)铅酸蓄电池的比较优势
①性能比较优势目前,大规模产业化的二次电池主要有铅酸蓄电池、镉镍电池、氢镍电池和锂离子电池。镉镍电池含有剧毒元素镉,已逐步被其他电池所替代。目前,市场上应用广泛的电池为铅酸蓄电池、锂离子电池和氢镍电池。相较于其他二次电池,铅酸蓄电池主要有以下性能比较优势:A、实现工业化生产的时间长、技术成熟的电池,性能稳定、可靠,适用性好;B、采用稀硫酸作电解液,无可燃性,电池采用常压或低压设计,安全性好;C、工作电压较高、工作温度范围较宽,适用于混合电动车(HEV)等高倍率放电应用;D、能浮充电使用,浅充浅放电性能优异,适用于不间断电源(UPS)、新能源储能、电网削峰填谷等领域;E、大容量电池技术成熟,能制成数千安时的电池,为大规模储能提供了便利。
②成本比较优势铅酸蓄电池是廉价的二次电池,单位能量的价格是锂离子电池或氢镍电池的1/3左右。此外,铅酸蓄电池的主要成分为铅和铅的化合物,铅含量高达电池总质量的60%以上,废旧电池的残值较高,回收价格**过新电池的30%,因此铅酸蓄电池的综合成本更低。
③再生利用比较优势铅酸蓄电池组成简单,再生技术成熟,回收价值高,是*实现回收和再生利用的电池。**再生铅产量已经**过原生铅产量,美国废铅酸蓄电池铅的再利用率已**过98.5%,我国废铅酸蓄电池的再利用率也达到90%以上。镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池多为小型电池,且组成复杂,再生成本高,回收难度大,再生产业难以实现市场化运营。目前,前述电池**的平均回收比例不足20%,特别是锂离子电池,多数国家尚未实现有效回收和再生。
一、铅酸蓄电池的基本结构及特性
铅酸蓄电池主要壳体、正负极板、隔板,电解液在电场作用下将电能转变为化学电能贮存,又将化学电能转为直流电能,并可反复进行数次充放电循环的一种装置,电化学反应式为:
上式可知铅酸蓄电池是一个复杂的电化学反应体系,铅酸蓄电池性能寿命长短取决于制造正负极板的材料,工艺环境、活性物质纯度组合构成及使用环境和维护等有很重要的影响。
首先,铅蓄电池的连接要正确,防止出现短路情况
铅蓄电池应该摆放在靠近发电机组,这样电池的连接线就不会过长,同时还需要将电池放在便于保养的地方。电池在链接到发电机时,首先接正极,再接负极,当负载或停机时,应及时断开链接,防止电池出现正负极短路。
其次,做好电池的日常检查工作
要定期对电池进行检查,包括电池端的电压情况;电池中电解液的密度、温度、高度情况;注意电池链接先是否按照规格链接;检查电池记住是否有腐蚀情况;定期做放电测试等等,这些日常工作都是需要进行的。
后,电池充电工作要格外注意
电池充电是基本工作,应当在通风良好、没有雨雪、火花、明火环境下充电;充电好使用原装充电机充电;充电时,电线的链接要正确;使用合理的电流进行充电;电池充电时,当温度**45℃时,应当停止充电工作,做散热处理。
1、蓄电池基本技术指标:①阀控式密封铅酸蓄电池:每台UPS各接一组。②浮充电压允差:1%。③浮充电压:2.23~2.27V/单体。④均充电压:2.3~2.4V/单体。⑤放电终了电压:1.67~1.70V/单体。⑥温度对蓄电池寿命的影响:在25℃时浮充运行情况下,理论寿命不低于10年。
2、UPS蓄电池容量的计算
2.1、蓄电池大放电电流I
I=S×COSφ/η×Ei
式中:S为UPS电源的标称输出功率;
COSφ为负载功率因数,一般取0.8;
η为逆变器的效率一般取0.8;
Ei为蓄电池放电终了电压。
2.2、电池后备时间t电池后备时间t根据用户的需要而定,中小型UPS多采用阀控铅蓄电池。价格较贵,一般选取满载工作时间为10min、15min或30min。
2.3、蓄电池容量C算出大放电电流后,再根据负载性质及用户所需UPS的后备时间,算得蓄电池标配容量:(C=It)。
试验目的
环境温度对启动用铅酸蓄电池额定储备容量试验结果的影响,以探讨在不同温度条件下,容量的变化情况。
试验依据
GB5008.1-1991《起动用铅酸蓄电池技术条件》
GB/T5008.2-1991《起动用铅酸电池产品品种和规格》
试验设备及试剂
1.BTS-DCH蓄电池电气测试系统,电压精度1%,电流0.5%,时间±0.5s,河北科技大学研制
2.BTS-M蓄电池自动测试系统,电压精度1%,电流0.5%,时间±0.5s,河北科技大学研制
3.恒温水浴控温精度±1℃
4.温度计量程0~50℃分度值1℃精度0.5℃
5.低温试验箱子量程-30℃~室温精度1℃
6.电解液1.285g/cm3(25℃)
以上试验设备,试剂均已达到或**过标准要求,目的是尽量减少因试验条件造成的系统误差。
试验样品
0#6-QA-120Ah
2#6-QA-105Ah
试验步骤
依据GB5008.1标准,起动用铅酸蓄电池的容量试验应先进行启动试验,蓄电池和电解液在25±5℃的室内至少12h进行温度处理,使之与室温一致,然后将电解液注入电池,静置20min,使较板与电解液充分接触反应,然后以Is电流放电150s,蓄电池端电压的值应不小于GB/T5008.2-1991标准规定的要求。
进行过起动试验的蓄电池,再进行额定储备容量。对容量试验的条件,GB5008.1标准规定“整个试验期间蓄电池均放置在温度25±2℃的水浴中”,由此可见,标准对于试验温度的要求25±2℃范围较为精确,并且规定了电池、水浴之间的距离,使之在反应过程中不会相互影响。
标准为什么规定了±2℃的要求,这正是本文要探讨的主题。储备容量试验先进行充电,在蓄电池充满电后,静置0.5h后再进行25A定电流放电,以放电时间考核其容量。标准要求在充放电过程电池均须置于恒温水浴中。在试验过程中发现,这样规定完全必要:,只有在相同的环境条件下的试验结果才具有可比性,可重复性;*二,在充电过程中,蓄电池是将电能转化为化学能储存起来吸收能量的过程,蓄电池放出大量的热。笔者在32℃的环境测试其中间单体的温度甚至**过了65℃,过快的化学反应对电池的使用寿命造成了损害;*三,在放电过程中,蓄电池将化学能转换成电能,是放出能量,蓄电池要从环境中吸热,蓄电池体温下降,为避免影响化学反应的进行,需要有恒温水浴向蓄电池补充热能使其温度恒定。
容量试验之充电试验按照GB5008.1推荐的恒压充电进行:12V蓄电池以16.00V电压充电16h,大电流限制到5I20,在充电结束1h内在电解液温度与水浴温度到时进行放电试验,以25A电流放电到12V蓄电池端电压10.50±0.05V时,记录放电持续时间1(min)。
从试验结果可以看出,两只不同规格电池在不同的温度条件下容量均出现了显著的变化,容量随温度变化呈现出成近似正比变化,温度越高则容量越高,温度越低则容量越低。从图中还可以看出电池容量越大,则其受温度影响的程度越低。笔者分析,蓄电池的化学反应受温度影响变化明显,温度越高,化学反应越活泼,吸收的电能越多;反之,吸收的电能越少。这就是蓄电池在冬季难以启动,在夏季较易启动的原因。
质检部门的定期监督检验及涉案件检验,务求检测数据准确无误。根据本次试验结果,证明在相关实验与环境温度相关时,务必使试验温度保持在标准要求的范围内,才能减少系统误差,得出精确数据,真实反映产品的质量水平。