铅酸蓄电池的充放电特性与维护
铅酸电池充放电特性
密封铅酸蓄电池的充放电特性电源技术 2009-04-04 10:33 阅读360 评论0字号：大中小1、电池的放电特性电池的放电特性是一组曲线(见图1)。
在一定的环境温度下(图中为25℃),随放电电流的不同,电池端电压与放电时间的关系称为放电曲线。
由放电曲线可以看出如下特性:(1)放电时间最长的曲线,放电时间为10小时,电流恒定,我们称之为10小时放电率曲线,由此测定的电池容量用C10表示C10=6A×10h=60Ah如果用1小时恒流放电来测定这同一只电池,则C1=41.9A×1h=41.9Ah由此可见电池的容量是在标定了放电制式之后才是一个可比的确定值。
(2)无论放电电流大小,在放电的初始阶段都会使端电压下降较多,然后略有回升的现象,这是因为电池从充电状态转变为放电状态的瞬间,电池极板附近的电荷快速释放出来,而离极板较远的电荷需要逐渐运送到极板附近,然后才能释放出来,这个过程形成了电池端电压有较大的低谷。
(3)无论放电电流大小,电池端电压最终将出现急剧下降的拐点,以这些曲线的拐点连接得到的曲线就称为安全工作时的终止电压曲线,UPS的电池电压工作终点都是设计在这条拐点曲线附近的。
拐点之后的曲线具有电压急剧下降的趋势,直到放电曲线的终点,这些终点连接得到的曲线称为最小终止电压曲线,它表示放电电压低于此曲线后将造成电池的永久性失效,即电池不能再恢复储电能力。
由此可见UPS中设计有防止电池深度放电的保护功能是极为必要的。
2、电池的充电特性电池的充电特性曲线也是在25℃温度下测量和标度的(见图2)。
充电曲线通常有三条:(1)充电电流曲线:在充电开始阶段,充电电流是一个恒定值,随着充电时间的推移,充电电流逐渐下降,并最终趋于0。
这是由于在放电过程中,电池内的电荷大量流失,由放电转变为充电时,电荷的增长速度较快,化学反应将产生大量的气体和热量,对于密封电池来说,即使通过安全阀可以将气体和热量排放掉,但氢离子和水将同时损失掉,使电池的储能下降,因此必须限定充电的电流值,随着电池容量的恢复,充电电流将自动下降。
铅酸电池知识
铅酸蓄电池的电压与充电放电特性一、铅酸蓄电池的电动势和开路电压1、电动势定义电池在开路时，正极平衡电极电势与负极平衡电极电势之差，由电池中进行的反应所决定，与电池的形状、尺寸无关。
电动势表达式为：E=Eθ+RT/nFlna(H2SO4)/a(H2O)式中 E——电池电动势；Eθ——所有反应物的活度或压力等于1时的电动势，称为标准电动势（V）；R——摩尔气体常数，为8.3J/(Kmol);T——温度（K）；F——法拉弟常数（96500C/mol）；n——电化学反应中的电子得失数目。
电动势是电池在理论上输出能量大小的量度之一，如果其它条件相同，电动势愈高的电池，理论上能输出的能量就愈大，实用价值就愈高。
2、电动势的产生电动势也等于组成电池的两个电极的平衡电势之差，即E=φe,+－φe,-，式中φe即为平衡电极电势。
电极电势的产生，与建立双电层有关。
将一金属电极插入含有该金属离子的溶液中，由于该离子在金属中与溶液中的化学势不同，因而发生金属离子在电极与溶液之间的转移。
在静电力作用下，这种转移很快达到动态平衡。
这时电极表面所带电荷符号与电极表面附近溶液层中离子所带电荷符号相反，数量相等，于是在电极与溶液的界面处形成双电层，对应于双电层的建立，电极和溶液间便产生一定的电势差，称为平衡电极电势。
电极电势的符号和数值取决于金属的种类和溶液中离子的浓度。
电极电势φe实际上由两部分组成，即紧密层电势和分散层电势。
3、开路电压电池在开路状态下的端电压即开路电压，也是两极的电极电势之差，但不是平衡电势，而是稳定电势或混合电势之差。
理论上，电池的开路电压不等于电动势，但数值上可能要接近。
铅酸蓄电池的电动势的电动势是硫酸浓度的函数。
开路电压也是硫酸浓度的函数。
电池的开路电压与电解液密度的关系可用下式计算：开路电压=d+0.85式中d——在电池电解液的温度下，电解液的密度（g/cm3）4、稳定电势的建立电极金属离子与溶液中金属离子间建立的动态平衡Me—2e Me2+ （1）它只是一种理想状况，如上述平衡电极电势的建立。
铅酸蓄电池使用和维护方法
铅酸蓄电池使用和维护目前在UPS不间断电源中，广泛使用蓄电池作为储存电能的装置，蓄电池需先用直流电源对其充电，将电能转换成化学能而储存起来。
当市电中断时，UPS将依靠储存在蓄电池中的能量维持其逆变器正常工作。
UPS选用的蓄电池必须具有在短时间内能输出大电流的特性。
目前在中小型UPS电源中被广泛使用的是所谓无需的密封式铅酸蓄电池。
在返修的UPS电源中，由于蓄电池故障而引起UPS电源不能正常工作的比例大约占1／4左右，对长延时（4小时或8小时）UPS电源而言，蓄电池的成本甚至超过UPS电源主机的成本，由些体现，正确使用和维护发蓄电池，对延长蓄电池的使用寿命，减少UPS电源的故障率十分重要。
如果维护使用正确，蓄电池的使用寿命一船可达3－5年。
一、日常维护工作：1、定期检查电池状态，保持蓄电池室和电容器、支架的清洁，定期清洗连接螺丝处的氧化物，紧固松动螺丝，保持蓄电池连接良好，防止在电流放电时产生的打火和过大的压降。
2、电池使用环境要求温度在20℃到25℃之间，防止电池的使用寿命降低。
3、避免电池长期闭置不用或电池长期处于漂流状态面不放电，假若运行中很少发生停电现象，则应在每隔2－3个月，实行一次核对性放电。
放出容量的50％左右，然后再进行充电。
4、对没有使用的电池，每隔1个月充一次电。
二、蓄电池的外特性目前UPS电源中所用的小型铅酸电池的典型容量规格为12V 7AH／20HR，它表明该电池输出电源12V，标称容量6A时，这一指标是把该电池组以20小时的速率进行放电，一直放到电池组输出电压为10.5V时，所测量得到的总安培小时数来计量的。
电池的放电电流越小电池输出电压维持稳定的时间也越长；放电电流越大，电池维持其输出电压稳定能力也差。
例如12V 24AH／20HR电池组，当放电电流为1。
2A时，其输出电压可在长达5小时时间内维持在12V 以上。
超过这正常放电工作时间，电池输出电压将迅速下降，造成电池过度放电。
铅酸蓄电池充电方法及特性说明
铅酸蓄电池充电方法及特性说明铅蓄电池的充电特征就是指蓄电池在恒定流充电状态下，电解液相对密度ρ（15℃）、蓄电池端电压UC随充电时间的变化规律。
图5-12是将某型号铅蓄电池以5A进行恒流充电时测得的规律曲线。
充电过程中，电解液相对密度基本以直线逐渐上升。
这是因为采用等流充电，充电机每单位时间向蓄电池输入的电量相等，每单位时间内电解液中的水变为硫酸的量也基本相等。
充电过程中，铅蓄电池端电压上升的规律由四个阶段组成：第一阶段：充电开始，端电压上升较快。
这是由于极板活性物质孔隙内部的水迅速变为硫酸，孔隙外部的水还未来得及渗透入补充，极板内部电解液相对密度迅速上升所致。
第二阶段：端电压上升较平稳，至单格电压2.4V。
该阶段，每单位时间内极板内部消耗的水与外部渗入的水基本相等，处于动态平衡状态。
第三阶段：端电压由2.4V迅速上升至2.7V，该阶段电解液中的水开始电解，正极板表面逸出氧气，负极板处逸出氢气电解液中冒出气泡，出现所谓的电解液“沸腾”现象。
第四阶段：该阶段过充电阶段，端电压不再上升。
为了观察端电压和电解液相对密度不再上升的现象，保证蓄电池充分充电，一般需要过充电2h～3h。
由于过充电时剧烈地放出气泡会导致活性物质脱落，造成蓄电池容量降低，使用寿命缩短，因此应尽量避免长的时间过充电。
过充电时，蓄电池逸出的氢气与氧气混合，混合气体具有易烯、易爆特点，因此充电的蓄电池附近应免明火出现。
铅蓄电池充电终了的特征是：（1）端电压和电解液相对密度上升到最大值，且2h～3h内不再上升。
（2）电解液中产生大量气泡，呈现“沸腾”状态。
3.蓄电池的充放电控制技术在实际光伏发电系统的蓄池中，为了实现设定的充电模式，须对充电过程进行控制，运用正确的充电控制方法，有利于提高蓄电池的充电效率和使用寿命。
（1）充电过程阶段的划分在实际光伏发电系统的蓄池中，为了实现设定的充电模式，须对充电过程进行控制，运用正确的充电控制方法，有利于提高蓄电池的充电效率和使用寿命。
ups铅酸蓄电池标准要求
ups铅酸蓄电池标准要求UPS铅酸蓄电池是一种常见的应急电源装置，在各个行业和领域得到广泛应用。
作为一种重要的电力设备，UPS铅酸蓄电池具有一定的标准要求，主要包括以下几个方面：1.电池的选择：UPS铅酸蓄电池应选择具有较好品质和稳定性能的产品。
电池的额定电压和容量应满足需求，并能够长时间稳定工作，以保障UPS系统的正常运行。
2.安全性要求：UPS铅酸蓄电池应符合国家相关安全标准，遵循安全生产法律法规。
电池外壳应具有阻燃、耐高温、耐腐蚀等性能，以保证在工作中不会发生泄漏、短路等安全事故。
3.环境适应性：UPS铅酸蓄电池应具备良好的环境适应性能，能够在不同的温度、湿度等环境条件下正常工作。
同时，电池应具备较长的使用寿命，能够承受频繁的充放电循环。
4.充电和放电特性：UPS铅酸蓄电池充电和放电特性应符合相关标准要求。
在充电时，电池应具备较高的充电效率和稳定性能，能够快速恢复电能；在放电时，电池应具备较低的自放电率和较高的放电能力，以保证UPS系统的持续供电能力。
5.可靠性要求：UPS铅酸蓄电池应具备良好的可靠性能，能够在长时间、高负载的工作条件下持续可靠供电。
同时，电池应具备较长的寿命，并具备诊断、报警等功能，以及合理的维护和保养要求。
6.环保要求：UPS铅酸蓄电池应符合环保标准要求，不含有汞、铅等有害物质，能够进行有效的回收利用。
同时，电池的生产过程应符合环保要求，减少对环境的污染。
7.安装和维护要求：UPS铅酸蓄电池的安装和维护应按照相关要求进行。
电池应平稳、可靠地安装在指定位置，且能够方便地进行维护和检修。
同时，需要定期进行充电、放电、检测等工作，以保证电池的正常使用和性能。
总之，UPS铅酸蓄电池的标准要求涉及多个方面，包括电池的选择、安全性、环境适应性、充电和放电特性、可靠性、环保要求以及安装和维护要求等。
符合这些要求的电池产品能够有效保障UPS系统的稳定运行，提供可靠的应急电源供电。
铅酸蓄电池充放电的原理
铅酸蓄电池充放电的原理铅酸蓄电池作为一种化学电源，广泛应用于各个领域。
接下来，我们将详细介绍铅酸蓄电池的充放电原理。
一、铅酸蓄电池结构铅酸蓄电池的基本结构由正负极板和电解液组成。
正极板上的活性物质为二氧化铅（PbO2），负极板上的活性物质为绒状铅（Pb）。
电解液主要为硫酸（H2SO4）。
在电池内部，正负极板分别与电解液形成半电池，两个半电池相互连接，构成一个完整的铅酸蓄电池。
二、充放电过程1.放电过程放电过程中，正极板上的二氧化铅得到电子，负极板上的绒状铅失去电子。
电子通过外部电路流动，形成电流。
同时，正负极板上的硫酸铅（PbSO4）逐渐积累，电解液浓度下降。
2.充电过程充电过程中，外部电源对电池进行反向充电，使得负极板上的硫酸铅逐渐转化为二氧化铅，正极板上的二氧化铅转化为硫酸铅。
电解液中的硫酸铅离子得到电子，生成硫酸。
随着充电的进行，电解液浓度逐渐升高，直至达到充电完成。
三、充放电特性1. 自放电特性铅酸蓄电池在储存过程中，由于内部化学反应的进行，会自然放电。
自放电速率受温度、电解液密度等因素影响。
2.极化现象随着放电过程的进行，正负极板上的硫酸铅逐渐积累，导致极板电势发生变化。
正极板电势逐渐趋向于负，负极板电势逐渐趋向于正。
极化现象加剧，会影响电池的放电性能。
3.充电特性充电过程中，电池内部发生化学反应，电解液浓度逐渐升高。
当电解液浓度达到一定值时，电池充电完成。
此时，正负极板上的活性物质分别为二氧化铅和绒状铅。
总之，铅酸蓄电池的充放电原理涉及活性物质的转化、电解液浓度的变化以及电流的流动。
了解这些原理，有助于我们更好地掌握铅酸蓄电池的使用和维护方法，确保电池性能的稳定。
蓄电池基础知识
蓄电池基础知识蓄电池是UPS电源中最关键、最昂贵、最易损坏的部件之一，它对UPS的品质有着重要的影响。
正确的使用和维护好蓄电池，是延长蓄电池的寿命,提高放电效率的关键。
下面再介绍一些铅蓄电池的小知识。
1. 铅酸蓄电池的结构及电动势的产生:铅酸蓄电池的构造：正极板（正极板上的活性物质为二氧化铅PbO2)、负极板（负极板上的活性物质为海绵状纯铅Pb)、电解液（电解液由水和硫酸[H2SO4］按一定的比例配制而成）、电池槽等.将制作好的正、负极板浸入装有电解液的电池槽中后，负板表面的铅离解产生二价的正铅离子和电子（Pb →Pb2+ + 2e），其中正二价的铅离子进入电解液中,电子留在负极板上，这样负极板和电解液之间形成电位差。
同样正极板上的二氧化铅在电解液中离解成正四价的铅离子和负氢氧根离子(PbO2 + H2O →Pb4+ + OH- ）,其中负的氢氧根离子进入电解液，正4价铅离子留在正极板上，这样在正极板和电解液之间形成电位差。
由于正、负极板与电解液都有电压差，所以正、负极板之间也存在电位差。
正、负这间电压的高低与电解液的浓度有关,铅酸蓄电池的每单元电压值可用公式表示:E = 0。
8 5 + d(15℃)式中0。
85—-——表示铅酸蓄电池的电动势常数，d（15℃)———表示15℃时极板活性质物质微孔中电解液的比重。
UPS电源中常使用的铅酸蓄电池标称电压为12V，它由6个单元组成。
2。
铅酸蓄电池的放电及常用的充电方法：2.1 蓄电池的放电：蓄电池向外电路供电叫蓄电池放电，放电时，负极板上的电子通过负载流向正极,随着放电的进行，负极板的铅和硫酸反应生成硫酸铅，正极上的氧化铅和硫酸反应生成硫酸铅，随着放电的进行，蓄电池的端电压逐惭下降,当端电压下降至临界电压时，就应终止放电,否则蓄电池的寿命将大缩短甚至损坏。
临界电压是蓄电池制造商为保护蓄电池免受不正常的放电而影响蓄电池的寿命，2。
2 恒流充电:这种充电方法在整个充电过程中,流过蓄电池的电流不变，充电器输出的充电电压随蓄电池的端电压上升而上升.这种充电方法有以下特点：充电时间短,但耗能大，充电后期易产生过压充电而缩短电池使用寿命。
铅酸蓄电池使用手册
铅酸蓄电池使用手册引言铅酸蓄电池是一种常见的储能设备，广泛应用于汽车、UPS电源、太阳能发电系统等领域。
本手册旨在向用户提供一份全面且易于理解的关于铅酸蓄电池使用和维护的指南。
通过遵循本手册的操作指导，用户可以更好地了解铅酸蓄电池的特性，正确使用和保养蓄电池，以延长其寿命并确保安全使用。
第一章：铅酸蓄电池基础知识1.1 蓄电池的基本原理铅酸蓄电池是一种化学电池，通过化学反应将化学能转化为电能。
蓄电池由一个正极、一个负极和介质电解液组成，其中正极为正极活动物质（PbO2），负极为负极活动物质（Pb），电解液为稀硫酸溶液。
1.2 铅酸蓄电池分类根据用途和结构不同，铅酸蓄电池可以分为起动电池、动力电池和太阳能电池等。
起动电池用于汽车起动，动力电池用于电动车或升降机，太阳能电池用于储存太阳能。
1.3 蓄电池的主要特性了解蓄电池的主要特性对正确使用和维护至关重要。
蓄电池的主要特性包括额定容量、电压、内阻、循环寿命、自放电率等。
第二章：蓄电池的安全使用2.1 充电前的准备在充电之前，务必检查蓄电池的外观是否有明显损坏，并确保充电设备的安全性能和充电参数与蓄电池匹配。
2.2 充电方法和注意事项根据蓄电池的充电类型（常流充电或浮充充电），选择合适的充电方式。
在充电过程中，注意避免过度充电和过度放电，以免损害蓄电池性能。
2.3 蓄电池的正确连接和断开正确连接蓄电池可以避免电火花和其他意外事故的发生。
在连接和断开蓄电池时，先断开负极，再断开正极，并加上绝缘套管以保护连接部位。
第三章：蓄电池的日常维护3.1 充电状态的监测定期检测蓄电池的充电状态，避免过度放电和过度充电，以延长蓄电池的使用寿命。
3.2 温度和通风控制蓄电池在运行过程中会产生一定的热量，应确保蓄电池的工作温度在适当范围内。
并保持通风良好，防止蓄电池过热。
3.3 清洁和防护措施定期清洁蓄电池的端子和外壳，防止积灰和腐蚀。
使用绝缘套管和防护罩来避免蓄电池的短路和外力损坏。
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✓ 首先由于放电的进行，酸浓度降低， 引起电池电动势的降低；
✓ 其次是由于活性物质的不断消耗， 反应面积减小，从而极化不断增加；
✓ 此外还由于生成物PbSO4（导电性 甚差）的不断增加，酸浓度的降低， 导致电池内阻不断增加。
-30℃
-25℃
-15℃ -5℃
5℃
15℃
25℃
33℃
放 电 平 均 电 压
➢ 电解液温度越低，则放电时平均电压也低，而充电电压高。反之电解液温度越高， 则放电平均电压也高，而充电电压低。
➢ 蓄电池在低温放电时电压低，是由于硫酸的粘度增加，流动性差，扩散缓慢，两极 极化增加，电池内阻也增加，在个别情况下，可能是负极钝化所引起。总之，在低 温条件下，负极性能的恶化可能成为限制容量和电池电压下降的主要原因。低温充 电时，电压急剧上升，活性物质难于转化。
高温: 工作环境从 20℃ 上升到 30℃ 将使其使用寿命缩短 25 % 低温: 在 -10 ℃ 的低温下，已放电的蓄电池将结冰并损毁！
⑵ 蓄电池的维护
• 经常保持蓄电池干净，外观不损环，无漏液 • 各联接体不腐蚀，不变形，联接牢固 • 排气塞通气、无电解液溢出 • 经常检测蓄电池的单格电压和系统电压 • 必要时做均衡充电，蓄电池的负极和正极在充电时状态略有不同，
放电率与容量的关系
放电率／小时率 实际放电容量／额定容量，％
12V电池工作电压，V 单体电池平均电压，V
20 100 11.85 1.98
10 92 11.75 1.96
5 81 11.55 1.93
1 55 11.40 1.90
0.5 47 10.85 1.87
蓄电池的使用与维护
⑴ 环境：保持室内环境卫生，整浩、通风，必要的水和消防用品
充放电电流与电为单 位时间内生成的硫酸和消耗的水量多，速率快。充电终期保持保持较高 的恒压是因为电流增大。一般说，用较大电流充电固然可以加速充电， 使得电流分布不均，活性物质转化不均匀。所以在充电终期一般用小电 流充电。
❖ 大电流放电：电压下降迅速，曲线的平缓部分也短。
铅酸蓄电池的充放电特性与维护
铅酸蓄电池的充放电特性
蓄电池有两种完全不同的电性能特性：
• 放电特性 • 充电特性
然而： 蓄电池的充放电特性不是一成不变的，它与蓄电池的使用过 程及蓄电池的新旧程度有关。
蓄电池的放电特性（Crated = 200 Ah）
单 体 电 池 电 压
不同放电率情况下蓄电池的放电特性
Source: Solar electricity, T. Markvart, 1997
可供使用的 充电电量
单 体 电 池 电 压
OPzS 蓄电池的放电特T性ime总of况discharge
Cnom = 100 Ah, 恒定放电电流情况下电压与时间的关系
放电时间
在充电开始时，OA电压急剧上升， ABC电压缓慢上升，需较长时间， 到达C点后，电压很快上升，负极 析出H2，正极析出O2，水被分解， 此时D点的电压约为2.6V。
根据电池类型和放电条件的不同，电 池容量、寿命要求的不同，电池终止 电压的规定也不同。
大电流或低温条件放电，终止电压低 些，因为在此条件下生成的硫酸铅量 较少，不会使电池受到损害。
小电流放电时，终止电压不可过低。 因为放电时间长，放电的电量较多， 生成的硫酸铅也多，体积膨胀引起内 应力，造成活性物质脱落。
它们并不是同时充满。大容量蓄电池组中各单体电池彼此也不一样。 各单体电池内的温度也不相同 • 防止过充与气化，为了使所有单体电池及其正负电极都能达到满荷 电状态，必须经常控制以免过充
正确使用蓄电池的规则： 避免深放电 至少每月一次充电到满荷电状态（在单体电池电压 2.4 V 充 电 4小时） 至少每3个月进行一次“均衡充电” 尽可能使蓄电池处于“浮充电电压”状态 （单体电池电压 为 2.27 V） 避免高温 避免因温度过低而结冰 及时补充蒸馏水 适时调整电解液密度