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蓄电池
铅酸蓄电池电动势的产生
铅酸蓄电池充电后,正极板二氧化铅(PbO2),在硫酸溶液中水分子的作用下,少量二氧化铅与水生成可离解的不稳定物质--氢氧化铅(Pb(OH)4),氢氧根离子在溶液中,铅离子(Pb4)留在正极板上,故正极板上缺少电子。
铅酸蓄电池充电后,负极板是铅(Pb),与电解液中的硫酸(H2SO4)发生反应,变成铅离子(Pb2),铅离子转移到电解液中,负极板上留下多余的两个电子(2e)。
可见,在未接通外电路时(电池开路),由于化学作用,正极板上缺少电子,负极板上多余电子,如右图所示,两极板间就产生了一定的电位差,这就是电池的电动势
铅酸蓄电池放电过程的电化反应
铅酸蓄电池放电时, 在蓄电池的电位差作用下,负极板上的电子经负载进入正极板形成电流I。同时在电池内部进行化学反应。
负极板上每个铅原子放出两个电子后,生成的铅离子(Pb2)与电解液中的硫酸根离子(SO4-2)反应,在极板上生成难溶的硫酸铅(PbSO4)。
正极板的铅离子(Pb4)得到来自负极的两个电子(2e)后,变成二价铅离子(Pb2),,与电解液中的硫酸根离子(SO4-2)反应,在极板上生成难溶的硫酸铅(PbSO4)。正极板水解出的氧离子(O-2)与电解液中的氢离子(H)反应,生成稳定物质水。
电解液中存在的硫酸根离子和氢离子在电力场的作用下分别移向电池的正负极,在电池内部形成电流,整个回路形成,蓄电池向外持续放电。
放电时H2SO4浓度不断下降,正负极上的硫酸铅(PbSO4)增加,电池内阻增大(硫酸铅不导电),电解液浓度下降,电池电动势降低
铅酸蓄电池充电过程的电化反应
充电时,应在外接一直流电源(充电极或整流器),使正、负极板在放电后生成的物质恢复成原来的活性物质,并把外界的电能转变为化学能储存起来。
在正极板上,在外界电流的作用下,硫酸铅被离解为二价铅离子(Pb2)和硫酸根负离子(SO4-2),由于外电源不断从正极吸取电子,则正极板附近游离的二价铅离子(Pb2)不断放出两个电子来补充,变成四价铅离子(Pb4),并与水继续反应,终在正极极板上生成二氧化铅(PbO2)。
在负极板上,由于负极不断从外电源获得电子,则负极板附近游离的二价铅离子(Pb2)被中和为铅(Pb),并以绒状铅附着在负极板上。
电解液中,正极不断产生游离的氢离子(H)和硫酸根离子(SO4-2),负极不断产生硫酸根离子(SO4-2),在电场的作用下,氢离子向负极移动,硫酸根离子向正极移动,形成电流。
充电后期,在外电流的作用下,溶液中还会发生水的电解反应
应用范围
A、电力/核电
B、地铁/铁路
随着中国铁路/地铁行业的飞速发展,OTP蓄电池也广泛应用于该领域。青藏线高速列车,京沪高速铁路,上海、北京、广州、深圳、天津、武汉等 城市的多条地铁,以及国外:越南、苏丹、巴基斯坦等国家的铁路建设项目中都有使用OTP蓄电池。
C、石油/化工
自中国政府开展西气东输工程开始,OTP蓄电池正式进入石油/化工市场领域,并在后续的:西部管道,西气东输、南海石油等重大项目中,成为蓄 电池的主要供应商之一。在中国-哈萨克斯坦石油天然气总长度2000公里的管道上,就有500公里管道使用OTP蓄电池。另外,大型石化企业如:金山石化、大庆石化、广州石化、金陵石化等都是我们长年的合作伙伴。
D 、电信
在中国南方多个省市的电信领域中,已经开始采用OTP蓄电池,如浙江,江苏,上海,陕西。
E 、楼房楼宇设施
随着城市的建筑趋向于大规模、信息化、现代化、高层化发展,随之而来对建筑的供电要求越来越高,依赖也越来越大。otp也可为医院、机场、银行、办公场所等楼宇设施供电提供长使用寿命的富液式和密封式蓄电池,保证可靠的高标准的固定供电。[2]
维护保养
很多车主都认为蓄电池是一个很简单的东西,平时也不太注意作维护保养,其实在汽车的日常使用中,蓄电池也算得是重要的部件之一,马虎不得。
蓄电池
蓄电池的日常使用应注意什么呢?记者特地采访了长青蓄电池有限公司副总经理周永坚及广州市广雄生工贸有限公司总经理徐静雄。周永坚说,蓄电池有启动电池和牵引电池之分,而启动电池又包括免维护电池和“加水”电池。就汽车而言,常用的都是启动电池,因 为它可以使汽车储能,然后瞬间释放,所以说用质量好的启动电池,汽车启动也更为迅速。
品牌蓄电池更有保障。
技术参数
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,叫做电池的电动势。
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。
电池容量
通常电源设备的容量用Kv·A或kW来表示。然而,作为电源的VRLA电池,选用安时(A·h)表示其容量则更为准确,蓄电池容量定义为∫t0tdt,理论上t可以趋于无穷,但实际上当电池放电低于终止电压明仍继续放电,这可能损坏电池,故t值有限制,电池行业中,以小时(h)表示电池的可持续放电时间,觉的有C24、C20、C10、C8、C3、C1等标称容量值。
小电池的标称容量以毫安时(mA·h)计,大电池的
蓄电池
蓄电池
标称容量则以安时(A·h)、千安时(kA·h)计,电信工业常取C10、C8等标称容量值。例如,常见的Deka电池12AVR100SH为12V单体,100 A·h容量,即可持续放电10h,电流为10A,共放出安时数为10*10=100 A·h(实际测试中,为使电流值保持恒稳,当电压变化时,应调整外电路负载,以便计量)
电解液比值 1.280/20℃
放电电流 5小时的电流
放电终止电压 1.70V/Cell
放电中的电解液温度 30±2℃
1.放电中电压下降 放电中端子电压比放电前之无负载电压(开路电压)低,理由如下:
1.V=E-I.R
V:端子电压(V) I:放电电流(A)
E:开路电压(V) R:内部阻抗(Ω)
2.放电时,电解液比重下降,电压也降低。
3.放电时,电池内部阻抗即随之增强,完全充电时若为1倍,则当完全放电时,即会增强2~3倍。
用于起重时之电瓶电压之所以比用于行走时的电压低,乃是由于起重用之油压马达比行走用之驱动马达功率大,因此放电流大,则上式的I.R亦变大。
(蓄电池之容量表示)
在容量试验中,放电率与容量的关系如下:
5HR....1.7V/cell
3HR....1.65V/cell
1HR....1.55V/cell
严禁到达上述电压时还继续继续放电,放电愈深,电瓶内温会升高,则活性物质劣化愈严重,进而缩短蓄
因此,堆高机无负重扬升时的电池电压若已达1.75v/cell(24cell的42v,12cell的21v)),则应停止使用,马上充电。
(蓄电池温度与容量)
当蓄电池温度降低,则其容量亦会因以下理由而显著减少。
(A)电解液不易扩散,两极活性物质的化学反应速率变慢。
(B)电解液之阻抗增加,电瓶电压下降,蓄电池的5HR容量会随蓄电池温度下降而减少。
因此:
1.冬季比夏季的使用时间短。
2.特别是使用于冷冻库的蓄电池由于放电量大,而使一天的实际使用时间显著减短。
若欲延长使用时间,则在冬季或是进入冷冻库前,应先提高其温度。
(放电量与寿命)
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。
(放电量与比重)
蓄电池之电解液比重几乎与放电量成比例。因此,根据蓄电池完全放电时的比重及10%放电时的比重,即可推算出蓄电池的放电量。
测定铅蓄电池之电解液比重为得知放电量的方式。因此,定期性的测定使用后的比重,以避免过度放电,测比重的同时,亦测电解液的温度,以20℃ 所换算出的比重,切勿使其降到80%放电量的数值以下。
(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,主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(此即文献上所说的硫化现象),即使充电,极板的活性物质亦无法恢复原状,而将缩短电瓶的使用年限。
(白色硫酸铅化)
蓄电池放电,则阴、阳极板同时产生硫酸铅(PbS04),若任其持续放电,不予充电,则后会形成安定的白色硫酸铅结晶(即使再充电,亦难再恢复原来的活性物质)此状态称为白色硫化现象。
(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,会提高充电完成时温度,因此,将放电终了时的温度控制在40℃以下为理想。
(理论容量)
理论容量也称计算容量由电池极板所含活性物质的量决定,铅酸蓄电池的电化当量对于Pb,4价为0.517 A·h/g,2价为0.259 A·h/g,对于Pb02,4价为0.488 A·h/g,2价为0.224 A·h/g,根据电化当量与活性物质的量计算出来的容量叫做蓄电池的理论容量。
(实际容量)
实际容量是指蓄电池放电时所测得的容量,取决于活性物质的量及利用率,活性物质与铅板相关,但并不等同于铅重量,利用蓄与蓄电池极板的结构形式、放电电流的大小、温度、终止电压、原材料质量及制造工艺、技术和使用方法有关,而且是变化的,当今,已知单块极板容量为100 A·h/2V。
(额定容量)
额定容量又称为标称容量,即在制造厂规定的条件下,蓄电池能放出的工作容量,例如,97 A·h电池标称100 A·h,有些厂家的电池则是在使用几个循环之后,实际容量达到或超出标称容量。
(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,也叫做安时效率。
(自由放电率)
由于电池的局部作用造成的电池容量的消耗,容量损失与搁置之前的容量之比,叫做蓄电池的自由放电率。
(放电率)
放电率表示蓄电池放电电流大小,分为时间率和电流率,放电时间率指在一定放电枪兵上蓄电池放电至放电终止电压的时间长短,例如在25℃环境下如果蓄电池以电流It放电至放电终止电压的时间为t这一放电过程称为t小时率,放电It称为t小时率放电电流,IEC标准,放电时间率有20、10、5、3、1、0.5小时率及分钟率,放电电流率是为了比较额定容量不同的蓄电池电流大小而设立的,t小时率放电电流以It表示,通常以10小时率电流为标准I10表示。
(放电终止电压)
在25℃环境温度下以一定的放电率放电至能再反复充电使用的电压称为放电终止电压,一般10小时率蓄电池单体放电终止电压为1.8V/Cell,3小时率蓄电池单体放电终止电压为1.8V/Cell,1小时率芳电池单体放电终止电压为1.75V/Cell
(问题和缺陷)
修复方法:找出容量、电压、自放电、电池内阻等一致的电池一起用。
失水
修复方法:撬开电池上方的盖板。一些电池的盖板是ABS胶粘接的,一些电池是达扣连接的。有的是
蓄电池
滑板。注意撬开盖板的时候,不要损坏盖板。这时可以看到6个排气阀的橡胶帽。打开橡胶帽,露出排气孔,通过排气孔可以看到电池内部。一些电池的排气阀底座是可以旋开的,可以不打开橡胶的排气阀而旋开排气阀底座。一些电池的橡胶帽周围还有一些填充物。打开盖,用手电照着,看小孔内部是否有干涸现象,即电池是否失水。电池的极板是用白色玻璃纤维棉包裹着的,正常情况应该是湿润的。用滴管吸入蒸馏水由排气孔注入电池。把加好水的电池用透气的遮挡物覆盖排气孔,以防止灰尘落入排气孔。用医用的二次蒸馏水。补水的原则是宁少勿多。不够可以再加,多了造成酸比重下降,电池容量就会不足。无经验者可以按每孔5mL掌握。是看着加,湿乎乎,亮晶晶,水汪汪。湿乎乎正好,亮晶晶就多了,水汪汪就太多了。
特别提示:补水工具使用玻璃、塑料等吸管。建议使用医用性注射器,使用方便而且方便计量。补水工具不能使用任何含金属的器具,注射器应拔去金属针头,套一节塑料管后使用。
硫酸盐化
修复方法:将硫化的电池用科帝修复仪修复,采用模糊数字控制理论,通过测定电池状态,在充、放电的同时不断发出正负变频微粒波,用10到20小时的时间,去除电池里结晶后变的坚硬的硫酸铅。
极板软化
修复方法:将电池放电止10.5V后,用灯泡深放电1-5小时。然后用活化仪,活化修复。
短路
修复方法:水电池,可以打孔清晰,将短路的铅粉弄出! 电动车电池,可以迅速短路正负极,将短路的地方烧断!
开路
修复方法:100A检测电池电压0V为开路,用单个测量的方法,测量出开路的地方,焊好。
用科帝万用表可以测量出电池开路的地方!
(蓄电池缺陷)
当蓄电池电量不足,电解液密度过低时,蓝色小球下沉到极限位置,则观察孔呈现“内红外无色”(中心呈红色圆点,周围是无色透明圆环),表示蓄电池亏电严重,必须立即充电,英文说明标为(chargingnecessary)。
当电解液液面过低时,两只小球都将下落到极限位置,此时观测孔上呈“外红内无色”(中心呈无色透明圆点,周围是红色圆环),表示电解液不足,说明蓄电池不能继续使用,必须更换。如果这种检测栓装在干荷蓄电池上,则表示必须添加蒸馏水。英文说明标示为Adddistilledwater。
蓄电池是一种易损耗的大型零部件,其寿命长的可达3~4年,短的1~2年,而且越是经常行驶的汽车(尤其是长途使用),蓄电池寿命越长;越是经常停放的汽车或公共汽车,经常放电却又充电不足,蓄电池寿命反而更短。
蓄电池的自行放电和极板逐渐硫化是铅酸蓄电池不可避免的“渐生故障”,只是随着对产品材料和工艺日趋严格的要求,如变铅锑合金为铅钙合金,又逐步变为“全程免维护”而已。有些人习惯仅使用电压表或万用表的电压档不加负载来检查蓄电池的存电是否充足,这是很不可靠的。因为即使是启动放电终了的蓄电池,只要一旦停止放电,蓄电池的正负极板和电解液之间马上就能够达到开路电压--电bmw7动势,马上就能恢复它们之间的电位差,每单格约2.1V,整个电池约12.6V以上。单单测量电压时,消耗电流极少,故而不会在电池内部产生大的压降,所以显示电压并不低,但若加上相当的负载,如前照灯(10~15A)、喇叭(6~12A),电瓶便会使灯光暗淡、喇叭沙哑,从而显示出存电不足。
用密度计来检测蓄电池的存电量也有一定的局限性。首先是要知道蓄电池在当时(夏季或冬季)当地(东北、华北、华中、华南等)充足电时电解液的密度是多少?以此为基准才好进行比较类推。其次是在日常或定期维护时注意补加纯水而不要加电解液,特别是不要加入浓度高的电解液,有时可以加入低浓度的(如1.15)的稀电解液。如果加入高浓度电解液甚至浓硫酸,则不仅会使极板严重硫化,损害电池寿命,还会形成“密度高而存电少”的后果。
在日常保养及维修中真正能够一针见血而又方便快捷地检测蓄电池存电多少,还是使用“大电流放电叉”较为准确。以前许多教科书将这种放电叉称为“高频放电计”是不妥的,因为被测的蓄电池电流、电压均为直流电,与“频率”没有关系。后来改为了“高率放电计”,尚可。又由于这种仪器除了进行启动放电之外,还可以进行发电机的检测,一般称为“蓄电池检测仪”较好。
蓄电池使用误区
根据发动机类型和使用条件合理选用蓄电池的电荷容量,是提高蓄电池的经济性,延长其使用寿命的
蓄电池
重要途径之一。起动机起动发动机时,蓄电池输出的电流很大,在一般情况下为150A-200A,在低温(-10℃)起动时输出的电流高达250A-300A。如果蓄电池电荷容量与发动机不匹配,蓄电池电荷容量偏小,则在起动阻力大时,小电荷容量的蓄电池在剧烈放电的情况下,势必加速单位时间内活性物质与硫酸的反应,使蓄电池温度升高,极板因过负荷而弯曲,结果造成活性物质大量脱落,极板早期损坏,从而使蓄电池寿命大大缩短。如果蓄电池电荷容量偏大,虽然不会发生上述问题,但不能充分利用其活性物质,使蓄电池经济性下降。因此蓄电池的电荷容量,一定要与发动机相匹配。通常蓄电池电荷容量的选择,应根据起动机功率、电压和用电设备的负荷而定。
(蓄电池串联混用)
在蓄电池使用中,有时会出现新、旧蓄电池串联使用的现象,殊不知,这种做法会缩短蓄电池的使用寿命。因为新蓄电池内的化学反应物质较多,端电压较高,内阻较小(12V新蓄电池内阻只有0.015-0.018Ω);而旧蓄电池端电压较低,内阻较大(12V旧蓄电池的内阻在0.085Ω以上)。如果将新、旧蓄电池串联混用,那么在充电状态下,旧蓄电池两端的充电电压将高于新蓄电池两端的充电电压,结果造成新蓄电池充电尚未充足而旧蓄电池充电早已过高;在放电状态下,由于新蓄电池的电荷容量比旧蓄电池的电荷容量大,结果造成旧蓄电池过量放电,甚至造成旧蓄电池反极。因此对蓄电池决不能新、旧混用。
另外,不同电荷容量的蓄电池也不能串联混用,因为两种电荷容量不同的蓄电池串联使用时,往往会使
蓄电池在充放电过程中会产生氢气和氧气,尤其在过充电时,水被电解而产生大量的氢气和氧气。蓄电池加液孔盖上的通气孔就是用来散发这些气体的。平时如果忽视通气孔的疏通,造成通气孔阻塞,蓄电池在化学反应时产生的热量和气体无法散发,会使蓄电池内部温度和压力不断升高,终导致蓄电池爆炸。因此在日常维护中应注意疏通通气孔,防止脏物堵塞通气孔。
(电源总开关装在蓄电池火线端)
有些国产汽车在出厂时没有安装电源总开关。为了安全与方便,有些驾驶、维修人员便加装了手动电源总开关,但却错误地将电源总开关装在了蓄电池的火线端上,因为大多数汽车的电源为负极搭铁,所以这不仅没有起到防范作用,而且会引发新的不安全因素。