铅酸电池充放电曲线
储能技术习题答案4
第4章习题答案4-1铅酸电池的原理是什么？请写出它的反应方程式。
解：传统铅酸电池的电极由铅及其氧化物制成，电解液采用硫酸溶液。
在充电状态下，铅酸电池的正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；放电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。
放电时，正极的一氧化铅与硫酸反应生成硫酸铅和水，负极的铅与硫酸反应生成硫酸铅；充电时，正极的硫酸铅转化为二氧化铅，负极的硫酸铅转化为铅。
铅酸电池反应如下。
正极：PbO2+3H'+HSO;+2e^PbSO4+2H2O负极：Pb+HSO；<=>PbSθ4+H,+2b总反应：Pbθ2÷Pb+2H2SO4<=>2PbSθ4+2H2O4-2请简述铅酸电池的工作方式。
解：铅酸电池主要有充电放电制和定期浮充制两种充电方式。
充电放电制是指铅酸电池组充电过程与放电过程分别进行的一种工作方式，即先用整流装置给铅酸电池组充满电后，再由铅酸电池的负载供电（放电），然后再充电、再放电的一种循环工作方式。
充电放电制主要用于移动型铅酸电池组。
例如，汽车摩托车启动用铅酸电池组、铅酸电池车辆用铅酸电池组等，当有两组相同型号的固定型铅酸电池组，一组工作, 而另一组备用时，一般也采用这种工作方式。
定期浮充制就是整流设备与铅酸电池组并联并定期轮流向负载供电的一种工作方式。
也就是说，由整流设备和铅酸电池组所构成的直流电源，部分时间由铅酸电池向负载供电；其他时间由整流设备浮充铅酸电池组供电，即整流设备在直接向负载供电的同时，还要向铅酸电池充电（浮充），以补充铅酸电池放电时所消耗的能量以及因局部放电所引起的容量损失。
4-3简述铅酸电池的充放电特性。
解：铅酸蓄电池充电曲线如下图所示，其内部反应如下：图4-17习题4-3示意图(1)在电池充入电量至70%~80%之前，利用整流器的限流特性维持充电电流不变，此 过程电池端电压几乎呈直线上升；(2)当电流的端电压上升至稳压点附近时，由于充电历程已到中后期，此时正极板上 PbSO4数量已不多，使交换电流密度随反应面积的变小而增大，所以电化学极化作用己经变 小，而电池内阻也明显减少。
分析锂电池包和铅酸电池的充放电效率对比
分析锂电池包和铅酸电池的充放电效率对比锂电池包与铅酸电池这两者经常会被大家进行比较，尤其是在UPS应用方面。
主要因为锂电池包与铅酸电池是现在UPS上最常用的储存能量的电池。
其中铅酸电池是从UPS出现起就沿用至今的储能电池，而锂电池包是近几年迅速发展起来的相较于铅酸电池有着更多优势的储能电池。
锂电池UPS相较于铅酸UPS有着众多的优势之处，在这些优势之中，锂电池包与铅酸电池充放电效率的差异也是一大对比之处。
锂电池包和铅酸电池的充放电效率对比锂离子电池放电时，它的工作电压总是随着时间的延续而不断发生变化，用电池的工作电压做纵坐标，放电时间，或容量，或荷电状态(SOC)，或充放电深度(DOD)做横坐标，绘制而成的曲线称为充放电曲线。
根据充放电曲线，可以判断电池工作性能是否稳定，以及电池在稳定工作时所允许的最大电流。
以下两张图分别是铅酸电池和锂电池包的充放电曲线，从曲线图中可以直观的得出两者的充放电效率，哪种电池效率更高，大家自己也能判断。
对于同样的完全充电的铅酸电池，在相同的温度下，采用不同倍率的放电电流，其放电输出特性有很大的差别，造成动力不稳定。
铅酸电池充放电曲线对于同样的完全放电的锂电池包，在相同的温度下，采用不同倍率的放电电流，其放电输出特性非常稳定，与铅酸电池相比充放电效率要高许多。
锂电池包充放电曲线除了充放电效率方面，锂电池包相较于铅酸电池有优势，在其他一些方面，锂电池包也有着许多的优势之处。
锂电池包和铅酸电池的其他方面对比体积重量同等体积下，锂电池包的体积和重量均为铅酸的三分之一，能够有效节省安装空间，更有利于空间的规划，便于集中管理，减少运维成本。
材料组成锂电池包一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。
铅酸电池是一种电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池。
锂电池包的组成材料相较于铅酸电池在安全环保方面都有着很大的优势，如果锂电池包发生泄漏，泄漏出的液体也不会对工作人员及周围环境产生较大的威胁。
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。
铅酸电池电压电量曲线
铅酸电池电压电量曲线
铅酸电池是一种常见的蓄电池类型，广泛应用于汽车、UPS系统等领域。
铅酸电池的电压电量曲线一般可分为充电曲线和放电曲线。
1. 充电曲线：
在铅酸电池充电过程中，电压随着电量的增加而变化。
典型的铅酸电池充电曲线可分为三个阶段：
•起始阶段（恒流充电）：在开始充电时，电池电压较低，电流较大。
这个阶段充电电流是恒定的，电池电压缓慢上升。
•中间阶段（饱和充电）：随着电池电量的增加，电池电压逐渐上升，充电电流逐渐减小。
这个阶段充电电流逐渐减小，电池
电压接近最高允许电压。
•末端阶段（浮充电）：一旦电池电量充满，充电电流几乎为零，电池进入浮充状态。
此时，电池电压保持在一个相对稳定的水
平。
2. 放电曲线：
在铅酸电池放电过程中，电压随着电量的减少而变化。
放电曲线一般较为平稳，电池电压在整个放电过程中相对稳定。
铅酸电池的放电曲线一般呈现出一个缓慢下降的趋势，电池电压逐渐降低，直到达到电池最低工作电压。
以上描述是一般情况下的铅酸电池电压电量曲线，实际曲线可能会受到电池设计、温度、充电/放电条件等因素的影响。
具体的电压电量曲线还取决于电池的具体类型和用途。
惠氿48V20A电动车充电器及铅酸电池充电曲线
OUT-
+12.4V
+5.6V dianliu
+5.6V
+12.4V
U2A FL817C
≤4mA
R33R37 分压比
所有数据均为 R31 10n/100V 空载对地实测
1
R12
23
10K C12
恒流电流：
R11 2K7 2K7
245.6mV
R33 22K
R16 75K
75.0mV
恒压电压：59.0 V 转灯电流：
C3 3n3/100V
R3
C1
3
47K/3W 103/1KV
12
2
D5
10
HER208
1
8
R5
T?
15R
PQ3230-6020
R1 10K
R7 470R
V1 8N60
红色料位的元器件不安装
R6
R4
1K 1/3W
C8 102/2KV
3
C6 10n/100V
WP测绘注解 wp8818@.com
D10 US1G
+5.6V
R21 1K
D9 5V6
+12.4V
C11 47uF/50V
1 2
3 D7
MBRF10H100CT
330uF/63V C10
R17 3K/3W
59.7V 56.0V
C9 471/2KV
R18 27R/2W
R23
R22 0R1/3W
245mV 56K 20mV dianliu
OUT+
D8压降0.8 V D8压降0.7 V
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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。
铅酸蓄电池最佳充电方法
铅酸蓄电池最佳充电方法-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1铅酸蓄电池最佳充电方法上世纪60年代中期，美国科学家马斯对开口蓄电池的充电过程作了大量的试验研究，并提出了以最低出气率为前提的，蓄电池可接受的充电曲线，如图1所示。
实验表明，如果充电电流按这条曲线变化，就可以大大缩短充电时间，并且对电池的容量和寿命也没有影响。
原则上把这条曲线称为最佳充电曲线。
目录1原理简介蓄电池放电后，用直流电按与放电电流相反的方向通过蓄电池，使它恢复工作能力，这个过程称为蓄电池充电。
蓄电池充电时，电池正极与电源正极相联，电池负极与电源负极相联，充电电源电压必须高于电池的总电动势。
充电方式有恒电流充电和恒电压充电两种。
2详细内容蓄电池充电器原理蓄电池里面有大量的硫酸等可供电离的溶液，当插上电源，电流就通过里面的铅板（有些电池不是铅）电离溶液，这样就将电能转化为化学能；如果要使用，溶液就会转化为电能通过电极输送出去。
这是原理上的描述，事实上，真实的情况十分复杂，可参考相关专业书籍。
充电方法制度常规充电制度是依据1940年前国际公认的经验法则设计的。
其中最着名的就是“安培小时规则”：充电电流安培数，不应超过蓄电池待充电的安时数。
实际上，常规充电的速度被蓄电池在充电过程中的温升和气体的产生所限制。
这个现象对蓄电池充电所必须的最短时间具有重要意义。
恒流充电法恒流充电法是用调整充电装置输出电压或改变与蓄电池串联电阻的方法，保持充电电流强度不变的充电方法。
控制方法简单，但由于电池的可接受电流能力是随着充电过程的进行而逐渐下降的，到充电后期，充电电流多用于电解水，产生气体，使出气过甚，因此，常选用阶段充电法。
恒压充电法充电电源的电压在全部充电时间里保持恒定的数值，随着蓄电池端电压的逐渐升高，电流逐渐减少。
与恒流充电法相比，其充电过程更接近于最佳充电曲线。
用恒定电压快速充电，由于充电初期蓄电池电动势较低，充电电流很大，随着充电的进行，电流将逐渐减少，因此，只需简易控制系统。
昂鼎铅酸电池充电器充电曲线图
铅酸电池充电器充电曲线图
铅酸电池充电器充电曲线图
铅酸电池充电器微处理器系列充电曲线图(干式电池)
铅酸电池充电器微处理器系列充电曲线图(湿式电池)
1.最大快充时间≧12小时,跳到区段D
2.充电电流≦0A,继电器开路,接着跳到区段D
3.最大浮充时间≧40分继电器开路
4.如果电池电压低于2.1V per cell,重新充电
5.如果深度放电超过30分,继电器开路且红色LED灯亮
6.区段A,B,C P.W.M控制
如果充电电流在任何一个区段归零,跳到区段E
备注:
红色LED显示
*1未接上电池-->红灯闪(2Hz)
*2OTP/OVP-->红灯亮
请注意:
曲线图上所有时间数据约20%误差值。
铅酸蓄电池的低温20度放电曲线
铅酸蓄电池是一种常见的蓄电池类型，因其价格低廉、稳定性好，被广泛用于汽车、UPS电源和太阳能储能系统等领域。
然而，在低温环境下，铅酸蓄电池的放电性能会受到影响，其放电曲线也呈现出特殊的特点。
在本文中，将探讨铅酸蓄电池在低温20度下的放电曲线，以及其原因和影响因素。
一、低温20度下铅酸蓄电池的放电曲线铅酸蓄电池在低温20度下的放电曲线通常呈现出以下特点：1. 放电容量下降：在低温环境下，铅酸蓄电池的放电容量会明显下降，导致其可用能量减少。
2. 放电电压变化：低温会导致铅酸蓄电池的放电电压下降，使其在负载下的稳定性受到影响。
3. 放电时间延长：低温环境下，铅酸蓄电池的放电时间会相应延长，降低了其在实际应用中的可靠性。
二、造成低温20度下放电曲线特点的原因铅酸蓄电池在低温20度下放电曲线呈现特殊特点的原因主要包括：1. 电化学反应速率降低：低温环境下，铅酸蓄电池的电化学反应速率会显著降低，导致其放电性能下降。
2. 电解液凝固：低温会导致铅酸蓄电池中的电解液凝固，使得电极与电解液之间的反应受到限制，影响了电池的正常放电过程。
3. 极板极化现象：低温环境下，铅酸蓄电池极板极化现象增加，造成电池内阻升高，导致放电性能下降。
三、影响低温20度下放电曲线的因素影响铅酸蓄电池低温20度下放电曲线的因素主要包括：1. 温度：低温环境是影响铅酸蓄电池放电性能的重要因素，温度越低，影响越大。
2. 电池类型：不同类型的铅酸蓄电池对低温的适应能力不同，影响其在低温环境下的放电曲线特点。
3. 电池状态：电池的使用年限、充放电循环次数等因素也会影响其在低温环境下的放电曲线。
四、改善低温20度下放电曲线的方法针对铅酸蓄电池在低温20度下放电曲线特点，可以采取以下措施进行改善：1. 热管理：在低温环境下，采取合适的热管理措施，使电池维持在适宜的工作温度范围内，有利于提高其放电性能。
2. 增加电解液浓度：通过增加电解液的浓度，可以降低其凝固温度，减轻低温对电池放电性能的影响。
铅酸电池温度和容量曲线
铅酸电池温度和容量曲线
铅酸电池温度和容量之间的关系是非常密切的。
一般来说，温度对铅酸电池的容量有着显著影响。
随着温度的升高，铅酸电池的容量一般会增加。
这是因为温度的升高会提高电解液中的电离速率，使电池能够更有效地释放和接收电荷。
这意味着在相同的放电或充电过程中，电池能够提供更多的电能。
然而，当温度继续升高到一定程度时，铅酸电池的容量会开始下降。
这是因为过高的温度会导致电池内部的化学反应变得不稳定。
电解液的蒸发速度也会加快，导致电池液面下降，进一步影响电池性能。
因此，铅酸电池的最佳工作温度范围一般在20-25摄氏度之间。
在这个温度范围内，电池通常能够提供最大的容量和最长的使用寿命。
如果温度过低或过高，都可能导致电池容量下降和寿命缩短。
需要注意的是，不同类型的铅酸电池可能对温度的变化有不同的响应。
因此，在使用铅酸电池时，应根据具体电池型号的规格表来确定最佳的工作温度范围和容量曲线。
铅酸电池寿命曲线
铅酸电池寿命曲线
铅酸电池寿命曲线描述的是铅酸电池的使用寿命与其循环次数之间的关系。
一般来说，铅酸电池寿命曲线呈现出较为平缓的下降趋势。
在铅酸电池的初期使用阶段，电池寿命曲线呈现出一个较为平稳的平台期，此时电池的性能稳定，寿命损耗较小。
随着电池的循环使用次数的增加，铅酸电池的寿命曲线会逐渐下降。
随着时间的推移，电池中的活性物质逐渐消耗和腐蚀，内阻增加，容量减少，这些因素将导致铅酸电池的性能逐渐下降。
当电池的容量下降到一定程度，无法满足正常使用需求时，用户通常会选择更换电池。
值得注意的是，铅酸电池的寿命曲线受多种因素的影响，如充电、放电方式、电流大小、温度等。
适当的充放电管理和合理的使用环境都可以延长铅酸电池的使用寿命。
同时，对于铅酸电池来说，避免深度放电和过度充电也是保持其寿命的重要措施。
充放电曲线斜坡
"充放电曲线斜坡"（Charge-Discharge Curve Slope）通常指的是电池充放电过程中电压与电流之间的关系曲线的斜率。
在电池充电时，电压随着电流的变化而变化，形成充电曲线；在放电时，电压同样随着电流的变化而变化，形成放电曲线。
这些曲线的斜坡（即变化率）对于了解电池的性能和行为非常重要。
电池的充放电曲线斜坡可以提供关于电池状态、容量和健康状况的信息。
一些特定的点和区域可以用来判断电池的充电状态、剩余容量以及电池的寿命等参数。
在一般情况下，充电曲线的斜坡会在电池充电初期较为陡峭，然后随着电池充满而逐渐趋于平缓。
放电曲线的斜坡在电池开始放电时较为陡峭，然后随着电池放电进行逐渐趋于平缓。
这些特征可以用来监测电池的性能和状态。
不同类型的电池（例如锂离子电池、铅酸电池等）以及不同的充放电条件（例如充电速率、温度等）都会影响充放电曲线的斜坡特征，因此对于特定电池系统，需要通过实验和测试来获取和分析充放电曲线以了解电池的性能。
铅酸电池衰减曲线
铅酸电池衰减曲线铅酸电池是一种常见的蓄电池类型，广泛用于汽车、UPS系统（不间断电源系统）等应用中。
随着使用时间的增加，铅酸电池会经历衰减过程，其性能逐渐下降。
衰减曲线用于描述铅酸电池在使用过程中的性能衰减趋势。
以下是关于铅酸电池衰减曲线的一般性讨论。
1. 铅酸电池的基本原理铅酸电池是一种蓄电池，基于铅和氧化物之间的化学反应。
在充电过程中，铅酸电池将电能转化为化学能，将铅负极上的铅转化为氧化物，同时将正极上的氧化物还原为铅。
在放电过程中，这些反应逆转，产生电能。
2. 铅酸电池的衰减过程随着铅酸电池的使用，其性能会逐渐衰减。
主要的衰减因素包括：2.1 自放电即使电池处于不使用状态，也存在一定的自放电率，导致电池电量的损失。
2.2 极板腐蚀电池中的电解液和反应产物可能导致极板腐蚀，进而影响电池的性能。
2.3 活性物质丧失随着循环次数的增加，电池中的活性物质可能丧失，减少电池的有效容量。
2.4 温度效应温度变化会影响电池的性能，高温可能导致电池内部反应加速，从而加速衰减。
3. 衰减曲线衰减曲线是描述电池性能随时间衰减的图表。
曲线通常表现为电池的容量、内阻、充电效率等关键参数随时间的变化。
3.1 容量衰减曲线容量衰减曲线显示了电池可用容量随充放电循环次数的变化。
初始阶段，容量可能较为稳定，但随着使用，容量逐渐减小。
3.2 内阻增加曲线内阻增加曲线反映了电池内阻随循环次数增加而增加的趋势。
内阻的增加会导致电池放电效率的下降。
3.3 充电效率曲线充电效率曲线表示了电池在充电过程中能量损失的变化。
随着循环次数的增加，充电效率可能逐渐降低。
4. 延长电池寿命的方法虽然铅酸电池会随着时间衰减，但一些方法可以延长其寿命：4.1 适当的充电和放电避免深度充放电，适当的充电和放电可以减缓电池的衰减速度。
4.2 温度控制尽量避免电池在极端高温或低温环境下使用，以减少电池的性能损失。
4.3 定期维护对于长期不使用的电池，定期进行充电以防止自放电。
充放电多次循环曲线
充放电多次循环曲线是指在电池或储能设备进行多次充电和放电循环时，记录下其电压随时间变化的曲线。
这些曲线用于评估电池或储能设备的性能稳定性和寿命特性。
在一个完整的充放电循环中，电池首先被充电至其设计容量的一定比例（通常为80%-100%），然后再通过放电操作使其电压降低到一定的程度（通常为20%-0%）。
接着，电池再次被充电，循环往复进行。
通过记录每次充放电循环中的电压变化，可以获得充放电多次循环曲线。
这些曲线可以提供关于电池或储能设备的性能特征和寿命衰减情况的重要信息。
充放电多次循环曲线可以用来评估电池的容量保持率、内阻变化、功率输出衰减等方面的性能。
通过分析充放电多次循环曲线，可以评估电池或储能设备的循环稳定性和寿命特性。
这对于相关产业，如电动车、可再生能源储能系统等非常重要，因为它们需要长时间稳定运行，并且能够在多个充放电循环中保持高效能量转换和储存。
需要注意的是，充放电多次循环曲线的分析和评估需要准确的测试和数据记录。
在进行相关研究或应用时，需要遵守相应的实验操作规范和安全措施。