【doc】铅酸蓄电池浮充电电流的影响因素

【doc】铅酸蓄电池浮充电电流的影响因素 铅酸蓄电池浮充电电流的影响因素 铅喜J屯.,t. 铅酸蓄电池浮充电电流的影响因素 沈阳蓄电池厂林金树 -_-._?一 , lD6 摘要本文着重讨论了蓄电池的运行条件,产品姑构与生产工艺等方面对浮充电电 流的影响,井提出了利用浮充电电流对开放式蓄电池(包括G,GF(GGF),GM(GGM) 及GFD系列产品)在浮充运行期问的析气量与水损耗量进行计量. 铅酸蓄电池广泛地应用于直流备用电出.用以析出气体的电流与电压的关系服 源系统.为确保在紧急情况下蓄电池组能从于塔菲尔(TAFEL)直线关系,如图l所 给出足够的容量,应经常使蓄电池组处于示.横坐标代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 相对于标准氢电极(SHE) 充足电的状态为此,通常采用浮充电的的电极电位,纵坐标以对散表示浮充电电 运行方式.浮充电电流的大小直接影响到流,单位mA/looA.h额定容量.本文有关 蓄电池的供给电能的质量与运行寿命.本各图用同一方式表示. 文从有关资料加以搜集,整理,拟从运行由图1可见?当蓄电池开路电压为 条件,产品结构与生产工艺等方面讨论浮2.08V时,正负极相对于标准氢电极的平 充电电流的影响因素,以供参考.衡电位restporentia1)分别为4-1.7sv,一 一 ,蓄电池开路状态下的 气体析出 蓄电池在充足电开路状态下搁置,由 于自放电的原因,总有少量的氢氧气体析 曼 笸 堪 .毫 0.32V.由于自放电而析出氧氧气体的电流 分别为3.4mA/l00Ah与1mA/l00Ah.? 当负极电位向负方向改变12omV时,则氢 气析出率通常增大1O倍,正极电位向正方 向改变8omV时,则氧气析出率将增大10 I} ,l,\I, } 椭\/ 曲裴\人_ a栅, |曲残A Il./口藏电H !,,岛,t J1I矗南l, '一.坩一,一.j口?.一瑚j^7,』阻啦J喜口 龟授位,vfSNE) 圈I铅酸蓄电池开路对(自放宅)Hz,0z的析出(开踣电压趵.8酸密度1.24g/cma 6'.. _' 心^ , 0 倍.气体析出率可表征蓄电池水损耗的大 小. 由于负极氢气析出率总大于正极氧气 的析出率,所以负极氧气的析出率确定了 蓄电池的自放电率,同时也确定了蓄电池 在开路捅置时的最低水损耗量 二,浮充电电流的影响因素 影响浮充电电流的因素是多方面的, 但主要有下列三个方面 报 : 《 E 曲lg' 1.鼍行条件的髟一 ?浮充电电压 当蓄电池组投入浮充运行时,即对蓄 电池组施加某个特定的直流电匿,电流将 通过每只蓄电池.每只蓄电池的电压或多 或少地有所差别,可能不同程度地偏离电 压平均值.浮充电压的确定应使最低浮充 电压的蓄电池正负极板均能得到完全充足 电为原则. 译充电2}_电流 + 图2浮充电电流与电极电位的关系(开放式) 浮充电电压与浮充电电瀛的关系示于200mV(对开放式电池而言),刚浮充电 图2.由此可见,随着浮充电压的升高,则电流增大10倍. 浮充电电流随之增大.浮充电电压升高 ?lA/,? f神 电泄I巳正V " 凰3浮充电电流与电池电雎,温度的关系(开放式) @电解液(电池)温度响示于图3由此可见,由lO,4O?的四 电池电解掖的温度对浮充电电流的影条直线是互相平行的'温度升高,则浮充 ,l 7 i 电电流增大,在同,浮充电压下每升高 ,则浮充电电流提高了一倍.这主要 10? 是蓄电池自放电率的提高与内阻的降低所 引起的缘故. ?使甩年限 使用年限对浮充电电流的影响示于围 4.由此可见,浮充电电流随使用年限的 增长而提高.这主要是由l于随着使用年限 的增长,锑离子在负极板上的沉积越多,引 起自放电升高同时正极板腐蚀加剧的结 果. 吲,月) 图4浮充电电泣与浮充时间,正板栅古 锑量的关系(开放式) 其它的使用条件如:用配制电解 液的硫酸与除去离子水的纯度,使用环境 的湿度等,对浮充电电流瞳有一一定的影响. 2.产品结构的影响 近年来,一些先 (氧气再化合)铅酸蓄电池傲了直流备甩 电源.该产品与国内传统所使用的产品在 结构上主要有三个区别;?每只蓄电池配 有一个单向阎.此阀在一定压力范围内开 闭,既可使内部气体达到一定压力后逸 出,又能防止外部气体(o=)进入蓄电池 内部,而引起负极板化学自放电"(氧 化),保持蓄电池内部有一定压力,可加 速由正板析出的氧气在负板上还原的再循 环过程.@采用不流动的电解液.通常, 电解液完全被吸附在极板和超细玻璃棉隔 板内或采用胶体电解液,促使从正板上 析出的氧气能快速地通过微孔或胶体的裂 缝扩散到负板上被还原.扩散进程是再循 环过程的控制步骤,而氧气在负板上的还 原是很快的.@采用超细玻璃纤维隔板. 要求隔板具备t高吸附电解液的能力,高 孔率,较低的电阻,化学稳定性好保液能 力好.此外,在生产工艺上也有所差别, 在此从略.为区别起见把传统所使用的 产品统称为开放式铅蓄电池包括G,GF (GGF),GM(GGM)及GFD系列产品. 闽控式铅蓄电池在浮充运行时浮充电 电流与浮充电压的关系示于图5,开放式 电池示于囝6.由于阀控式电池氧气在负极 l冢采用马{式:还原j皂去睫" \0I『? I节.jllI lI'1lI,…I—. 【一7一目 :.一镶曲缓,了rIl I1 l, ,/'『蜀/ }k.?昝 1兰l『, ,, ll 序/P-'c.奋:!:I 作用使得负极 图5阀控式铅蓄电池H2,02析出与还原(开路电压2.08V,硫酸密度1.24g/cms) 8 \『r},I \I /\lJI u献日 面残.,磊耄,/ I} lf H./l\/ 析I,. |\, , IJi d"'静电坤Pb'"瞽t辞llk/ 龟蛾电1tV(sHE) 图6开放式铅蓄电池浮壳时H2,02的析出(开路电压2.0SV酿密度1.24g/eros) 电位停留在很接近于开路(平衡)电位, 负极电位不再以氢气析出电压来确定,且 不受电流密度与温度的影n俺网7示出了 负极电位这个特性. 对比图5与图6明显可见,在同一浮 充电电压下(2.25V_/只),阀控式电池浮 充电电流为45mA/100Ah,而开放式电池 为14mA/100Ah,但阀控式电池舶浮充电 电流的大部分(41mA/100Ah)用以朴偿 了内部气体的循环,而仅不足l0%(4mA /100Ah)的电流用以产生气体.此值相 当接近于自放电速率(3.4mA/100Ah). 它表征了蓄电池水损耗程度(因为氢气不 能在正极上被氧化而积累到一定压力后逸 出蓄电池外部).所以,阀控式电池具有 极低的水损耗的特点. 图8表示对图5,图6的有关数据进 一 步解释.图9示出了阀控式电池浮充电 电流与浮充电电压及温度的关系.由此可 见,当浮充电压提高100mV时,则浮充电 流提高到10倍.说明阀控式电池浮充电电 压对浮充电电流的影响比开放式电池更为 正慑旗燃 泄漏j q2O—j2'C 抖一}'t ot?一''( 芝援管V.faJ"?2(5}) 圉7浮充电电流与电极电位的关系(阉控式酸密度1.27g/cm0) 9 ?m枷?器 灵敏.在同一浮充电电压下,阀控式电池 温度对浮充电电流的影响也比开放式电池 更为明显. 3.生产工艺的影响 生产工艺对浮充电电流的影响本文 只着重讨论正板栅含锑量问题.由图4可 见,浮充电电流随正板栅含锑量的提高而 增大,且随着使用时问的延长差别越明 显.这主要是由于锑对负极板的污染引起 了自放电,且随着含锑量的提高而加剧的 哥藏式 结果. 诚然,生产过程各工序对有害杂质 (Fe,MnBi,Cu有机物等)是否严加 控制,对浮充电电流也可能有一定影响. 三,利用浮充电电流进行估算 利用浮充电电流,可以计算浮充期间 气体析出量与水损耗量的大小. 对于开放式电池而言,G系列产品由 于采用玻璃槽敞II结构,所以蓄电池水损 阚控式 图8开放式与阀控式蓄电池在浮充电期问的析出气体电流 耗有90%是由于蒸发而引起的;有的系列 产品配以氢氧气体化台成水的催化栓,则 可减少水损耗.除此之外,所有开放式电 蜒 池的浮充电电流的大小直接表征氢氧气体 析出率与水损耗的大小.它可按法拉第第 二定律进行计算. ,',,l , L一 ?- , , / ' , 【r 『 』I 7J ,,l,,】l , 电沾{;度一,1.uO一2z: , l口"— , /o.cI IIf I口iP.J5.iO02zjf—?}' 电池电压v 图9浮充电电流与电池电艇,温度的关系(橱拉式) 由此定律得知;在0?760ramHg (10i,325kPa)压力下,每通过IAh电 量,则析出氢气0.42l(0.037633g), 析出氧气0.2?(0.278577g),耗水 0.3362lOg. 举例说明.由图6可见,当以2.25V/ 只浮充时,浮充电流为14mA/100Ah,可 求出每只十小时率额定容量为i0oAh的蓄 电池浮充运行每月(按30天计)可析出的氢 氧气体量(0?,76ommHg)与水损耗量. 析出氢气l14×ioI3A24hx0.421 (O.037633g)/Ah×30:4.23361(3.793 ×l0-ig); . 析出氧气;i4×i0I3A×24h×0.211 (0.298577g)/Ahx3o:2.ii681(3.009g): 水损耗{i4×i0-zA×24hx0.3362l0 g:3.389g 当要计算气体体积时还应考虑到当 时当地的温度与压力对气体的影响,}?用 气体方程进行换算.同时还应考虑蓟所选 用蓄电池的容量与数量问题. 对于阀控式蓄电池而青,浮充电电流 明显地大于开放式电池(同一浮充电压 时)但此电流的大部分用于补偿蓄电池内 部氧气的再循环,而用于析出气体的电流 还不足于iOo.因此,浮充电电流不能 直接表征气体析出率的大小,也不能直接 表征蓄电池水损耗量的大小.水损耗主要 取决于内部氧气再循环的有效性.通常, 这类产品蓄电池组各电池电压与平均电压 的差别也稍太. 在摁置期间,蓄电池自放电率可由图 l求得.自放电率主要取决于氢气的析出 率,因为在通常情况下氢气析出率比氧气 析出率犬.由图l得知,氢气析出的电流 为3.4mA/10oAh那么,每月(30天) 蓄电池的自放电率为l3.4xiD.A×24h ×30?lO0Ah=2.448% 三,结论 i.浮充电运行的铅酸蓄电池的浮充 电电流随浮充电电压,与电池温度的升高 而增大,随使用年限的延长而增大,随正 极板栅含锑量的提高而增大. 2.浮充电电流可以直接表征开放式 铅蓄电池氧氧气体析出率与水损耗量的大 小,而不能直接表征阀控式铅蓄电池气体 析出率与水损耗量的大小.阀控式电池水 损耗主要取决于蓄电池内部氧气再循环的 有效性 3.可以利用浮充电电流计算开放式 铅蓄电池在浮充电过程氢氧气体的析出量 与水损耗. 参考文献 i.Valveregulatedlead-acid batteries.Dr.D.Berndt.VAR— TABatterleAG,Res.Center, Kelkheim(FRG)l988 2.StatiOnarylead—acidbatter[一 eswithselenium.Dr.D.Be— rndt,VARTABatterieAG, Kelkheim 3.StatiOnarylead—acidbatteries. operations,futureaspects Dr.D.Berndt,VARTABatter[e AG,Kelkheim