铅酸蓄电池基础知识
铅酸蓄电池的基础知识.
铅酸蓄电池的基本知识富液铅酸蓄电池是由法国科学家普朗特于1859年发明，它由极板、铅和氧化铅及35%硫酸和65%水构成的电解液组成。
目前广泛应用于汽车、船舶、原动机等。
一、基本概念电压：电压是用于描述做功势能的电气测量方法，单位为伏特。
电流：电流是测量有多少电子流过导体的测量方法，单位为安培。
功率：功率是电压和电流的乘积，单位为瓦特。
单体电池：单体电池是电池的最基本单个部件。
它们由装有可相互作用的电解液和铅极板的容器构成。
电池电压：铅酸电池的额定电压取决于串联连接的单体电池数量。
每个单体电池提供2伏的额定电压，那12伏的电池通常由6个单体电池串联组成。
充电状态：描述电池充电程度的指标，表示为介于完全充电和完全放电的差值的百分比。
实际电压与电池充电的相互关系取决于电池温度。
充满电的时候，冷的电池有比热的电池有低一些的电压。
完全（100%）充电状态：电池内所有可利用的活性物质全部转变成完全充电的状态。
过度充电：完全充电后仍延续的充电，它造成极板碎裂和脱落。
这些活性物质的颗粒落到电池底部，容易造成短路。
过度充电也大大地增加了发热和失水。
放电深度：放电深度是测量电池放电有多深的一种方法。
当电池100%充满时，那放电深度为0%。
相反，当电池100%放空，放电深度为100%。
电池平均放电越深，所谓的循环寿命越短。
例如，起动用电池不是用于深放电（不多于20%放电深度）。
确实，按其设计来使用，它们几乎不完全放电；发动机起动是高能量密度的，但持久时间非常短。
过度放电：电池的放电超过某一规定的限度，容易造成硫酸盐化。
大多数电池厂家提倡在重新充电前不使电池放电超过50%。
电池（存储）容量：电池的容量是尝试对额定电压下可存储的、可使用能量数量的量化，单位为安培小时（Ah ）。
例如，一个100安培小时的电池能提供5安培电流达20小时，20安培电流达5小时等。
同样地，一个电池物理容积越大，其总存储容量越大。
当电池并联时，存储容量相叠加；而电池串联时，电压相叠加。
铅酸蓄电池的基础知识
铅酸蓄电池的基础知识1一、铅酸蓄电池的原理：铅酸蓄电池的原理是通过将化学能和直流电能相互转化，在放电后经充电后能复原，从而达到重复使用效果。
铅酸蓄电池充放电时的反应：1、阳极反应：pbO2+H2SO4+3H++2e≒pbSO4+2H2O2、阴极反应：pb+H2SO4-≒pbSO4+H+2e3、总反应：pb+2H2SO4+pbO2≒2pbSO4+2H2O二、蓄电池的种类1、按用途分类：起动型蓄电池：主要用于汽车、摩托车、拖拉机、柴油机等起动和照明固定型蓄电池：主要用于通讯、发电厂、计算机系统作为保护、自动控制的备用电源牵引型蓄电池：主要用于各种蓄电池车、叉车、铲车等动力电源铁路用蓄电池：主要用于铁路内燃机车、电力机车、客车起动、照明之动力储能用蓄电池：主要用于风力、太阳能等发电用电能储存2、按铅酸蓄电池极板结构分类：有形成式、涂膏式和管式3、按铅酸蓄电池盖的结构分类：有开口式、排气式、防酸隔爆式和密封阀控式4、按铅酸蓄电池维护方式分类：有普通式、少维护式和免维护式三、蓄电池的命名1、国家标准蓄电池命名：以型号6-QA(W)-54a的蓄电池为例，说明如下：⏹6表示由6个单格电池组成，每个单格电池电压为2V，即额定电压为12V⏹Q表示蓄电池的用途，Q为汽车启动用蓄电池、M为摩托车用蓄电池、JC为船舶用蓄电池、HK为航空用蓄电池、D表示电动车用蓄电池、F 表示阀控型蓄电池。
⏹A和W表示蓄电池的类型，A表示干荷型蓄电池，W表示免维护型蓄电池，若不标表示普通型蓄电池⏹54表示蓄电池的额定容量为54Ah（充足电的蓄电池，在常温以20h率放电电流放电20h蓄电池对外输出的电量）⏹角标a表示对原产品的第一次改进，名称后加角标b表示第二次改进，依次类推。
注：①型号后加D表示低温启动性能好，如6-QA-110D ②型号后加HD表示高抗振型③型号后加DF表示低温反装，如6-QA-165DF2、日本JIS标准蓄电池命名：在1979年时，日本标准蓄电池型号用日本Nippon的N为代表，后面的数字是电池槽的大小，用接近蓄电池额定容量来表示：如NS40ZL ：⏹N表示日本JIS标准；⏹S表示小型化，即实际容量比40 Ah小，为36Ah⏹Z表示同一尺寸下具有较好启动放电性能，S表示极桩端子比同容量蓄电池要粗，如NS60SL；。
铅酸蓄电池基础知识讲义
❖ 均充充电：蓄电池重复充、放电使用时的充电方 法，电压相对较高，注意充电时间。
均充电压一般为2.35-2.40V
放电之后应立即充电 （防止PbSO4重结晶）
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一、蓄电池基础知识－－ 充电电压温度补偿
充电电压
（V） 2.35V
2.30
2.31V
线性补偿 （Linear Compensation）
负极板 正极板
+-
+-
+-
+-
12v =24 v
12v
100AH = 200AH 100AH
串联
并联
蓄电池通过串联获得所需电压； 通过并联获得所需容量。
6个单体=12 V铅酸蓄电池
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一、蓄电池基础知识－－铅酸蓄电池两种基本类型
艾默生电池
◆开口排气式（富液式） ◆阀控（密封）式
Flooded Battery
镀锡紫铜端子
上盖
排气孔
端子 排气三通
电池壳 提手
阻燃ABS电池壳
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一、蓄电池基础知识－－铅酸蓄电池内部结构
① 电池槽、盖（container & cover）
⑥
超强阻燃ABS塑料
①
② ③
② 端极柱（terminal）
③
内嵌镀锡紫铜芯，使其电阻最小化，极柱
采用三层特殊密封技术，完全阻止蓄电池
④
漏液可能
蓄电池内部和内部酸雾排出，但又不允许蓄电池内气压超过预定值的装置。
➢ 额定容量--在规定的条件下，蓄电池完全充电后所能提供的由制造厂标明的安时电量。 ➢ 完全充电--当蓄电池内所有可利用的活性物质都已转变成完全充电的状态。 ➢ 耐过充电能力--完全充电状态后的蓄电池能承受过充电的能力。 ➢ 防爆性能--蓄电池内部产生的可燃性气体逸出后，遇到蓄电池外部的明火时在蓄电池内
铅酸蓄电池基础知识
VRLA电池基本结构与设计
➢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
Euroba 12V系列电池剖面图
Euroba 2V系列电池剖面图
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➢VRLA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。
➢ EUROBA电池的特点与优势
➢VRLA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< 10 mv ✓ 确认安装地面最大承载能力（Kg/m²)确保电池安装安全可靠。
VRLA蓄电池培训目录
基础知识 选型与设计
➢ 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
➢ 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
铅酸蓄电池的基本常识
•第一节铅酸蓄电池的基本常识铅酸蓄电池定义：是用稀硫酸做电解液，用二氧化铅和绒状铅分别做为电池的正极和负极的一种酸性电池。
铅酸蓄电池主要由正负极板、隔板、硫酸电解液，电池壳体等主要部件组成。
铅酸蓄电池结构1、正负极板：正负极板是由板栅和活性物质构成的●板栅的作用：①支承活性物质。
②传导电流，使电流分布均匀。
板栅的材料一般采用铅锑合金，免维护电池采用铅钙合金或低锑合金。
●活性物质的作用：参加成流反应●充电状态：正极活性物质主要成分为二氧化铅，负极活性物质主要成分为绒状铅2、隔板：电池用隔板是由微孔橡胶、塑料玻璃纤维等材料制成的，它的主要作用是：①防止正负极板短路。
②使电解液中正负离子顺利通过。
③阻缓正负极板活性物质的脱落，防止正负极板因震动而损伤。
因此要求隔板要有孔率高，孔径小，耐酸不分泌有害杂质，有一定强度，在电解液中电阻小，具有化学稳定性的特点。
3、电解液电解液是蓄电池重要组成部分，它的作用是：①传导电流②参加电化学反应电解液是由浓硫酸和净化水配置而成的，电解液的纯度和密度对电池容量和寿命有重要影响。
汽车用蓄电池采用电解液密度为1.280+0.005g/cm3（25℃）稀硫酸。
4、电池壳盖：电池壳、盖是盛正、负极板和电解液的容器，主要由塑料和橡胶材料制成。
5、排气栓：由塑料材料制成，对电池起密封作用，阻止空气进入，防止极板氧化。
使用前：必须将排气栓上的盲孔用铁丁刺穿，以保证气体逸出畅通。
6、其他：蓄电池除上述主要零部件外，还有链条、端子、极柱、荷电显示器等零部件。
•第二节铅酸蓄电池工作原理铅酸蓄电池正极活性物质是二氧化铅（PbO2），负极活性物质是海绵状金属铅（Pb），导电介质稀硫酸（电解液）。
在蓄电池充放电过程中，正负极将发生下列反应，将电能转化成化学能贮存在电池中或将化学能转化成电能提供给外界。
负极反应：放电Pb + HSO-4-2e PbSO4 + H+充电正极反应：放电PbO2 + HSO4- + 3H+ + 2e PbSO4 + 2H2O充电放电：H2SO4浓度下降，正负极板上生成PbSO4，使内阻增大，从而电池电动势降低。
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。
铅酸蓄电池基础知识汇总
第二章，铅酸蓄电池概述
一.铅酸蓄电池的基本结构
铅酸蓄电池主要由正负极板、隔板、硫酸电解液、电池槽体等主 要部件组成。各种铅蓄电池根据其用途的不同，各有不同的要求， 从而在结构上也有差异。对于阀控密封型还有安全阀，接线端子。
1.正负极板
正负极板是由板栅和活性物质构成的。 ●板栅的作用为①支承活性物质。 ②传导电流，使电流分布均匀。 板栅的材料：起动型铅蓄电池一般采用低锑多元合金，免维护电池采用 铅钙合金。 正负极活性物质比例 铅酸蓄电池设计上正负极活性物质利用率一般按30—33％计算，正负极 活性物质比例为1：1，实际应用中，负极活性物质利用率一般比正极高 ，对于阀控铅酸蓄电池，考虑到氧再化合的需要，负极活性物质设计过 量，一般宜为1：1．0—1．2。
温度对容量的影响
对电解液性能的影响 -50度时，H2SO4的粘度是常温时的几千倍 -40度时， H2SO 极板 17.8% 电解液 62.2% 160AH 极板 32% 电解液 51% 16000AH 极板 57% 电解液 29% 隔板 20% 隔板 17% 隔板 14% 总和 1.19 毫欧 总和 0.72 毫欧 总和 0.014 毫欧
运行制度
运行方式： 1、充放电制：多用于移动式、小容量便携式等，如一组使用、一组备用。 2、连续浮充：只要电池电压低于供电电压就进行充电。 3、定期浮充：定期充电的一种方式。 连续浮充寿命较充放电制高1-2倍。
充电
恒流充电：适用于串联的电池组，落后的电池易于恢复，最好用于小电流长时 间充电模式。 缺点：开始阶段电流过小，后期过大，时间长，析出的气体多，对板极冲击大， 效率不高。 免维护的电池不宜使用此方法，可用于长时间小电流的活化充电。 变型：分段恒流充电。
铅酸蓄电池基础知 识汇总
铅酸蓄电池基本知识
铅酸蓄电池基本知识一、铅酸蓄电池基本知识1、基本定义 电能可由多种形式的能量变化得来，其中把化学能转换成电能的装置叫化学电池，一般简称为电池，电池有原电池和蓄电池之分。
放电后不能用充电的方式使内部活性物质再生的叫原电池，也称一次性电池。
放电后可以用充电的方式使内部活性物质再生，把电能储存为化学能，需要放电时再次把化学能转换为电能的电池，叫蓄电池，也称二次电池。
2、常用技术术语 充电：蓄电池从其他直流电源获得电能叫做充电。
放电：蓄电池对外电路输出电能时叫做放电。
浮充放电：蓄电池和其他直流电源并联，对外电路输出电能叫做浮充放电。
有不间断供电要求的设备，起备用电源作用的蓄电池都处于该种放电状态。
电动势：外电路断开，即没有电流通过电池时在正负极间量得的电位差，叫电池的电动式。
端电压：电路闭合后电池正负极间的电位差叫做电池的电压或端电压 安时容量：电池的容量单位为安时，即： 电池容量Q（安时）=I放×t放 I放为放电电流（安） t放为放电时间（小时） 电量效率（安时效率）：输出电量与输入电量之间的比叫做电池的电量效率，也叫作安时效率。
电量效率（%） =（Q放÷Q充）×100% =（I放×t放）÷（I充×I充）×100% Q放 和Q充 分别是放电和充电容量（安时） 自由放电：由于电池的局部作用造成的电池容量的消耗。
容量损失搁置之前的容量之比，叫做蓄电池的自由放电率 自由放电率（%）= （Q1－Q2）÷Q1×100% Q1为搁置前放电容量（安时） Q2为搁置后放电容量（安时） 使用寿命：蓄电池每充电、放电一次，叫做一次充放电循环，蓄电池在保持输出一定容量的情况下所能进行的充放电循环次数，叫做蓄电池的使用寿命。
3、铅酸蓄电池定义 铅酸蓄电池是蓄电池的一种，主要特点是采用稀硫酸做电解液，用二氧化铅和绒状铅分别做为电池的正极和负极的一种酸性蓄电池。
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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
1859
1900
1960-1975
1979
1984-1996
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阀控式密封铅酸蓄电池的定义
阀控式密封铅酸蓄电池的英文名称为Valve Regulated Lead Acid Battery (VRLA)。
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VRLA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。
铅酸蓄电池的发展历史与现状
VRLA电池的基本定义与分类
基础知识
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
铅 酸 电 池 发 展 里 程 碑 事 件
GNB发明MFX正
极板栅专利合金
GNB购买Gates专
利
GNB开始大量生 Gates 公司发明： 产吸液式密封免维 Pb-Ca 合金 护铅酸蓄电池 Gates 公司获得： D型密封铅酸电池专利 VRLA电池原型 开口式蓄电池 开始应用 （Open Cell ) Plante 普兰特 发明蓄电池
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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
Euroba 12V系列电池剖面图
Euroba 2V系列电池剖面图
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VRLA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。
放电 充电
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。
正极板图
负极板图
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VRLA蓄Байду номын сангаас池的设计： • 隔膜的选择：
VRLA电池采用的是AGM（玻璃纤维棉）隔膜。主要具有以下特征： 优良的耐酸性能和抗氧化能力 厚度均匀、无针孔、无机械杂质 材料孔径小、孔率高 优良的吸附性能，保留电解液能力强 电阻小 具有一定强度，保证工艺上的可操作度 杂质少、铜铁含量低
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VRLA蓄电池的性能参数： •
能量：
电池的能量：一定放电条件下蓄电池所能给出的电能。单位：Wh 瓦时 比能量：电池单位质量或单位体积所能输出的电能。单位：Wh/Kg 比能量反映了电池活性物质的利用率，同时也反映了电池的质量水平和制造商的技术和 管理水平。 • 功率和比功率： 功率是指电池在一定条件下于单位时间所能给出的能量的大小，单位：W或KW 比功率是单位质量电池所能给出的功率，其单位为 W/Kg 或 KW/Kg。 比功率越大表示电池可以承受大电流放电。
Mat 采用吸附式玻璃纤维作隔膜，电解液吸附于极板和隔膜，电池内无流动电解液。 AGM电池可以立式或卧式安装。
• GEL 电池： 胶体电池采用SiO2作凝固剂。 电解液吸附于极板和胶体内，胶体电池一般立式安装。 • 常识备注：VRLA蓄电池一般情况下都是指AGM电池，胶体电池都需特别指明
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阀控式密封铅酸蓄电池电化学反应原理
蓄电池正常使用时保持气密和液密状态。当内部气压超过预定值时，单向安全阀自动开启 释放气体。当内部气压降低后，安全阀自动闭合使其密封，防止外部空气进入蓄电池内部。 蓄电池在使用寿命期间，正常使用情况下无需补加电解液。蓄电池具有防爆、防酸雾、耐 过充电能力。
VRLA蓄电池的分类 • AGM 电池： Absorbed Glass
• 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槽盖配合图
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VRLA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
AGM隔膜
PVC隔膜
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VRLA蓄电池的设计：
ABS槽盖配合操作图
• 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。