铅酸蓄电池基础知识

正极板图
负极板图
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VRLA蓄电池的设计： • 隔膜的选择：
VRLA电池采用的是AGM（玻璃纤维棉）隔膜。主要具有以下特征： 优良的耐酸性能和抗氧化能力 厚度均匀、无针孔、无机械杂质 材料孔径小、孔率高 优良的吸附性能，保留电解液能力强 电阻小 具有一定强度，保证工艺上的可操作度 杂质少、铜铁含量低
小范围应用 迅速推广 VRLA正式取代免维 护概念 全面被认可并大规 模取代传统富液式电 池
1859
1900
1960-1975
1979
1984-1996
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阀控式密封铅酸蓄电池的定义
阀控式密封铅酸蓄电池的英文名称为Valve Regulated Lead Acid Battery (VRLA)。
Mat 采用吸附式玻璃纤维作隔膜，电解液吸附于极板和隔膜，电池内无流动电解液。 AGM电池可以立式或卧式安装。
• GEL 电池： 胶体电池采用SiO2作凝固剂。 电解液吸附于极板和胶体内，胶体电池一般立式安装。 • 常识备注：VRLA蓄电池一般情况下都是指AGM电池，胶体电池都需特别指明
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阀控式密封铅酸蓄电池电化学反应原理
蓄电池正常使用时保持气密和液密状态。当内部气压超过预定值时，单向安全阀自动开启 释放气体。当内部气压降低后，安全阀自动闭合使其密封，防止外部空气进入蓄电池内部。 蓄电池在使用寿命期间，正常使用情况下无需补加电解液。蓄电池具有防爆、防酸雾、耐 过充电能力。
VRLA蓄电池的分类 • AGM 电池： Absorbed Glass
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构成VRLA铅酸蓄电池的主要部件： • 正负极板、隔膜、电解液、安全阀、电池壳与电池盖
• 端子、连接条、极柱等零件
Euroba 12V系列电池剖面图
Euroba 2V系列电池剖面图
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VRLA蓄电池的设计： • 板栅合金的选择：
板栅的功能是支撑活性物质并传输电流。它通常是铅或铅基合金制成的栅栏片状物，使 活性物质固定于其中。 备注：参加电池反应的活性物质Pb和PbO2是疏松的多孔性物质需要载体固定。 正板栅要求具有自放电小和耐腐蚀的特点。所采用的合金各异，常用的有Pb-Ca、 Pb-Ca-Sn 、Pb-Ca-Sn-Al 和 Pb-Ti-Ge合金。 负板栅一般采用Pb-Ca 合金，尽量减少析氢量。
AGM隔膜
PVC隔膜
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VRLA蓄电池的设计：
ABS槽盖配合操作图
• 壳盖结构设计和材料的选择： 强度设计：电池外壁在过盈装配和承受内气压时不应有明显气胀变形。 ABS和PVC外壳厚度为8-10mm,PP 材料应加钢壳加固。 散热设计：要求外壳散热面积大、材料导热性能好 盖上极柱密封设计：关键工艺技术，不同制造商不尽相同。
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VRLA蓄电池的性能参数： • 开路电压与工作电压：
开路电压：电池在开路状态下的端电压。 开路电压=正极电极电势 – 负极电极电势 工作电压：也叫放电电压，指电池接通负载后放电过程中显示的电压。 初始电压是指电池放电开始的工作电压。 • 电池容量：电池在一定条件下所能给出的电量称为电池的容量 （符号：C 单位：Ah/mAh )。 额定容量也叫保证容量，按有关标准保证电池在一定放电条件下应该放出的 最低限度容量 比容量是单位体积或单位质量电池所能给出的电量，其单位为 Ah/Kg 或 Ah/l。可以用 于比较不同系列的电池。 • 电池内阻 电池内阻包括：欧姆内阻和极化内阻。 内阻的存在使电池放电时的端电压< 电池的电动势和开路电压，充电时端电压高于电动 势和开路电压。 内阻值不是常数。欧姆内阻遵守欧姆定律，极化内阻随电流密度增加而非线性变大。
放电 充电
PbO2+2H2SO4+Pb
2PbSO4+2H2O
• VRLA电池电化学反应原理：充电时将电能转换为化学能，放电时将储存在电池内的化学
能转化为电能释放给外在系统。 • VRLA电池能够在电池内部对氧气再复合利用，并抑制氢气析出。 • VRLA蓄电池又称“贫液蓄电池”。蓄电池采用负极板富余容量设计,使氢气析出时电位提 高,使正极出现氧气先于负极出现氢气。充电时,正极析出的氧气,通过玻璃纤维隔板传送到 负极表面与氢气结合为水，从而有效控制水的电解,减少电解液的消耗，因此失水量很小， 所以无需加水加酸。
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VRLA蓄电池的性能参数： •
源自文库能量：
电池的能量：一定放电条件下蓄电池所能给出的电能。单位：Wh 瓦时 比能量：电池单位质量或单位体积所能输出的电能。单位：Wh/Kg 比能量反映了电池活性物质的利用率，同时也反映了电池的质量水平和制造商的技术和 管理水平。 • 功率和比功率： 功率是指电池在一定条件下于单位时间所能给出的能量的大小，单位：W或KW 比功率是单位质量电池所能给出的功率，其单位为 W/Kg 或 KW/Kg。 比功率越大表示电池可以承受大电流放电。
• 壳盖密封和极柱密封结构: 热封：最可靠的密封方式，PP材料一般采用热封。 胶封：ABS、PVC材料一般采用胶封，技术关键在于选用合适的环氧树脂。
ABS槽盖配合图
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VRLA蓄电池的设计： • 电解液的选择：
VRLA电池电解液中H2SO4的含量按理论值1.5倍计算 电解液比重一般为 1.3g/ml • 安全阀的要求：安全阀是关键部件影响电池寿命、一致性和安全性。可分为帽式、柱式 和伞形安全阀。 单向开阀 单向密封，防止空气进入电池内部 同一组电池各个安全阀间的开闭压力差不应超过平均值的20% 寿命不低于15年 具有虑酸功能，可防止酸与酸雾从安全阀排气口排出 隔爆，当电池外部遭遇明火是电池内部不应引爆 抗震，运输和使用期间，不会因为震动和多次开闭而松动失效 耐酸 耐高低温
铅酸蓄电池的发展历史与现状
VRLA电池的基本定义与分类
基础知识
VRLA电池的基本原理 VRLA电池的基本结构与设计 VRLA电池的基本性能参数
铅 酸 电 池 发 展 里 程 碑 事 件
GNB发明MFX正
极板栅专利合金
GNB购买Gates专
利
GNB开始大量生 Gates 公司发明： 产吸液式密封免维 Pb-Ca 合金 护铅酸蓄电池 Gates 公司获得： D型密封铅酸电池专利 VRLA电池原型 开口式蓄电池 开始应用 （Open Cell ) Plante 普兰特 发明蓄电池