得出。4.2铅酸蓄电池结构和工作原理

（3）工作电压（U）蓄电池的工作电压是指蓄电池接通负荷后在放电过程中显示的端电压，又称负荷（载）电压或放电电压。工作电压的大小是变化的，既与电池的放电电流有关，又与电池的内阻有关。U=Uk

I(R0+Rj)

（4-3）式中，I为蓄电池放电电流；R0为蓄电池的欧姆电阻；Rj为蓄电池的极化电阻。（4）充电电压蓄电池的充电电压是指蓄电池在充电时，外电源加在蓄电池两端的电压。（5）初始电压蓄电池的初始电压是蓄电池在放电初始时的工作电压。4.2铅酸蓄电池结构和工作原理（6）浮充电压电池充电器对蓄电池进行浮充电时设定的电压值。铅酸蓄电池的单体（格）电压为2V/格，实际电压随充、放电情况而有变化，充电结束时电压有2.5～2.7V/格，以后缓慢降到2.05V/格左右的稳定状态；放电时，电压缓慢下降，低到1.7V时，便不能再继续放电，否则会损坏蓄电池的极板。200A

h以上的铅酸蓄电池每只为一单体，电压为2V；200A

h以下的铅酸蓄电池每只一般为6个单体（格）串联，电压为12V。VRLA蓄电池在25℃时浮充电压U＝开路电压+极化电压=Uk＋（0.10~0.18）。

4.2铅酸蓄电池结构和工作原理（7）蓄电池的放电终止电压放电终止电压是指蓄电池放电时电压下降到不宜再放电时的最低工作电压。放电终止电压随放电率不同而变化。小于10h的小电流放电，终止电压取值稍高；大于10h的大电流放电，终止电压取值稍低。放电率对终止电压的影如图4-6所示。图4-6放电率对终止电压的影响

4.2铅酸蓄电池结构和工作原理2.蓄电池的容量蓄电池的容量是蓄电池储存电能的能力。处于完全充电状态的铅酸蓄电池在一定的放电电流和一定的电解液温度下，单格电池的电压降到规定的终止电压时所能提供的电量称为电池容量，以符号C表示，通常可采用两种表示方法：安时容量（A

h），瓦时容量（W·h）。当蓄电池以恒定电流放电时，安时容量=放电电流

放电时间，瓦时容量=安时容量

平均放电电压。目前铅酸蓄电池产品容量可从1安时到几千甚至上万安时。4.2铅酸蓄电池结构和工作原理

理论容量是把蓄电池活性物质的质量按法拉第定律计算而得到的最高理论值。法拉第电解定律

：电解过程中，通过的电量相同，所析出或溶解出的不同物质的物质的量相同。也可以表述为：电解1mol的物质，所需用的电量都是1个“法拉第”(F)，1F=26.8A

h=96500C。其中，1C=6.25

1018电子电量(e)；1e＝1.6021892

10

18C；1mol＝6.023

1023。

实际容量是指蓄电池在一定放电条件下所能输出的电量，它等于放电电流与放电时间的乘积。实际容量小于理论容量。实际容量与理论容量之比叫做活性物质的利用率。

4.2铅酸蓄电池结构和工作原理

额定容量（标称容量）是按照国家或有关部门颁布的标准，在电池设计时要求电池在一定的放电条件下（一般规定在25℃环境下以10小时率电流放电至终止电压）应该放出的最低限度的电量值。额定容量常用来标定10小时率蓄电池的型号。为了比较不同系列的蓄电池，常用比容量的概念，即单位体积或单位质量蓄电池所能给出的能量，分别称为体积比容量和重量比容量，其单位分别为A

h/L或A

h/kg。

4.2铅酸蓄电池结构和工作原理（1）蓄电池容量与放电率的关系同一个电池放电率不同时，给出的容量也不同。放电率有小时率（时间率）和电流率（倍率）两种不同的表示方法。①小时率（时间率）：是以一定的电流放完额定容量所需的时间，或以一定电流放电至规定终止电压所经历的时间。标识为20h、10h、5h、3h、1h、0.5h等。例如，某12V的蓄电池，如果用2A放电，5h降到10.5V（5小时率放电，则容量为C5=2A

5h=10A

h同样是这个电池，如果用1.2A放电，10h降到10.5V（10小时率放电），则容量为C10=1.2A

10h＝l2A

h前者称5小对放电率，容量用C5表示；后者称10小时放电率，容量用C10表示；1小时放电率，容量用C表示；等。C的下脚标就是小时率。4.2铅酸蓄电池结构和工作原理②电流率（倍率）：是指放电电流相当于电池额定容量的倍数。例如，容量为100A

h的蓄电池，以100A

h/10h=10A电流放电，10h将全部电量放完，则电流率为0.1C10；若以100A电流放电，则1h将全部电量放完，则电流率为1C10，依此类推。蓄电池的额定容量按放电率标定。国际标准规定：启动型蓄电池，其额定容量以20h率标定，表示为C20；固定型蓄电池，其额定容量以10h率标定，表示为C10。光伏应用一般采用20小时率容量。

4.2铅酸蓄电池结构和工作原理放电电流越大，蓄电池容量越小，放电率对蓄电池容量的影响见表4-6。

表4-6放电率对蓄电池容量的影响电池型号（Type）额定电压(NomVoltage)/V各小时率容量（RatedCapacity）/(A

h)10.8V/20h10.8V/10h10.5V/5h10.5V/3h10.02V/1hDJM12401243.4403632.725.6DJM12501254504541.132DJM12651270.56558.553.341.6DJM12701276706358.245.5DJM12901298908073.857.6DJM12100121081009083.165DJM121501216215013512397.5DJM12200122162001801651304.2铅酸蓄电池结构和工作原理（2）蓄电池容量与温度的关系铅酸蓄电池电解液的温度对蓄电池的容量有一定影响，温度高时，电解液的黏度下降，电阻减小，扩散速度增大，电池的化学反应加强，这些都会使容量增大。但是温度升高时，蓄电池的自放电会增加，电解液的消耗量也会增多。蓄电池在低温下容量迅速下降，通用型蓄电池在温度降到5℃时，容量会降到70%左右。低于

15℃容量将下降到不足60%，且在

10℃以下充电反应非常缓慢，可能造成放电后难以恢复。放完电后若不能及时充电，在温度低于

30℃时有冻坏的危险。4.2铅酸蓄电池结构和工作原理

3.蓄电池的使用寿命蓄电池寿命有三种评价方法（主要考虑前两种）：

蓄电池经历一次充电和放电，称为一次循环。在一定的放电条件下，电池使用至某一容量规定值之前，电池所能承受的循环次数，称为循环寿命。

蓄电池的使用寿命（浮充寿命）是指蓄电池在规定的浮充电压和环境温度下，蓄电池寿命终止时浮充运行的总时间，以蓄电池的工作年限来衡量。

恒流过充电寿命是指采用一定的充电电流对蓄电池进行连续过充电，一直到蓄电池寿命终止时所能承受的过充电时间。蓄电池寿命终止条件一般设定在容量低于10小时率额定容量的80%。

4.2铅酸蓄电池结构和工作原理

蓄电池的使用寿命与蓄电池本身质量及工作条件、使用和维护情况等因素有很大关系。放电深度对蓄电池循环使用寿命的影响如图所示。蓄电池放电深度与循环次数关系曲线4.2铅酸蓄电池结构和工作原理4.蓄电池的效率蓄电池在实际工作过程中有一定的能量损耗，通常用能量效率和安时效率来表示。

（1）能量效率：蓄电池放电时输出的能量与充电时输入的能量之比。影响能量效率的主要因素是蓄电池的内阻。

（2）充电效率（也称库仑效率）：蓄电池放电时输出的电量与充电时输入的电量之比。影响充电效率的主要因素是蓄电池内部的各种负反应，如自放电。对于一般的离网光伏发电系统，平均充电效率大约为80%～85%，在冬天可增加到90%～95%。4.2铅酸蓄电池结构和工作原理5.蓄电池的自放电在蓄电池不使用时，随着放置时间的延长，储电量会自动减少，这种现象称为自放电。自放电与储存时间关系曲线如图所示。自放电与储存时间关系曲线4.2铅酸蓄电池结构和工作原理自放电的主要原因是：（1）电解液中含有杂质（其它金属如铜、铁等），或添加的不是纯净水，这些杂质与蓄电池极板形成局部微小电池，从而使蓄电池形成自放回路。实验表明，电解液中如含有1%的铁，蓄电池充足电后会在24h之内将电能全部放完。蓄电池极板成分不纯，含有其它有害杂质。杂质与极板间或不同杂质之间产生电位差，变成一个局部蓄电池，并通过电解液构成回路，产生局部电流，从而形成自放电。（2）蓄电池电极间污垢较多，如泥土及水等均为导体，使蓄电池正、负电极间形成放电回路而自行放电。4.2铅酸蓄电池结构和工作原理（3）蓄电池负极板的自溶和正极板二氧化铅的自动还原。负极板的海绵状铅在蓄电池搁置过程中会以铅离子形式溶入电解液中，形成硫酸铅，有效活性物质含量下降。（4）电池长期放置不用，硫酸下沉，下部密度较上部大，极板上、下部发生电位差及温度的变化都可引起自放电。

4.2铅酸蓄电池结构和工作原理

6.蓄电池的放电深度与荷电态

蓄电池放电深度（DepthofDischarge，DOD）是指从蓄电池使用过程中放出的有效容量占该电池额定容量的比值，通常以百分数表示。17%～25%为浅循环放电；30%～50%为中等循环放电；60%～80%为深循环放电。

光伏发电系统中，DOD一般为30％～80％。

蓄电池的荷电态（Stateofcharger，SOC)，定义为

式中，Cr、Ct分别为某时刻蓄电池的剩余电量和总电量。4.2铅酸蓄电池结构和工作原理7.蓄电池内阻电池内阻有欧姆内阻和极化内阻两部分：

欧姆内阻主要由电极材料、隔膜、电解液、接线柱等构成，也与电池尺寸、结构及装配有关。

极化内阻是由电化学极化和浓差极化引起的，是电池放电或充电过程中两电极进行化学反应时极化产生的内阻。极化内阻除与电池制造工艺、电极结构及活性物质的活性有关外，还与电池工作电流大小和温度等因素有关。电池内阻严重影响电池工作电压、工作电流和输出能量，因而内阻愈小的电池性能愈好。电池内阻不是常数，在充放电过程中随时间不断变化，因为活性物质组成、电解液浓度和温度都在不断变化。

由于电化学反应速度远远小于电子运动速度，进而引起了正、负极板电荷累积，结果使铅酸蓄电池端电压出现升高的现象，把这种变化现象称之为电化学极化。在充电过程的电化学极化，使得负极电位向负方向偏移，而正极电位朝正方向偏移。充电过程中，由于离子迁移速度远远小于化学反应的速度，表现出浓度差的现象，浓度差使离子发生扩散运动，而完成扩散过程需要一定时间，从而使极板表面的浓度仍比较高。因此，电解液中的浓度不同，这将必然导致电解液极化作用的产生而显示出极化电压，促使铅酸蓄电池正、负极板的电极电位发生变化而偏离原来的平衡电位。蓄电池内阻和容量关系4.2铅酸蓄电池结构和工作原理8.蓄电池的串联和并联将多只蓄电池的正极接负极依次连接称为串联，组成的蓄电池组的电压为串联的蓄电池电压之和，容量不变。例如55只2V/250A·h的铅酸蓄电池串联，组成的串联蓄电池组的电压为110V，容量为250A

h。将多只蓄电池的正极和负极分别连接起来称为并联，组成的蓄电池组的电压不变，容量为并联的蓄电池容量之和。例如10只2V/250A·h铅酸蓄电池并联，组成的蓄电池组的电压为2V，容量为2500A

h。蓄电池组也可以并联，例如两组110V/250A

h的蓄电池组并联，组成的蓄电池组的电压为110V，容量为500A

h。蓄电池串、并联时应尽可能保证每只蓄电池的性能一致。4.3VRLA蓄电池的充、放电特性4.3.1VRLA蓄电池的充电特性1.VRLA蓄电池的充电技术蓄电池保证使用寿命的技术指标是在环境温度为25℃下给出的。蓄电池特性与温度密切相关：蓄电池电压温度系数约为-4mV/℃；温度一定时，充电电压略高（100mV）会导致蓄电池的热失控和过充损坏，或略低（100mV）会导致蓄电池充电不足而损坏；

蓄电池的容量与温度有关，大约是温度每降低1℃，容量将下降1%。由此，蓄电池充电器的充电技术不够完善。4.3VRLA蓄电池的充、放电特性2.蓄电池的充电方法（1）恒压充电法在充电过程中，充电电压保持不变。这样在刚开始充电时，能以较大的电流对蓄电池充电，随着充电时间的增加，电流逐渐减少。然而充电电流太大会使电池寿命减少，而且容易造成电池温度上升，因此需要额外加入限流电路及温度补偿电路。

（2）恒流充电法在充电过程中，充电电流保持不变。这样可以避免恒压充电法因电流太大而产生的问题。其缺点是恒流充电可能造成充电电压过高而影响蓄电池的寿命。而且恒流充电不能像恒压充电法那样使电池保持在浮充状态，因此无法将蓄电池完全充足电。4.3VRLA蓄电池的充、放电特性

（3）二阶段充电法

二阶段充电法=恒流充电法+恒压充电法先以恒定电流对蓄电池充电，等蓄电池电压达到气化电压后，再以恒定电压充电，使蓄电池保持在浮充状态。二阶段充电法在蓄电池寿命和充电时间上已有很大改善。然而在恒压充电阶段，由于充电电流很小，因此必须消耗很长的时间对蓄电池充电，这是其不足之处。

（4）三阶段充电法（*）

三阶段充电法=恒流充电法+“充电吸收”+恒压充电法第一阶段是以恒定电流充电，第三阶段是以恒定电压充电，但在第一阶段与第三阶段之间加入称为充电吸收”的第二阶段。在第二阶段中，充电电压维持在气化电压以下，但充电电流缓慢下降，这样可以大幅度缩短恒压充电的时间。

（5）快速充电理论基础上世纪60年代中期，美国科学家马斯对开口蓄电池的充电过程作了大量的试验研究，并提出了以最低出气率为前提的，蓄电池可接受的充电曲线，如图所示。实验表明，如果充电电流按这条曲线变化，就可以大大缩短充电时间，并且对电池的容量和寿命也没有影响。原则上把这条曲线称为最佳充电曲线，从而奠定了快速充电方法的研究方向。4.3VRLA蓄电池的充、放电特性（5）浮充充电蓄电池充满电后，改用小电流给电池继续充电，此时就称为浮充电，也称为涓流充电。

浮充电的目的有三个：①保持电池的电压处于浮充电压范围，此时电池的板栅（就是极板的导电骨架）腐蚀处于最慢的状态，可延长电池寿命；②补充电池自放电造成的容量损失，保持电量充足；③抑制活性物质重结晶造成硫酸盐化（维持蓄电池的内氧循环）。4.3VRLA蓄电池的充、放电特性（5）浮充充电

蓄电池的浮充电压与其使用寿命之间也有密切的关系，总趋势是：在同一温度下工作，浮充电压越高，使用寿命越短。

蓄电池的浮充电压值要参考厂家对产品推荐的数值来确定，不同厂家的产品，推荐的浮充电压值可能不同；就是同一厂家的不同系列产品，推荐的浮充电压值也可能不同。例如某公司的XM系列和GM系列蓄电池，前者推荐的浮充电压为2.275V/单体，后者推荐的浮充电压为2.23V/单体（均为标准温度下）4.3VRLA蓄电池的充、放电特性（5）浮充充电

蓄电池浮充状态下的充电电压和充电电流设置：在环境温度为25℃时，标准型VRLA蓄电池的浮充电压应设置在2.25V/格，允许变化范围为2.23～2.27V/格。实际运行时，还需要根据环境温度的变化来调整浮充电压，通常的调节系数为

4mV/℃。保证浮充电运行的VRLA蓄电池既不欠充电，也不过充电。补充作业：标准电压为12V的VRLA，在25℃时的浮充电压为多少？40℃时的浮充电压又应该为多少？4.3VRLA蓄电池的充、放电特性（6）均衡充电所谓均衡充电是把每个VRLA蓄电池单元并联起来，用统一的充电电压进行的一种恒压方式充电。

均衡充电的目的：确保蓄电池组中所有单体电池的电压、比重达到均匀一致。均衡充电电流一般选0.3C或略小于0.3C；均衡充电电压一般选2.35V/单体（额定电压为2V的VRLA蓄电池）；均充时间不大于10小时。下列情况下蓄电池需要均衡充电：

市电停电后电池释放的能量超过总容量的15％；

蓄电池长期处于浮充状态；

电池组中，出现了落后电池，在浮充状态下单体电压低于2.2V，更换新电池后。

4.3VRLA蓄电池的充、放电特性（7）循环应用在循环应用领域，VRLA蓄电池都采用薄极板设计来提高比能量和大电流性能。对于薄极板的VRLA蓄电池最好的充电方法是采用脉冲和电流递减充电方式。脉冲充电方式可在短时间内提高充电电流，缩短蓄电池充满电时间，并具有很小的过充电；电流递减充电方式具有同样的优点。蓄电池实现大电流快速充电的关键是蓄电池活性物质的复合效率，蓄电池的极板薄、表面积大、极板间距小、充电效率高。当蓄电池老化时，活性物质的复合效率下降。

4.3VRLA蓄电池的充、放电特性3.充电限流

VRLA蓄电池放电后，初期充电电流过大，产生的热量可能会将板栅竖筋、汇流条、端子等熔断，正极板活性物质PbO2颗粒之间的结合松弛、软化、脱落，严重时会引发热失控，使VRLA蓄电池变形、开裂而失效，所以需要对充电电流加以限定。4.恢复性充电对DOD较大的电池单元进行预充，一般采用恒流充电电流的十分之一进行涓流充电；达到设定阈值时进入恒流充电状态。4.3VRLA蓄电池的充、放电特性4.3.2VRLA蓄电池的放电特性1.放电试验

VRLA蓄电池出厂前的容量试验步骤：（1）先将被试验VRLA蓄电池完全充电。（2）将被试验VRLA蓄电池静置1~24h，使蓄电池表面温度达到25

5℃。（3）VRLA蓄电池采用0.1C10电流连续对负载恒流放电，在放电过程中定期测试VRLA蓄电池端电压；VRLA蓄电池端电压达到1.80V/单体时放电终止。最后累积放电量达到100％即为合格。

4.3VRLA蓄电池的充、放电特性2.放电使用

放电终止电压设定：根基放电速率并结合环境温度，精确地设定放电的终止电压。放电速率为0.01~0.025C，终止电压可设定为2.00V/单体；放电速率为0.025~0.25C，终止电压可设定为1.80V/单体。

4.3VRLA蓄电池的充、放电特性3.放电要求（1）放电电流

VRLA蓄电池实际放出的容量与放电电流有关。放电电流越大，VRLA蓄电池的效率越低。例如，12V/24A·h的蓄电池当放电电流为0.4C时，放电至终止电压的时间是110min，实际输出容量17.6A·h，效率为73.3%；当放电电流为7C时，放电至终止电压的时间仅为20s，实际输出容量0.93A·h，效率为3.9％。使用中应避免大电流放电，以提高VRLA蓄电池的效率。4.3VRLA蓄电池的充、放电特性（2）放电深度放电深度对VRLA蓄电池使用寿命的影响也很大，放电深度越深，其循环寿命越短。因为正极活性物质PbO2本身的互相结合不牢，放电时生成PbSO4，充电时又恢复为PbO2。PbSO4的摩尔体积比PbO2大，则放电时活性物质体积膨胀。若1molPbO2转化为1molPbSO4，体积增加95%。这样反复收缩和膨胀，就使PbO2颗粒之间的相互结合逐渐松弛，易于脱落。若1molPbO2的活性物质只有20%放电，则收缩、膨胀的程度就大大降低，结合力破坏变缓慢，使用寿命延长。4.4VRLA蓄电池的使用与维护4.4.1VRLA蓄电池的正确使用

1.太阳能光伏发电用VRLA蓄电池的使用特点太阳能光伏发电系统蓄电池的使用模式、充电模式、失效模式和环境情况与一般的应用差别较大。它放电电流较小，根据系统设计富裕量不同，一般以25h率放电，放电深度为20%～50%。为了能够高效地接受从发电系统中产生的电能，蓄电池通常处于不完全充电状态，大多时候保持放电状态；充电受气候的影响，有时以过放电静置。在太阳能光伏发电系统中，蓄电池充电由太阳电池直接提供，其充电电流和充电电压随着太阳辐照度的变化而变化，有时充电电压偏低，有时充电电压过高，由于蓄电池对充电方法特别敏感，易造成电池早期失效。

4.4VRLA蓄电池的使用与维护2.太阳能光伏发电用VRLA蓄电池的主要技术要求

（1）循环寿命要长太阳能光伏发电系统中，要求蓄电池组寿命应达到5年以上。蓄电池应是适用于循环应用的长寿命电池。一般太阳能光伏发电系统设计蓄电池循环深度为50％，在此循环深度下，循环寿命应达到1000次以上。（2）良好的低温放电性能我国太阳能光伏发电系统使用地区，环境条件恶劣，室外气温的变化范围为

35～+55℃，蓄电池的工作环境温度为

10～+40℃，湿度为90%，最高海拔高度为5000m。要特别注意蓄电池的气阀压力范围和高低温放电性能。在

10℃时按10h率放电，要求放出实际容量80%以上。4.4VRLA蓄电池的使用与维护（3）良好的容量恢复性能太阳能光伏发电系统中蓄电池放电深度不稳定，蓄电池过放电后的容量恢复性能是一项重要指标，要求蓄电池100%放电到0V，搁置120h后，充电可恢复到实际容量的95%以上。（4）良好的均衡性

太阳能光伏发电系统用蓄电池处于循环使用，系统中电池数量较多，因此对整组电池容量的均衡性要求较高。参照相关标准，配组的储能蓄电池容量偏差要求小于5%，以提高整组蓄电池的循环寿命。

（5）对蓄电池还应有防爆、阻燃、抗震的要求，其自放电应小于4%/28d，恒流过充电寿命应符合YD/T799-2002标准的要求。

4.4VRLA蓄电池的使用与维护3.VRLA蓄电池的使用蓄电池充电电压的要求是非常严格的，必须严格遵守。

VRLA蓄电池在运行中不析出气体是有条件的：VRLA蓄电池在存放期间内应无气体析出；充电电压在2.35V/单体（25℃）以下应无气体析出；放电期间内应无气体析出。但当充电电压超过2.35V/单体时就有可能使气体析出。科学合理地设置蓄电池的浮充电压均衡充电电压：（1）全浮充电压定为2.23～2.25V/单体（25℃）较合适。

（2）均衡充电方法：

充电电压调到2.33V/单体（25℃），充电30h；

充电电压调到2.35V/单体（25℃），充电20h。控制蓄电池端电压压差的均匀一致性（<0.03V/单体）

4.4VRLA蓄电池的使用与维护3.VRLA蓄电池的使用加尾VRLA蓄电池的工作方式不可取。不能从整组VRLA蓄电池中抽出一部分VRLA蓄电池作其它电源用。在正常使用情况下，要经常巡视、检查、测试VRLA蓄电池，认真做好VRLA蓄电池的运行记录。应使用性能良好、具有自动控制和监测功能的充电装置。当负载在正常范围内变化时，充电设备应达到

2%的稳压精度才能满足VRLA蓄电池说明书中所规定的技术要求。

4.4VRLA蓄电池的使用与维护4.VRLA蓄电池搁置与放电尽量避免VRLA蓄电池长期闲置不用或使VRLA蓄电池长期处于浮充状态而不放电。对长期搁置不用的VRLA蓄电池必须每隔一定时间充电一次，以达到激活VRLA蓄电池的目的，尽可能恢复VRLA蓄电池原有的容量。应定期对每个VRLA蓄电池作充、放电测量，检查VRLA蓄电池的蓄电能力和充、放电特性，对不合格的VRLA蓄电池，坚决给予更换。蓄电池进行大容量放电后应及时再充电，其间隔时间不应超过24h。VRLA蓄电池的容量越大可靠性就越高的片面性。

4.4VRLA蓄电池的使用与维护4.4.2VRLA蓄电池的维护

1.维护工作的重要性

VRLA蓄电池的维护工作是保证VRLA蓄电池安全可靠运行的重要环节。据统计：VRLA蓄电池供电系统的故障有50%以上是因VRLA蓄电池组故障或因VRLA蓄电池维护不当造成的。

造成VRLA蓄电池的使用寿命达不到设计要求的主要原因有：（1）VRLA蓄电池使用环境温度变化大（

15℃～45℃）（2）大部分VRLA蓄电池放电终止电压设置不准造成VRLA蓄电池组的深度放电

4.4VRLA蓄电池的使用与维护（3）VRLA蓄电池组放电后没有及时进行充电，造成VRLA蓄电池极板硫化，使活性物质不能还原，造成VRLA蓄电池容量严重下降。（4）系统采用的VRLA蓄电池的质量和性能的一致性较差，使VRLA蓄电池供电系统的整体质量和性能难以保证。（5）充电设备的性能不佳或功能不全。若仅采用恒压充电方式，充电初期，VRLA蓄电池接受电荷能力强，充电电流过大，正极板上的活性物质PbSO4还原成PbO2、负极板还原为Pb时体积变化过于剧烈，收缩太快且不均匀，导致VRLA蓄电池正极板弯曲膨胀、变形损坏。（6）浮充、均充点设置不合理，造成VRLA蓄电池欠充或过充。过充会导致VRLA蓄电池析气、失水和变形。

4.4VRLA蓄电池的使用与维护2.VRLA蓄电池的技术维护

（1）日常维护VRLA蓄电池特性的变化是一个渐进和积累的过程，为了保证VRLA蓄电池性能良好、确保VRLA蓄电池的使用寿命，应对VRLA蓄电池进行日常维护和定期检查。

①日常管理周到、细致和规范，保证VRLA蓄电池及充电装置处于良好的运行状况，保证直流母线上的电压和VRLA蓄电池处于正常运行范围；尽可能地使VRLA蓄电池运行在最佳运行温度范围内。4.4VRLA蓄电池的使用与维护

②VRLA蓄电池的日常维护中需经常检查的项目有：

检测VRLA蓄电池的端电压；

检测VR以蓄电池的工作温度；

检测VRLA蓄电池连接处有无松动、腐蚀现象;检测连接条的压降；

检测VRLA蓄电池外观是否完好、有无外壳变形和渗漏；

检测极柱、安全阀周围是否有酸雾析出，保持VRLA蓄电池本身清洁。安装好的VRLA蓄电池极柱应涂上中性凡士林，防止腐蚀极柱。定期清洁，以防VRLA蓄电池绝缘性降低。4.4VRLA蓄电池的使用与维护

③平时每组VRLA蓄电池至少应选择几只VRLA蓄电池作标示，作为了解VRLA蓄电池组工作情况的参考，对标示VRLA蓄电池应定期测量并做好记录。④当在VRLA蓄电池组中发现有电压反极性、压降大、压差大和酸雾泄漏现象的VRLA蓄电池时，应及时采取相应的方法恢复或修复，对不能恢复或修复的要更换，对寿命已过期的VRLA蓄电池组要及时更换。4.4VRLA蓄电池的使用与维护

（2）定期检查①月度检查和维护项目。保持VRLA蓄电池清洁卫生，测量和记录VRLA蓄电池的环境温度；逐个检查VRLA蓄电池的清洁度、端子的损伤痕迹、外壳及壳盖的损坏或过热痕迹；检查壳盖、极柱、安全阀周围是否有渗液和酸雾析出；检测VRLA蓄电池外壳和极柱温度、单体和VRLA蓄电池组的浮充电压、VRLA蓄电池组的浮充电流。4.4VRLA蓄电池的使用与维护②每半年检查VRLA蓄电池组中各VRLA蓄电池的端电压和内阻，若单个VRLA蓄电池的端电压低于其最低临界电压或VRLA蓄电池内阻大于80m

时，应及时更换或进行均衡充电。同时应检查VRLA蓄电池连线牢固程度，主要防止由于VRLA蓄电池充放电过程中的温度变化导致连线处松动或接触电阻过大。③每年以实际负荷做一次核对性放电，放出额定容量的30%~40%，并作均充；每3年做一次容量试验，放电深度为80％/C10，若该组VRLA蓄电池实放容量低于额定容量的80%，则认为该VRLA蓄电池组寿命终止4.4VRLA蓄电池的使用与维护

（3）“三防、一及时”①防高温；②防过充电：25℃时的浮充电压U＝开路电压+极化电压＝Uk＋（0.10~0.18）或按蓄电池使用手册中给出浮充电压值设定；均、浮充电限流点可以按I充＝(0.1～0.125)C10进行设定，最大充电电流不能大于10小时率充电电流的1.5倍，并要根据环境温度的变化对浮充电压进行补偿。

③防过放电；④及时充电。

4.4VRLA蓄电池的使用与维护（4）核对性容量试验由于无法测量VRLA蓄电池的电解液密度，因此要准确地了解容量，最有效的方法就是每年进行一次核对性容量试验。因落后VRLA蓄电池也只有在放电状态下才能被正确判定，放电时一组VRLA蓄电池中电压降低最快的一只就是落后VRLA蓄电池，在不脱离负载的情况下，可以对一只最差的VRLA蓄电池进行放电，它的容量就代表该组VRLA蓄电池的有效容量。4.4VRLA蓄电池的使用与维护

（5）容量恢复试验容量恢复试验，让VRLA蓄电池内的活性物质活化，以恢复蓄电池的容量。主要方法：将蓄电池组脱离充电装置，在蓄电池组两端加上可调负载，使蓄电池组的放电电流为额定容量的0.1倍，每半小时记录一次蓄电池电压，直到蓄电池电压下降到1.8V/只（对于2V/只的单体蓄电池）或10.8V/只（对于12V/只的单体蓄电池）后停止放电，并记录时间。静置2h后，再用同样大小的电流对蓄电池进行恒流充电，使蓄电池电压上升到2.35V/只或14.1V/只，保持该电压对蓄电池进行8h的均衡充电后，将恒压充电电压改为2.25V/只或13.5V/只，进行浮充充电。4.4VRLA蓄电池的使用与维护

（6）治疗性充、放电维护操作如果在半年内，VRLA蓄电池组从未放过电，应对蓄电池组进行一次治疗性充、放电维护操作。根据治疗性充、放电过程，从放电容量和蓄电池电压值判断每只蓄电池的“健康情况”，因为在不同放电容量过程中，每只蓄电池的电压变化就代表了该蓄电池的“健康”状况，如有不合格蓄电池，应采取补救措施。VRLA蓄电池端电压的测量应定期在放电状态下进行，而不能只在浮充状态下进行。4.5蓄电池充放电管理4.5.1蓄电池充电管理

1.蓄电池温度充电→温升，温升过高，电池寿命缩短；温度过低，蓄电池容量减少，容易过度放电，电池寿命缩短。使用状态正常温度范围：15~55℃；

特殊情况，放电时不超过

15~55℃范围，充电时不超过0~60℃范围。放电终了，电解液温度最好维持在40℃以下。

4.5蓄电池充放电管理4.5.1蓄电池充电管理

2.充电量蓄电池的充电量与放电量之比不能过高，若过高易使水分解，气体产生，电解液明显减少，会使充电时温度上升，蓄电池寿命缩短。假设充电量为放电量120%时的电池，使用寿命有4年；当电池的充电量与放电量之比达到150%时，该电池的寿命为4×120/150=3.2(年)充电不足又重复放电使用，则会严重影响电池寿命。

3.气体充电场所必须通风良好，注意远离火源，避免触电。充电中产生的气体是氧气与氢气，氢气具有可燃性和爆炸性，若空气中的氢气达到3.8%以上，又离火源近，就会发生爆炸。4.5蓄电池充放电管理4.5.2放电时的管理电池放电→内阻增大。完全放电时内阻为完全充电时的2~3倍。严禁到达额定电压时继续放电，会缩短蓄电池寿命。若电池电压达到厂家规定的最高电压时，则应停止使用，马上充电。每日反复充放电以供使用时，则电池寿命将会因放电量的深浅，而受到影响。蓄电池的电解液比重几乎与放电量成比例。测比重（兼测温度，换算成20℃时的比重），推算（监测）蓄电池的放电量。蓄电池放电量不得大于80%。4.5蓄电池充放电管理

1.放电状态与内部阻抗内部阻抗会因放电量增加而加大，尤其放电终点时，阻抗最大，主要因为放电的进行，使得极板内产生电流的不良导体——硫酸铅及电解液比重的下降，都导致内部阻抗增强，故放电后，务必马上充电，若任其持续放电状态，则硫酸铅形成安定的白色结晶后(即硫化现象)，即使充电，极板的活性物质也无法恢复原状，而将缩短电瓶的使用年限。

2.放电中的温度当电池过度放电，内部阻抗即显著增加，因此蓄电池温度也会上升。放电时的温度高，会提高充电完成时的温度，因此，将放电终了时的温度控制在40℃以下最好。4.5蓄电池充放电管理4.5.3蓄电池自放电蓄电池在开路不用时，其容量会自行逐渐下降，这就是自放电现象。蓄电池正极和负极在开路不用时都会产生自放电，究其原因如下：

1.正极的自放电原因①正极活性物质中若存在二价的铁离子，会被氧化为三价的铁离子而造成正极活性物质的还原。②正极板栅中金属铅、锑、银等的氧化，造成的正极自放电。

PbO2＋Pb＋2H2SO4

＝2PbSO4

＋2H2OPbO2

＋2Ag＋2H2SO4＝PbSO4

＋Ag2SO4

＋2H2O5PbO2＋2Sb＋6H2SO4＝(SbO2)2SO4