1.电池的充/放原理:
铅酸蓄电池的根本电极反响是铅(Pb)和二价铅(Pb2 )及四价铅(Pb4 )之间的转化。
放电过程:负极:Pb→Pb2 正极:Pb4 →Pb2 (
( ) PbO2 3H HSO4 - 2e 放<═══>充 PbSO4 2H2
电子得失为:负失正得即负氧化正复原
充电过程:负极:Pb2 →Pb正极:Pb2 → Pb4
(-)Pb HSO4 - 放<═══>充 PbSO4 H+ 2e
电子得失为:负得正失即负复原正氧化
电池的充放电反响
电池总反响:Pb 2H 2HSO4— PbO2放<═══>充PbSO4 2H2O PbSO4
2.VRLA电池的密封原理:
(1)电池内部气体发作的因素:
电池在过充电时电池分解水,正极发作O2,负极发作H2
正极板栅腐蚀的一起发作H2
电池自放电时正极发作O2,负极发作H2
(2)氧复合原理(氧循环原理):
电池在充电过程中,正极除了有PbSO4转变为PbO2以外,还有氧分出反响,特别是电池的充电后期,当电池容量到达80%时,氧的分出反响更为剧烈,南北极的气体分出反响如下:
( )2H2O → O2 4H 4e (--) 2H 2e → H2
关于浮充运用的VRLA电池,即使是浮充电流很小,但在长时刻浮充状况下,除浮充电流一有些用于电池自放电生成的PbSO4转为正负极活性物资以外,不避免的,浮充电流另一有些则用于水的电解,使正极分出氧气,负极分出氢气。
氧和氢气的发作使电池内部失水,电解液密度发作变化,也使电池难以密封。从铅酸蓄电池诞生以来,大家都一直在寻求电池的密封,以此削减对电池的保护。VRLA电池的出现,完结了电池的密封,电池密封的关键技能是氧在电池内部的再复合完结氧的循环,以及选用AGM隔板吸收电解液,使电池内部没有活动的电解液,氧的复合原理如图3、4所示:
图3:密封原理示意图
图4:氧循环原理图
从图3、4看出,正极充电过程中因电解水分出的氧气,经过AGM隔板的孔隙,敏捷分散到负极,与负极活性物质海绵状铅发作反响生成氧化铅(PbO),负极外表的PbO遇到电解液H2SO4发作化学反响生成PbSO4和H2O,其间PbSO4再充电而转变为海绵状Pb,生成的H2O又回到电解液,因氧气的再复合,避免了水的丢失,然后完结了电池的密封。
铅酸蓄电池完结密封的办法:
1) 挑选高孔隙率AGM隔板,孔隙率在93%以上,为氧的复合供给通道
2) 采纳定量灌酸,使玻璃棉隔板在吸收电解液今后,仍有5—10%的孔隙率未被电解液充溢,因而VRLA电池又称为贫液式电池。
3) 过量的负极活性物资,正、负极板的容量比通常为1:1.1~1:1.2,这么在正极满足电今后,负极仍未满足电,以避免氢在负极分出,若氢气很多分出是无法复合的。
4) 电池集群的紧装置,采纳集群预紧缩技能,将装置压在40—60Kpa之间,以确保AGM隔板与正负极板外表可以杰出触摸,因为VRLA电池的电解液主要靠AGM隔板供给。
5) 高纯度Pb—Ca—Sn—Al无锑板栅合金,因为Pb—Ca合金比Pb—Sb合金有更高的析氢过电位,然后可以下降因板栅腐蚀而分出氢气的也许性。
6) 开闭阀压力安稳可靠的安全阀,通讯用VRLA电池的规范请求开阀压10—35Kpa,闭阀压3—15Kpa,开闭阀压力较挨近,可削减气体排放和水的丢失。
7) 选用恒压限流的充电办法,VRLA电池对过充电较为灵敏,过充电会加速电流的损坏,恒压限流充电可避免过充电和热失控。
3.VRLA蓄电池的自放电原理:
电池自放电因素:
1) 正极活性物质与电解液的反响;
2) 正极活性物质与板栅合金之间的反响;
3) 正极活性物质与负极分出氢气的反响。
四.VRLA电池的两大类技能
运用相同的氧复合原理,但因为选用不相同的固定电解液技能和不相同的氧复合通道技能,因而可分为两大类型的VRLA电池,即AGM技能和GEL技能(胶体),故又称为AGM电池和胶体电池。这两类电池各有好坏,现在在电信、电力等市场上运用的仍以AGM电池为主。
1. AGM技能
选用AGM技能的VRLA电池,AGM隔板选用U形包覆法(也可选用S形包覆法)。选用AGM技能的VRLA电池的特色:内阻小,以超细玻璃棉隔板汲取电解液,使电池内没有电解液,AGM隔板具有93%以上的孔隙率,而其间10%摆布的孔隙作为由正极分出的O2到负极再复合的通道,以完结氧的循环,到达电池密封的目的。
2. Gel技能(胶体技能)
以德国阳光公司选用Gel技能出产的OPZV胶体电池为典型代表。
胶体电池的特色:内阻较大,选用触变性SiO2胶体吸收电解液,使电解液不活动。
以胶体的微裂纹O2的复合通道。胶体电池运用前期因为胶体未能构成很多微裂纹,氧的复合功率较低。
五、VRLA电池的失效形式
VRLA电池尽管有很多的长处,但它和一切电池相同也存在可靠性和寿数疑问。VRL电池文献报道:其运用寿数为15年摆布(25℃浮充运用)。但国内外的VRLA电池在实践运用过程中,均出现过提早失效的景象。现在形成VRLA电池的失效形式主要有板栅的腐蚀与增加、电解液干枯、负极硫酸盐化、前期容量丢失(PCL)、热失控等。