铅酸蓄电池知识分享
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GEL 电池主要采用pvc-sio2 隔板，电解质为已经凝胶的胶体电解质 – 胶体(Gel)：低温性能更好，寿命更长
0
铅酸蓄电的结构
组件
材料
铅-锑-钙合金栏板， 正极 红棕色氧化铅(PbO2)
铅-锑-钙合金栏板， 负极 海绵状的金属铅(Pb)
作用
保证足够的容量长时间使用中保持蓄电池 容量，减小自放电
保证足够的容量长时间使用中保持蓄电池 容量，减小自放电
隔板 AGM或PVC，吸附硫酸水溶液
在电池的电化学反应中，硫酸作为电 电解液 解液传导离子。
防止正负极短路，保持电解液，防止活性物质 从电极表面脱落。
使电子能在电池正负极活性物质间转移
外壳 一般是塑料外壳如ABS，PP等 盖子
安全阀
材质为具有优质耐酸和抗老化的合成 橡胶，帽状阀中有氯丁二烯橡胶制成 的单通道排气阀。一般加防爆石和滤 酸器
• 低温(-15℃)、高率(1HR)放电时，电池容量受限 于负极，原因是铅电池的钝化即生成的硫酸铅将 电解液与活性物质隔离
• 极添加剂主要包括膨胀剂、阻化剂： 膨胀剂：防止在循环过程中负极活性物质表面积收缩，同时起去钝化 作用，常用的无机膨胀剂是硫酸钡、乙炔黑等，有机膨胀剂腐殖酸、 木质素等 阻化剂：提高析氢过电位，阻滞铅电池在制造过程中的氧化
用红黑色胶区分正负极 putting the red glue around positive terminal and black glue around the negative 将电解液加到电池中 dosing the battery with electrolyte
将电池充电 charging the battery
危险性：密闭 环境导致H2积 累，遇明火爆 炸
防范：保持环 境通风，禁止 明火
危险性：外壳 破裂时，充放 电循环后酸液 泄漏
防范：轻拿轻 放，不要撞击
浮充电压：25℃时一般为2.23~2.27VPC，在该电压下充电速度
0
➢铅酸电池的基本参数
放电终止电压
Final Voltage, F.V.，为了保护电池，放电至F.V.时应停止放电 终止电压与放电电流大小有关：电流越小，终止电压越高 0.1C放电的F.V.一般为1.80VPC
放电深度
是指放出电量占电池额定容量的百分比(Depth of Discharge, DOD)； 不同放电深度下，电池的循环寿命差异较大，放电深度越深，寿命越短 深度放电电池在使用时，放出容量一般要求不得超过其额定容量的80%，当电 池放出容量超过80%时，我们说电池发生了深度放电。
自放电 self-discharge
电池非因工作原因而发生的放电现象，称为自放电。 铅酸蓄电池月自放电率应小于3%，第一个月蓄电池放电相对会多一些，3%左 右，之后会逐渐减少，同时蓄电池也受温度影响，温度越高，自放电率越大， 蓄电池能达到放置三个月，蓄电池容量还能保持90%以上为之合格。
21
➢不可逆硫酸盐化
额定容量
在一定标准下，由生产厂商定义的电池的容量 通信用铅酸电池的额定标准标准是25℃时以10HR放电至1.80VPC 实际容量因温度、放电率和终止电压的不同而不同
9
➢铅酸电池的基本参数
内阻 一般在充满电的状态下以1000Hz的交流电测量内阻反映了电池用 料的纯度， 内阻小的电池寿命长。 12V100Ah电池的内阻约3.5~6mΩ ，2V系列的、容量大的电池内 阻更小。
普通电池的100%DOD放 电寿命为300~800次
浮充使用
长期进行在浮充状态，偶 尔进行放电，如UPS
主要受环境温度影响，跟 浮充关系密切
根据定位不同，寿命从5 年到20年不等
4
➢铅酸蓄电池的两大天敌
高温 理想工作温度是15~25℃ 较高的温度可提高容量，但缩 短寿命 温度每升高10℃，浮充寿命缩 短一半，循环寿命缩短约15%
• 二氧化铅有α-PbO2和β-PbO2两种晶体： • α-PbO2是斜方晶系，晶粒较大，可以形成网络或骨骼，使正极活 性物质的结构完整从而有较长的寿命 • β-PbO2是正方晶系，晶粒较小因此有更大的比表面积，放电时给 出的容量是α-PbO2的1.5~3倍
6
➢铅酸蓄电池的结构—负极板
• 负极：由负极板栅及涂覆其上的负极活性物质组 成，负极活性物质主要是海绵状金属铅，呈金属 灰色
频繁的充放电 除前几次循环外，每次充放 电都会导致电池的容量下降 部分高性能AGM电池的浅循环 寿命可达数千甚至上万次， 但几乎所有AGM电池的 100%DOD循环寿命均只有 300~500次
25
➢铅酸蓄电池的缺点
笨重：12V100Ah电池重量约35千克，相同规格的锂离子 电池不足10千克
循环寿命短：100%DOD循环寿命通常只有几百次
高温性能差：温度升高10℃，浮充寿命减半
硫化：即失效，放电状态存储导导致硫化
污染：铅和硫酸都是高污染物质，VRLA含60%的铅和 10%的硫酸
6
➢铅酸蓄电池的安全使用
危险性：普通 塑料外壳在热 失控时会燃烧
防范：采用 UL94 HB以上 标准的阻燃外 壳
标称电压 最常见的是12V系列，2V的主要应用在工业上，6V的不常见，用 于某些设备如医疗设备等
充电终止电压 在规定的恒流充电期间，蓄电池达到完全充电时的电压。
充电电压 分均充(Boost)和浮充(Float)，充电电压值主要跟电解 液浓度有关。
均充电压：25℃时约为2.35VPC，充电速度快，根据电流不同， 可在 5~10小时内充满电
• 其它：德国曾生产用于军事的镀铅的铜板栅以及导电塑料板栅，成本 高昂
5
➢铅酸蓄电池的结构---正极板
• 正极：由网格状金属板栅上涂覆铅膏组成，铅膏 是正极活性物质，主要成分是氧化铅，红棕色
• 正极活性物质的泥化失效以及正极板栅的腐蚀是 VRLA失效的重要原因
• 正极板一般较厚，以应对活性物质的泥化脱落， 而且比负极板少一片
是最古老的铅蓄 – 管式正极板：寿命长
主要是OPzS型
阀控式
也叫贫液式，电池以安全阀密封，内压过大时开阀排气，内部无 游离酸。
9
➢铅酸蓄电池的分类
按隔板的不同：可分为AGM 电池和GEL 电池
AGM 电池主要采用AGM(玻璃纤维)隔板，电解液被吸附在隔板孔隙内 – AGM(Absorbed Glass Mat)：目前使用最广的技术，吸附电解液的 AGM做隔离板
铅酸蓄电池知识分享
2
大纲
电池的基本知识 铅酸蓄电池知识 铅酸蓄电池结构 蓄电池的基本参数 蓄电池应用注意事项
3
电池的基本知识
电池
通过化学反应提供直流电能的电化学装置
Cell 和Battery 的区别:
Cell 是指一般的小型和单个电池，更强调单个单元;
Battery 是指蓄电池和电池组,更强调系统或者组; Battery 运用得更加广泛，是电池的通用名称，包 括锂电池、镍氢电池、蓄电池、干电池等等。
电池分布均匀 • 性能要求：导电性好，耐腐蚀，与活性物质结合
性好，足够的强度
• 目前最广泛使用的Pb-Sb和Pb-Ca合金： – Pb-Sb合金循环性能好，但易失水，正极板栅腐蚀快 – Pb-Ca合金浮充性能好，板氢电位高因此失水率低，导电性能好， 但易出现PCL-1及板栅膨胀而导致的活性物质脱落 --Pb-Ca-Sn-Al合金：铅钙系合金的代表，目前使用最广泛
端子
正负极端子可为连接片、棒状、 螺柱或引出线，红色为正极，黑色为 负极.
具有足够的机械强度可承受电池内部压力 电池内压高于正常压力时释放气体，保持压力 正常，阻止氧气进入
密封端子有助于大电流放电和长的使用寿命。
1
➢铅酸蓄电池的结构
2
➢铅酸蓄电池的结构
3 ➢铅酸蓄电池的组装工序
Process 工序名称
盖安全阀，打盖片、丝印，装箱，码板 capping valve, putting on cover slip, printing logo, encasing and loading on pallet
4
➢铅酸蓄电池的结构—板栅
• 板栅：占蓄电池总质量的20%~30% • 主要作用是：
– 活性物质的载体：铅膏靠板栅保持和支撑 – 集流体：担负着电流的传导、集散作用并使
不可逆硫酸盐化：简称硫化，是负极活性物质在一定条件下生成坚硬 而粗大的、几乎不溶解的硫酸铅，所以在充电时不能转化为海绵状铅， 使电池容量大大降低的现象
原因：通常是长期充电不足或放电状态下长期储存等使用或维护不当 造成
防止：及时充电，不要过放电
正常的负极活性物质
粗大的硫酸铅晶体
2
铅酸蓄电池的应用
充电 charging
包装 packaging
Describe the process in brief 对工序简要介绍
将极板和隔板包在一起 wrapping positive plates in AGM
将极板烧焊在一起 welding the plates together
装烧好的极组装到电池壳中 putting the welded plates in the container 将电池壳各单格极组串联 making the negative and positive terminals connected
铅钙合金 Haring 1935年
1957年 德国阳光公司
胶体技术
AGM隔离板 美国Gate公司
1971年
PSOC技术 NorthStar 2001年
8
➢铅酸蓄电池的分类
按照电解液数量和电池槽结构分类：
富液式
不能卧式放置，需经常加水加酸和调整酸的浓度等复杂维护；酸液挥 发会污染环境并腐蚀设备： – 涂膏式极板：工艺简单，
铅酸蓄电池
铅酸蓄电池(Lead-Acid Battery, LAB)，是指正负极活性 物质分别是铅和二氧化铅、由硫酸水溶液做电解液的二次 电池。
7
➢铅酸蓄电池的历史
卢森堡第一座铅蓄厂
Trible双极硫酸盐化理论 1882年
1859年 法国Plante 发明铅酸蓄电池
1890年
Phillipart 管式极板
Vote 伏打电堆
1859年 法国Plante 铅酸蓄电池
1899年 瑞典Jungner
镍镉电池
碱性电池
Urry 1950年
1990年 索尼公司
锂离子电池
6
蓄电池
蓄电池(Storage Battery),也称二次电池,是通过充电将电 能转换为化学能贮存起来，使用时再将化学能转换为电能 释放出来的化学电源装置。
汽车、摩托车的启动、点火、照明：SLI电池 通信、电力行业：前者多为48V系统，后者多用36V UPS行业：如应急照明系统，数据库的不间断电源系统 电动车行业：电动汽车(EV)和电动自行车
23
➢铅酸蓄电池的工作方式
循环使用
电池频繁的进行放电和充 电，如电动自行车
主要受放电深度的影响， 跟充电方式也有关
• 负极的不可逆硫酸盐化是电池提前失效的重要原因之一
7
➢铅酸蓄电池的工作原理
8
铅酸电池的基本参数
蓄电池 的五个主要参数为：
电池的容量，标称电压、电阻 、放电终止电压和充电终止电压
容量（Capacity) 指完全 充电状态下，按一定放电条件， 放电到所规定的
终止电压时，据所释放的电量。 一般用AH表示，1AH就是能在1A的电流下放电1小时。
检查极组有无内部短路 checking for short circuit
将电池盖与电池壳胶连在一起s sealing the battery cap with container
将胶烘干 drying the glue
将端子焊在电池上 welding the terminals to the battery case
包板 wrapping
烧焊 Welding
入槽 positioning 对焊 butt welding
短路测试 short-circuit test
封盖 capping
固化 solidification
焊端子 welding the terminals
打色胶 coloring glue
加酸 dosing acid
wenku.baidu.com
4
➢ 电池的基本知识
电池种类
一次电池：不可充电，如锌锰、碱性、锂电池
二次电池：可充电，如铅酸、镍氢、锂离子电池
高级电池：结构特殊，性能卓越，如锌空电池， 以空气做正极，体积很小，用于助听器。
5
➢电池的历史
丹尼尔电池
英国Daniel 1835年
锌锰电池
法国Leclanche 1866年
1800年
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铅酸蓄电的结构
组件
材料
铅-锑-钙合金栏板， 正极 红棕色氧化铅(PbO2)
铅-锑-钙合金栏板， 负极 海绵状的金属铅(Pb)
作用
保证足够的容量长时间使用中保持蓄电池 容量，减小自放电
保证足够的容量长时间使用中保持蓄电池 容量，减小自放电
隔板 AGM或PVC，吸附硫酸水溶液
在电池的电化学反应中，硫酸作为电 电解液 解液传导离子。
防止正负极短路，保持电解液，防止活性物质 从电极表面脱落。
使电子能在电池正负极活性物质间转移
外壳 一般是塑料外壳如ABS，PP等 盖子
安全阀
材质为具有优质耐酸和抗老化的合成 橡胶，帽状阀中有氯丁二烯橡胶制成 的单通道排气阀。一般加防爆石和滤 酸器
• 低温(-15℃)、高率(1HR)放电时，电池容量受限 于负极，原因是铅电池的钝化即生成的硫酸铅将 电解液与活性物质隔离
• 极添加剂主要包括膨胀剂、阻化剂： 膨胀剂：防止在循环过程中负极活性物质表面积收缩，同时起去钝化 作用，常用的无机膨胀剂是硫酸钡、乙炔黑等，有机膨胀剂腐殖酸、 木质素等 阻化剂：提高析氢过电位，阻滞铅电池在制造过程中的氧化
用红黑色胶区分正负极 putting the red glue around positive terminal and black glue around the negative 将电解液加到电池中 dosing the battery with electrolyte
将电池充电 charging the battery
危险性：密闭 环境导致H2积 累，遇明火爆 炸
防范：保持环 境通风，禁止 明火
危险性：外壳 破裂时，充放 电循环后酸液 泄漏
防范：轻拿轻 放，不要撞击
浮充电压：25℃时一般为2.23~2.27VPC，在该电压下充电速度
0
➢铅酸电池的基本参数
放电终止电压
Final Voltage, F.V.，为了保护电池，放电至F.V.时应停止放电 终止电压与放电电流大小有关：电流越小，终止电压越高 0.1C放电的F.V.一般为1.80VPC
放电深度
是指放出电量占电池额定容量的百分比(Depth of Discharge, DOD)； 不同放电深度下，电池的循环寿命差异较大，放电深度越深，寿命越短 深度放电电池在使用时，放出容量一般要求不得超过其额定容量的80%，当电 池放出容量超过80%时，我们说电池发生了深度放电。
自放电 self-discharge
电池非因工作原因而发生的放电现象，称为自放电。 铅酸蓄电池月自放电率应小于3%，第一个月蓄电池放电相对会多一些，3%左 右，之后会逐渐减少，同时蓄电池也受温度影响，温度越高，自放电率越大， 蓄电池能达到放置三个月，蓄电池容量还能保持90%以上为之合格。
21
➢不可逆硫酸盐化
额定容量
在一定标准下，由生产厂商定义的电池的容量 通信用铅酸电池的额定标准标准是25℃时以10HR放电至1.80VPC 实际容量因温度、放电率和终止电压的不同而不同
9
➢铅酸电池的基本参数
内阻 一般在充满电的状态下以1000Hz的交流电测量内阻反映了电池用 料的纯度， 内阻小的电池寿命长。 12V100Ah电池的内阻约3.5~6mΩ ，2V系列的、容量大的电池内 阻更小。
普通电池的100%DOD放 电寿命为300~800次
浮充使用
长期进行在浮充状态，偶 尔进行放电，如UPS
主要受环境温度影响，跟 浮充关系密切
根据定位不同，寿命从5 年到20年不等
4
➢铅酸蓄电池的两大天敌
高温 理想工作温度是15~25℃ 较高的温度可提高容量，但缩 短寿命 温度每升高10℃，浮充寿命缩 短一半，循环寿命缩短约15%
• 二氧化铅有α-PbO2和β-PbO2两种晶体： • α-PbO2是斜方晶系，晶粒较大，可以形成网络或骨骼，使正极活 性物质的结构完整从而有较长的寿命 • β-PbO2是正方晶系，晶粒较小因此有更大的比表面积，放电时给 出的容量是α-PbO2的1.5~3倍
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➢铅酸蓄电池的结构—负极板
• 负极：由负极板栅及涂覆其上的负极活性物质组 成，负极活性物质主要是海绵状金属铅，呈金属 灰色
频繁的充放电 除前几次循环外，每次充放 电都会导致电池的容量下降 部分高性能AGM电池的浅循环 寿命可达数千甚至上万次， 但几乎所有AGM电池的 100%DOD循环寿命均只有 300~500次
25
➢铅酸蓄电池的缺点
笨重：12V100Ah电池重量约35千克，相同规格的锂离子 电池不足10千克
循环寿命短：100%DOD循环寿命通常只有几百次
高温性能差：温度升高10℃，浮充寿命减半
硫化：即失效，放电状态存储导导致硫化
污染：铅和硫酸都是高污染物质，VRLA含60%的铅和 10%的硫酸
6
➢铅酸蓄电池的安全使用
危险性：普通 塑料外壳在热 失控时会燃烧
防范：采用 UL94 HB以上 标准的阻燃外 壳
标称电压 最常见的是12V系列，2V的主要应用在工业上，6V的不常见，用 于某些设备如医疗设备等
充电终止电压 在规定的恒流充电期间，蓄电池达到完全充电时的电压。
充电电压 分均充(Boost)和浮充(Float)，充电电压值主要跟电解 液浓度有关。
均充电压：25℃时约为2.35VPC，充电速度快，根据电流不同， 可在 5~10小时内充满电
• 其它：德国曾生产用于军事的镀铅的铜板栅以及导电塑料板栅，成本 高昂
5
➢铅酸蓄电池的结构---正极板
• 正极：由网格状金属板栅上涂覆铅膏组成，铅膏 是正极活性物质，主要成分是氧化铅，红棕色
• 正极活性物质的泥化失效以及正极板栅的腐蚀是 VRLA失效的重要原因
• 正极板一般较厚，以应对活性物质的泥化脱落， 而且比负极板少一片
是最古老的铅蓄 – 管式正极板：寿命长
主要是OPzS型
阀控式
也叫贫液式，电池以安全阀密封，内压过大时开阀排气，内部无 游离酸。
9
➢铅酸蓄电池的分类
按隔板的不同：可分为AGM 电池和GEL 电池
AGM 电池主要采用AGM(玻璃纤维)隔板，电解液被吸附在隔板孔隙内 – AGM(Absorbed Glass Mat)：目前使用最广的技术，吸附电解液的 AGM做隔离板
铅酸蓄电池知识分享
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大纲
电池的基本知识 铅酸蓄电池知识 铅酸蓄电池结构 蓄电池的基本参数 蓄电池应用注意事项
3
电池的基本知识
电池
通过化学反应提供直流电能的电化学装置
Cell 和Battery 的区别:
Cell 是指一般的小型和单个电池，更强调单个单元;
Battery 是指蓄电池和电池组,更强调系统或者组; Battery 运用得更加广泛，是电池的通用名称，包 括锂电池、镍氢电池、蓄电池、干电池等等。
电池分布均匀 • 性能要求：导电性好，耐腐蚀，与活性物质结合
性好，足够的强度
• 目前最广泛使用的Pb-Sb和Pb-Ca合金： – Pb-Sb合金循环性能好，但易失水，正极板栅腐蚀快 – Pb-Ca合金浮充性能好，板氢电位高因此失水率低，导电性能好， 但易出现PCL-1及板栅膨胀而导致的活性物质脱落 --Pb-Ca-Sn-Al合金：铅钙系合金的代表，目前使用最广泛
端子
正负极端子可为连接片、棒状、 螺柱或引出线，红色为正极，黑色为 负极.
具有足够的机械强度可承受电池内部压力 电池内压高于正常压力时释放气体，保持压力 正常，阻止氧气进入
密封端子有助于大电流放电和长的使用寿命。
1
➢铅酸蓄电池的结构
2
➢铅酸蓄电池的结构
3 ➢铅酸蓄电池的组装工序
Process 工序名称
盖安全阀，打盖片、丝印，装箱，码板 capping valve, putting on cover slip, printing logo, encasing and loading on pallet
4
➢铅酸蓄电池的结构—板栅
• 板栅：占蓄电池总质量的20%~30% • 主要作用是：
– 活性物质的载体：铅膏靠板栅保持和支撑 – 集流体：担负着电流的传导、集散作用并使
不可逆硫酸盐化：简称硫化，是负极活性物质在一定条件下生成坚硬 而粗大的、几乎不溶解的硫酸铅，所以在充电时不能转化为海绵状铅， 使电池容量大大降低的现象
原因：通常是长期充电不足或放电状态下长期储存等使用或维护不当 造成
防止：及时充电，不要过放电
正常的负极活性物质
粗大的硫酸铅晶体
2
铅酸蓄电池的应用
充电 charging
包装 packaging
Describe the process in brief 对工序简要介绍
将极板和隔板包在一起 wrapping positive plates in AGM
将极板烧焊在一起 welding the plates together
装烧好的极组装到电池壳中 putting the welded plates in the container 将电池壳各单格极组串联 making the negative and positive terminals connected
铅钙合金 Haring 1935年
1957年 德国阳光公司
胶体技术
AGM隔离板 美国Gate公司
1971年
PSOC技术 NorthStar 2001年
8
➢铅酸蓄电池的分类
按照电解液数量和电池槽结构分类：
富液式
不能卧式放置，需经常加水加酸和调整酸的浓度等复杂维护；酸液挥 发会污染环境并腐蚀设备： – 涂膏式极板：工艺简单，
铅酸蓄电池
铅酸蓄电池(Lead-Acid Battery, LAB)，是指正负极活性 物质分别是铅和二氧化铅、由硫酸水溶液做电解液的二次 电池。
7
➢铅酸蓄电池的历史
卢森堡第一座铅蓄厂
Trible双极硫酸盐化理论 1882年
1859年 法国Plante 发明铅酸蓄电池
1890年
Phillipart 管式极板
Vote 伏打电堆
1859年 法国Plante 铅酸蓄电池
1899年 瑞典Jungner
镍镉电池
碱性电池
Urry 1950年
1990年 索尼公司
锂离子电池
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蓄电池
蓄电池(Storage Battery),也称二次电池,是通过充电将电 能转换为化学能贮存起来，使用时再将化学能转换为电能 释放出来的化学电源装置。
汽车、摩托车的启动、点火、照明：SLI电池 通信、电力行业：前者多为48V系统，后者多用36V UPS行业：如应急照明系统，数据库的不间断电源系统 电动车行业：电动汽车(EV)和电动自行车
23
➢铅酸蓄电池的工作方式
循环使用
电池频繁的进行放电和充 电，如电动自行车
主要受放电深度的影响， 跟充电方式也有关
• 负极的不可逆硫酸盐化是电池提前失效的重要原因之一
7
➢铅酸蓄电池的工作原理
8
铅酸电池的基本参数
蓄电池 的五个主要参数为：
电池的容量，标称电压、电阻 、放电终止电压和充电终止电压
容量（Capacity) 指完全 充电状态下，按一定放电条件， 放电到所规定的
终止电压时，据所释放的电量。 一般用AH表示，1AH就是能在1A的电流下放电1小时。
检查极组有无内部短路 checking for short circuit
将电池盖与电池壳胶连在一起s sealing the battery cap with container
将胶烘干 drying the glue
将端子焊在电池上 welding the terminals to the battery case
包板 wrapping
烧焊 Welding
入槽 positioning 对焊 butt welding
短路测试 short-circuit test
封盖 capping
固化 solidification
焊端子 welding the terminals
打色胶 coloring glue
加酸 dosing acid
wenku.baidu.com
4
➢ 电池的基本知识
电池种类
一次电池：不可充电，如锌锰、碱性、锂电池
二次电池：可充电，如铅酸、镍氢、锂离子电池
高级电池：结构特殊，性能卓越，如锌空电池， 以空气做正极，体积很小，用于助听器。
5
➢电池的历史
丹尼尔电池
英国Daniel 1835年
锌锰电池
法国Leclanche 1866年
1800年