)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。
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)。
铅酸蓄电池是工业化早的二次电池,自1859年发明至今已经有150多年的历史,但是该产业的发展仍然方兴未艾。铅酸蓄电池是化学电池中市场份额大、使用范围广的电池,特别是在起动和大型储能等应用领域,在较长时间尚难以被其他新型电池替代。铅酸蓄电池价格较低,具有技术成熟、高低温性能优异、稳定可靠、安全性高、资源再利用性好等比较优势,市场竞争优势明显。相对于其他电池金属材料,铅资源比较丰富,铅储量和再生铅保证铅酸蓄电池产业可持续发展的年限相对较长,铅酸蓄电池大量应用,较长时间内不会造成铅资源短缺。铅酸蓄电池不足之处在于:能量密度偏低、循环寿命偏短,主要原材料铅是一类有毒物质,电池生产和再生铅加工过程中存在铅污染风险,管理不善可能会对环境和人体健康造成危害。随着新技术的突破和新结构的应用,铅碳电池、双极性电池、非铅板栅电池等先进铅酸蓄电池的不断问世,改变了质量能量比偏低、循环寿命较短等不足,并且随着法规制度的逐步健全和管理水平的提升,铅污染的风险也可防可控。为铅酸蓄电池产业的持续发展注入了新的活力。在未来,铅酸蓄电池仍将在备用电源、储能、起动、动力等应用领域发挥重要的作用。
铅酸蓄电池充放电的过程是电化学反应的过程,放电时,生成硫酸铅,充电时硫酸铅还原为氧化铅。
导致铅酸蓄电池充电发热的另一个原因就是硫化,硫化直接导致电池内阻增加,这就进一步造成铅酸蓄电池充电发热,发热又使氧循环电流上升,所以硫化严重的电池,热失控发生的机率很大。
为了增加铅酸蓄电池的容量,目前电动车铅酸蓄电池电池的较板数量普遍采用增加较板方式,这就导致隔板相对比其他电池的隔板薄一些,负极板的硫酸铅结晶长大,充电以后出现少量硫酸铅遗留在隔板中,遗留在隔板中的硫酸铅一旦被还原称为铅,积累多了,铅酸蓄电池电池就会出现微短路,这种现象叫做“铅枝搭桥“。
不少铅酸蓄电池在单体测试中,可以获得比较好的结果,但是,对于串连铅酸蓄电池组来说,由于容量差、开路电压差等原始配组误差,充电时电压高的电池会增加失水,电压低的电池会欠充电,放电的时候,电压低的会出现过放电,形成铅酸蓄电池硫化。