铅酸电池基础知识
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– 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
• 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
铅酸电池基础知识
5
什么是铅酸蓄电池？
• 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
• 分富液式和贫液式两大类，贫液式就是目前广泛应用的阀 控式密闭铅酸蓄电池，事实上它不并是完全密闭的
• 主要应用于交通、通信、后备电源等领域 • 具有价格低廉、可靠性高、维护简单等优点 • 由于铅对人体有害、硫酸污染环境、腐蚀设备，因此应用
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
铅酸电池基础知识
7
铅酸蓄电池的分类
• 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， 是最古老的铅蓄
– 管式正极板：寿命长 主要是OPzS型
铅酸电池基础知识
9
什么是阀控式铅酸蓄电池？
• 阀控式铅酸蓄电池(Valve Regulated Lead-Acid Battery, VRLA)， 广泛使用的一种铅酸蓄电池，主要特点是：
– 电解质吸附于AGM隔板中或者变成胶体状态，内部无游离酸 – 每个单体有一个安全阀，大部分时间处于密封状态，内压过大时
铅酸蓄电池结构示意图
铅酸电池基础知识
11
特殊的阀控式铅酸蓄电池
• 卷绕式极板结构特点
– 装配紧密 – 极板更薄
• 优点
– 较宽的工作温度范围(-50~70℃) – 大电流充放电性能更好 – 搞震性能良好 – 可靠性高
• 缺点
– 工艺复杂，造价高 – 不适用于浮充
• 适用范围
– 国防，医疗器械，仪表
– 外壳：一般是塑料外壳如ABS，PP等， 也有外部再加钢壳的
– 正极：主要是红棕色氧化铅(PbO2) – 负极：主要是海绵状的金属铅(Pb) – 端子：铅或铜质，铜端子更常见 – 隔膜：AGM或胶体，吸附硫酸水溶液 – 安全阀：内部气体溢出通道，一般加
防爆石和滤酸器
• 高端电池有时配备排气孔和导气管， 保证电池柜内氢气的零积累
1950年
1990年 索尼公司 锂离子电池
铅酸电池基础知识
4
电池的结构
• 电池由外壳、正极、负极、端子、隔膜等组成
– 外壳：一般是塑料或金属材质 – 正极：电流的流出端 – 负极：电流的流入端 – 端子：内部与活性物质相连，外接
用电器 – 隔膜：防止 正、负极短路，并提
供电子的内部传递通道
电池结构示意图
• 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
铅酸电池基础知识
13
阀控式铅酸蓄电池的结构
• 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源自文库 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
• 常温低率放电时，电池容量受限于正极
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
铅酸电池基础知识
2
什么是电池？
• 燃料电池：Fuel Cell, FC, 将存在于燃料 (氢气)和氧化剂(氧气)中的化学能转化 为电能的装置
• 不是蓄电池，是发电机 • 1839年由英国的Grove发明
• 太阳能电池：物理电源，通过光电效 应或光化学效应直接把光能转化为电 能的装置
• 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
– AGM(Absorbed Glass Mat)：目前使用最广的 技术，吸附电解液的AGM做隔离板
– 胶体(Gel)：低温性能更好，寿命更长
铅酸电池基础知识
8
• 电池的基本知识 • 铅酸电池的简介 • 阀控式铅酸蓄电池(VRLA) • 如何正确使用VRLA • VRLA的安全问题
• 1883年Charles发明首块太阳能电池
• 前景广阔，目前成本高，限制了应用
铅酸电池基础知识
3
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 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
领域受到限制 • 虽然有被镍氢、锂离子电池等取代的趋势，但由于价格、
安全、可靠性等原因仍将长期占据二次电池的大部分市场
铅酸电池基础知识
6
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
铅钙合金 Haring 1935年
开阀排气降压
• 1938年Dassler提出的气体复合原理是VRLA的理论基础 • 1957年德国阳光公司的胶体(GEL)技术和1971年美国Gates
公司的AGM技术是VRLA的实践基础 • 目前主要有AGM技术和GEL技术两种
铅酸电池基础知识
10
阀控式铅酸蓄电池的结构
• 阀控式铅酸蓄电池：通过安全阀排出内部生成的多余气 体的铅酸蓄电池
铅酸电池基础知识
12
阀控式铅酸蓄电池的结构
• 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：
铅酸蓄电池基础知识
• 电池的基本知识 • 铅酸蓄电池的简介 • 阀控式铅酸蓄电池(VRLA) • 如何正确使用VRLA • VRLA的安全问题
铅酸电池基础知识
1
什么是电池？
• 电池：通过化学反应提供直流电能的电化学装置
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
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
• 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
铅酸电池基础知识
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什么是铅酸蓄电池？
• 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
• 分富液式和贫液式两大类，贫液式就是目前广泛应用的阀 控式密闭铅酸蓄电池，事实上它不并是完全密闭的
• 主要应用于交通、通信、后备电源等领域 • 具有价格低廉、可靠性高、维护简单等优点 • 由于铅对人体有害、硫酸污染环境、腐蚀设备，因此应用
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
铅酸电池基础知识
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铅酸蓄电池的分类
• 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， 是最古老的铅蓄
– 管式正极板：寿命长 主要是OPzS型
铅酸电池基础知识
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什么是阀控式铅酸蓄电池？
• 阀控式铅酸蓄电池(Valve Regulated Lead-Acid Battery, VRLA)， 广泛使用的一种铅酸蓄电池，主要特点是：
– 电解质吸附于AGM隔板中或者变成胶体状态，内部无游离酸 – 每个单体有一个安全阀，大部分时间处于密封状态，内压过大时
铅酸蓄电池结构示意图
铅酸电池基础知识
11
特殊的阀控式铅酸蓄电池
• 卷绕式极板结构特点
– 装配紧密 – 极板更薄
• 优点
– 较宽的工作温度范围(-50~70℃) – 大电流充放电性能更好 – 搞震性能良好 – 可靠性高
• 缺点
– 工艺复杂，造价高 – 不适用于浮充
• 适用范围
– 国防，医疗器械，仪表
– 外壳：一般是塑料外壳如ABS，PP等， 也有外部再加钢壳的
– 正极：主要是红棕色氧化铅(PbO2) – 负极：主要是海绵状的金属铅(Pb) – 端子：铅或铜质，铜端子更常见 – 隔膜：AGM或胶体，吸附硫酸水溶液 – 安全阀：内部气体溢出通道，一般加
防爆石和滤酸器
• 高端电池有时配备排气孔和导气管， 保证电池柜内氢气的零积累
1950年
1990年 索尼公司 锂离子电池
铅酸电池基础知识
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电池的结构
• 电池由外壳、正极、负极、端子、隔膜等组成
– 外壳：一般是塑料或金属材质 – 正极：电流的流出端 – 负极：电流的流入端 – 端子：内部与活性物质相连，外接
用电器 – 隔膜：防止 正、负极短路，并提
供电子的内部传递通道
电池结构示意图
• 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
铅酸电池基础知识
13
阀控式铅酸蓄电池的结构
• 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源自文库 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
• 常温低率放电时，电池容量受限于正极
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
铅酸电池基础知识
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什么是电池？
• 燃料电池：Fuel Cell, FC, 将存在于燃料 (氢气)和氧化剂(氧气)中的化学能转化 为电能的装置
• 不是蓄电池，是发电机 • 1839年由英国的Grove发明
• 太阳能电池：物理电源，通过光电效 应或光化学效应直接把光能转化为电 能的装置
• 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
– AGM(Absorbed Glass Mat)：目前使用最广的 技术，吸附电解液的AGM做隔离板
– 胶体(Gel)：低温性能更好，寿命更长
铅酸电池基础知识
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• 电池的基本知识 • 铅酸电池的简介 • 阀控式铅酸蓄电池(VRLA) • 如何正确使用VRLA • VRLA的安全问题
• 1883年Charles发明首块太阳能电池
• 前景广阔，目前成本高，限制了应用
铅酸电池基础知识
3
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 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
领域受到限制 • 虽然有被镍氢、锂离子电池等取代的趋势，但由于价格、
安全、可靠性等原因仍将长期占据二次电池的大部分市场
铅酸电池基础知识
6
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
铅钙合金 Haring 1935年
开阀排气降压
• 1938年Dassler提出的气体复合原理是VRLA的理论基础 • 1957年德国阳光公司的胶体(GEL)技术和1971年美国Gates
公司的AGM技术是VRLA的实践基础 • 目前主要有AGM技术和GEL技术两种
铅酸电池基础知识
10
阀控式铅酸蓄电池的结构
• 阀控式铅酸蓄电池：通过安全阀排出内部生成的多余气 体的铅酸蓄电池
铅酸电池基础知识
12
阀控式铅酸蓄电池的结构
• 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：
铅酸蓄电池基础知识
• 电池的基本知识 • 铅酸蓄电池的简介 • 阀控式铅酸蓄电池(VRLA) • 如何正确使用VRLA • VRLA的安全问题
铅酸电池基础知识
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什么是电池？
• 电池：通过化学反应提供直流电能的电化学装置
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