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知识点┃柴油发电机组用启动蓄电池,你是不是真的懂?!

  一、启动用铅酸蓄电池分类

按照极板带荷电状态分类

(1)无荷型:无荷型电池存放期极板处于无荷电状态,电池无电液。使用时应加电解液并进行初充电后方可使用。普通铅酸蓄电池属于无荷型电池。
(2)干荷型:它的全称是干式荷电铅酸蓄电池,它的主要特点是负极板有较高的储电能力,在完全干燥状态下,能在两年存放期内保存所得到的电量,干式荷电铅酸蓄电池在出厂时极板已经被激活,使用时只需加注标准密度的电解液,等过 20—30 分钟就可使用。
(3)湿荷型:存放期极板呈湿润状态而保持其荷电性的蓄电池称之为湿荷电蓄电池。湿荷电蓄电池较干式荷电蓄电池其工艺过程稍有些不同,存放保持荷电的时间也要短一些。湿荷电蓄电池在存放期(约 6 个月)内,加注标准密度的电解液至规定的高度即可使用,首次放电量可达到额定容量的 80%。存放期在一年左右的湿荷电蓄电池加注电解液后立即放电,可放出额定容量的 50%。湿荷电蓄电池使用前对其进行补充充电,就可以达到额定的容量。湿荷电蓄电池适宜于无需长期存放的场合。
(4)带液型:存放期电池带电解液并处于荷电状态。按照电解液状态分类
(5)富液型: 富液型是相对贫液型而言的,就是电池内有大量的酸水。又叫“富液式铅酸蓄电池”。
(6)贫液型:这种蓄电池叫做阀控式密封铅酸蓄电池,英文标记是 VRLA。它内部的电解液全部吸附在隔膜和极板上,而且隔膜处于90%的饱和状态,内部没有游离电解液,不会造成电解液溢出,无需添加勾兑电解液,任何位置放置都可以使用。这种电池是属于免维护电池。
 
火车站.jpg

按照电池维护状态分类

(1)少维护蓄电池:少维护蓄电池的英文标志为 LF,其内部结构与普通铅蓄电池没有很大区别,只是工艺更先进,结构更合理。在使用中,一般每年检查一次电解液高度,如不足,应添加蒸馏水(注意:只能添加蒸馏水,不可添加电解液,否则造成电解液密度过大,使蓄电池损坏)。其余使用注意事项可参照普通铅蓄电池的有关使用规定。
(2)免维护蓄电池:免维护蓄电池的英文标志为 MF. 免维护蓄电池由于自身结构上的优势,电解液的消耗量非常小,在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。它还具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点。使用寿命一般为普通蓄电池的 2—4 倍。

市场上的免维护蓄电池也有两种:

第一种在购买时一次性加电解液以后使用中不需要维护(添加补充液);
另一种是电池本身出厂时就已经加好电解液并封死,用户根本就不能加补充液。

按照蓄电池产品分类

(1)普通铅酸蓄电池:普通铅酸蓄电池也叫做干封蓄电池,此种蓄电池启用时需加电解液再经初充电后才能使用。普通蓄电池的极板是由铅和铅的氧化物构成,电解液是硫酸的水溶液。它的主要优点是电压稳定、价格便宜;缺点是比能低(即每公斤蓄电池存储的电能)、使用寿命短和日常维护频繁。业内也叫做开口式蓄电池(排气式蓄电池)、富液型蓄电池。这种蓄电池属于淘汰产品。
(2)干式荷电铅酸蓄电池:与普通干封式电池的区别是极板组在干燥状态下能够长期保存在制造过程中所得到的电荷,在规定的保存期内(两年)如需使用,只要灌入符合规定相对密度的电解液,搁置 30min,调整液面高度至规范值,不需要充电,即可使用。因此,它使用方便,是应急的理想电源,已成为近年来发展的方向。干荷电铅蓄电池之所以具有干荷电性能,主要在于负极板的制造工艺与普通蓄电池不同。正极板的活性物质——PbO2 化学活性比较稳定,其荷电性能可以较长期的保持。而负极板上的活性物质铅(Pb),由于表面积大,化学活性高,容易氧化,所以在负极板的铅膏中加入松香、油酸、硬脂酸等防氧化剂;并且在化成过程中有一次深放电循环,使活性物质达到深化。化成后的负极板,先用清水冲洗后,再放入防氧化剂溶液(硼酸、水扬酸混合液)中进行浸渍处理,让负极板表面生成一层保护膜,并采用特殊干燥工艺(干燥罐中充入惰性气体),这样即可制成干荷电极板。
(3)阀控密封式铅酸蓄电池:阀控密封式铅酸蓄电池简称 VRLA 电池(ValveRegulatedLead-Acid Battery),早期也称为密封铅酸蓄电池 (SLA)。阀控密封式铅酸蓄电池指采用内部氧气复合技术、装有一个允许气体在一定释放压力下逸出但不允许任何气体进入的释压阀(也称为安全阀)的蓄电池。

密封铅酸蓄电池可分为 AGM 电池:采用玻璃纤维隔板: 胶体电池(GEL):采用触变型胶体电解液):采用触变型胶体电解液。

AGM 密封铅蓄电池:AGM 密封铅蓄电池电池使用纯的硫酸水溶液作电解液,其密度为1.29—1.3lg/cm3。除了极板内部吸有一部分电解液外,其大部分存在于玻璃纤维膜之中。为了给正极析出的氧提供向负极的通道,必须使隔膜保持有 10%的孔隙不被电解液占有,即贫液式设计。为了使极板充分接触电解液,极群采用紧装配的方式。AGM 式密封铅蓄电池电解液量少,极板的厚度较厚,活性物质利用率低于开口式电池,因而电池的放电容量比开口式电池要低 10%左右。与当今的胶体密封电池相比,其放电容量要小一些。AGM 密封铅蓄电池所用的玻璃纤维隔板具有 90%的孔率,硫酸吸附其内,且电池采用紧装配形式,离子在隔板内扩散和电迁移受到的阻碍很小,所以 AGM 密封铅蓄电池具有低内阻特性,大电流快速放电能力很强。对于 AGM密封铅蓄电池而言,由于采用贫液式设计,电池容量对电解液量极为敏感。电池失水10%,容量将降低 20%;损失 25%水份,电池寿命结束。

胶体电池:属于铅酸蓄电池的一种发展分类,最简单的做法,是在硫酸中添加胶凝剂,使硫酸电液变为胶态。电液呈胶态的电池通常称之为胶体电池(colloid battery)。广义而言,胶体电池与常规铅酸电池的区别不仅仅在于电液改为胶凝状。例如非凝固态的水性胶体,从电化学分类结构和特性看同属胶体电池。又如在板栅中结附高分子材料,俗称陶瓷板栅,亦可视作胶体电池的应用特色。近期已有实验室在极板配方中添加一种靶向偶联剂,大大提高了极板活性物质的反应利用率,据非公开资料表明可达到 70wh/kg 的重量比能量水平,这些都是现阶段工业实践及有待工业化的胶体电池的应用范例。

胶体电池与常规铅酸电池的区别,从最初理解的电解质胶凝,进一步发展至电解质基础结构的电化学特性研究,以及在板栅和活性物质中的应用推广。其最重要的特点为:用较小的工业代价,沿已有 150 年历史的铅酸电池工业路子制造出更优质的电池,其放电曲线平直,拐点高,比能量特别是比功率要比常规铅酸电池大 20% 以上,寿命一般也比常规铅酸电池长一倍左右,高温及低温特性要好得多。胶体密封铅蓄电池的电解液是由硅溶胶和硫酸配成的,硫酸溶液的浓度比 AGM 式电池要低,通常为 1.26-1.28g/cm3。电解液的量比 AGM 式电池要多 20%,跟富液式电池相当。这种电解质以胶体状态存在,充满在隔膜中及正负极之间,硫酸电解液由凝胶包围着,不会流出电池。由于这种电池采用的是富液式非紧装配结构,正极板栅材料可以采用低锑合金,也可以采用管状电池正极板。同时,为了提高电池容量而又不减少电池寿命,极板可以做得薄一些。电池槽内部空间也可以扩大一些。

胶体密封铅蓄电池的电解液是硅凝胶,虽然离子在凝胶中的扩散速度接近在水溶液中的扩散速度,但离子的迁移和扩散要受到凝胶结构的影响,离子在凝胶中扩散的途径越弯曲,结构中孔隙越狭窄,所受到的阻碍也越大。因而胶体密封铅蓄电池内阻要比 AGM 密封铅蓄电池要大。胶体密封铅蓄电池采用了富液式设计,电解液密度比 AGM 密封铅蓄电池低,降低了板栅合金腐蚀速度;电解液量也比后者多 15%~20%,对失水的敏感性较低。这些措施均有利于延长电池使用寿命。根据德国阳光公司提供的资料,胶体电解液所含的水量足以使电池运行 12~14 年。

(4)卷绕式阀控密封铅酸蓄电池: 卷绕蓄电池的结构与众不同。其采用了蓄电池单元螺旋卷绕的技术:即将正极板固体酸和负极板紧紧地螺旋卷绕成卷。正极板采用氧化铅,负极板采用纯铅,固体酸经精确计算量后被玻璃纤维网所吸附。这些都被制作得很薄(极间距只有 0.3 毫米)并一起卷绕成卷。卷绕式阀控密封铅酸蓄电池是一种新型铅酸蓄电池,该电池应用纯铅板栅配备独特的卷绕式结构,具有极高的装配压力和工作压力,额定程度上减少了电池的失水,比普通铅酸电池更具优异的高低温放电性能及大电流放电性能,更高的安全性,更好的快速充电能力。

二、干荷电蓄电池的特点及使用

干荷电蓄电池的外观与普通蓄电池的内部零件结构及使用效果基本相同。二者的根本区别在于前者的极板在干燥状态下能较长期地保存制造过程中所得到的电荷。普通蓄电池在开始使用之前,必须进行 60-70h 初充电,甚至还需要更长时间的充、放电循环;而对干荷电蓄电池,由于其负极板的制造工艺不同,故初次使用时,只需按规定加足电解液,浸泡 2-3h 后即可装车使用,不需要进行长时间的初充电,因而使用更方便。

(1)干荷电蓄电池的特点

a、在规定的贮存期内(一般 2 年),只要加注符合规定密度的电解液,并调整好液面高度,搁置 2h 后即可使用,勿需进行初充电。
b、对存储时间超过规定贮存期的干荷电蓄电池,因为极板可能部分氧化,所以在使用前应以补充充电的电流充电 5-1Oh 后再用。
c、正、负极板都具有干荷电性能。正极板的活性物质是二氧化铅,其化学性比较稳定,荷电性能可长期保持;负极板的活性物质是海绵状铅,因其表面积较大,化学活性较高,易被氧化,故要制成干荷电极板(其制造工艺与普通负极板大不相同)。
d、干荷电蓄电池的补充充电是采用恒电流充电法,充电电流值应为蓄电池额定容量值的1/10。当充电至蓄电池电解液密度在 2h 内不再上升、端电压上升到 1.65V 左右、有大量气泡从加液口冒出、电解液密度为 1.27-1.29 时,表明已充足电,勿需继续充电了。

判断干荷电蓄电池是否需进行补充充电有两种方法:

一是检测电解液密度。试验证明,电解液密度比充足电时的密度每下降 0.1,就相当于蓄电池放电 6%。如用密度表检查电解液时发现密度已降至 1.24 以下,则应补充充电;
二是用电压表检测蓄电池每个单格电池的端电压。如低于 1.7V,应补充充电,否则会造成极板硫化而损坏。

(2)干荷电蓄电池的使用维护要点

a、为使干荷电蓄电池的极板在贮存和装运期间不受潮,应用密封物密封新出厂的干荷电蓄电池的通气孔;在未加注电解液时,切忌打开通气孔塞蜡封或拧开加液口孔塞,以防干荷电蓄电池内部受潮而影响其性能。
b、电解液必须使用纯净的硫酸和蒸馆水配制,以防止干荷电蓄电池自放电而降低容量。
c、初次加注电解液几 min 后,电解液液面将有所下降,此时应重新向每个单格电池内添加相同密度的电解液,以恢复原来的电解液液面高度,盖上通气孔塞后即可使用。
d、虽然干荷电蓄电池能保证起动性能,但是电荷量并非十分充足,因此使用前若有充裕时间,最好用 6A 电流充电 3-4h,以利于使用。
e、干荷电蓄电池的电解液密度应为 1.27(夏季)-1.29(冬季),以保证其有足够高的端电压。

三、免维护蓄电池的特点及使用

一般的铅酸蓄电池是由正负极板、隔板、壳体、电解液和接线桩头等组成,其放电的化学反应是依靠正极板活性物质(二氧化铅和铅)和负极板活性物质(海绵状纯铅)在电解液(稀硫酸溶液)的作用下进行,其中极板的栅架,传统蓄电池用铅锑合金制造,免维护蓄电池是用铅钙合金制造,前者用锑,后者用钙,这是两者的根本区别点。不同的材料就会产生不同的现象:传统蓄电池在使用过程中会发生减液现象,这是因为栅架上的锑会污染负极板上的海绵状纯铅,减弱了完全充电后蓄电池内的反电动势,造成水的过度分解,大量氧气和氢气分别从正负极板上逸出,使电解液减少。用钙代替锑,就可以改变完全充电后的蓄电池的反电动势,减少过充电流,液体气化速度减低,从而减低了电解液的损失。

由于免维护蓄电池采用铅钙合金栅架,充电时产生的水分解量少,水份蒸发量低,加上外壳采用密封结构,释放出来的硫酸气体也很少,所以它与传统蓄电池相比,具有不需添加任何液体,对接线桩头、电线腐蚀少,抗过充电能力强,起动电流大,电量储存时间长等优点。免维护蓄电池因其在正常充电电压下,电解液仅产生少量的气体,极板有很强的抗过充电能力,而且具有内阻小、低温起动性能好、比常规蓄电池使用寿命长等特点,因而在整个使用期间不需添加蒸馏水,在充电系正常情况下,不需从拆下进行补充充电。但在保养时应对其电解液的比重进行检查。

大多数免维护蓄电池在盖上设有一个孔形液体(温度补偿型)比重计,它会根据电解液比重的变化而改变颜色。可以指示蓄电池的存放电状态和电解液液位的高度。当比重计的指示眼呈绿色时,表明充电已足,蓄电池正常;当指示眼绿点很少或为黑色,表明蓄电池需要充电;当指示眼显示淡黄色,表明蓄电池内部有故障,需要修理或进行更换。

免维护蓄电池也可以进行补充充电,充电方式与普通蓄电池的充电方法基本一样。充电时每单格电压应限制在 2.3-2.4V 间。注意使用常规充电方法充电会消耗较多的水,充电时充电电流应稍小些(5A 以下)。不能进行快速充电,否则,蓄电池可能会发生爆炸,导致伤人。当免维护蓄电池的比重计,显示为淡黄色或红色时,说明该蓄电池已接近报废,即使再充电,使用寿命也不长。此时的充电只能做为救急的权宜之计。

有条件时,对免维护蓄电池可用具有电流-电压特性的充电设备进行充电。该设备即可保证充足电,又可避免过充电而消耗较多的水。一般这类免维护电池从出厂到使用可以存放 10 个月,其电压与电池容量保持不变,质量差的在出厂后的 3 个月左右电压和电池容量就会下降。在购买时选离生产日期有 3 个月的,当场就可以检查电池的电压和电池容量是否达到说明书上的要求,若电压和电池容量都有下降的情况则说明它里面的材质不好,那么电池的质量肯定也不行,有可能是加水电池经过经销商充电后伪装而成的。

四、蓄电池的正确使用和维护

蓄电池也可以进行补充充电,充电时每单格电压应限制在 2.3-2.4V 间。注意使用常规充电方法充电会消耗较多的水,充电时充电电流应稍小些(5A 以下)。不能进行快速充电,否则,蓄电池可能会发生爆炸,导致伤人。当免维护蓄电池的比重计,显示为淡黄色或红色时,说明该蓄电池已接近报废,即使再充电,使用寿命也不长。此时的充电只能做为救急的权宜之计。

蓄电池的正确使用和维护主要有以下 7 点:

1、检查蓄电池在支架上的固定螺栓是否拧紧,安装不牢靠会因发电机组震动而引起壳体损坏。另外不要将金属物放在蓄电池上以防短路。
2、时常查看极柱和接线头连接得是否可靠。为防止接线柱氧化可以涂抹凡士林等保护剂。
3、不可用直接打火(短路试验)的方法检查蓄电池的电量这样会对蓄电池造成损害。
4、普通铅酸蓄电池要注意定期添加蒸馏水。干荷蓄电池在使用之前最好适当充电。至于可加水的免维护蓄电池并不是不能维护,适当查看必要时补充蒸馏水有助于延长使用寿命。
5、蓄电池盖上的气孔应通畅。蓄电池在充电时会产生大量气泡若通气孔被堵塞使气体不能逸出当压力增大到一定的程度后就会造成蓄电池壳体炸裂。
6、在蓄电池极柱和盖的周围常会有黄白色的糊状物,这是因为硫酸腐蚀了根柱、线卡、固定架等造成的。这些物质的电阻很大,要及时清除。
7、当需要用两块蓄电池串联使用时蓄电池的容量最好相等。否则会影响蓄电池的使用寿命。

五、蓄电池的型号编制

根据 GB/T5008-2005 标准规定,电池型号编制需执行 JB/T 2599-1993 标准。
电池型号编制(JB/T 2599-1993)
例:6-QA-120AH 说明:单体数 6 个串联的启动用干式荷电电池,20 小时放电率电池容量是 120AH

六、启动用蓄电池的重要参数

1、CCA (冷启动电流):在规定的某一低温状态下(通常规定在0℉或–18℃)蓄电池额定可以输出的电流值;
2、电池储备容量: 以25A电流放电到蓄电池电压达(10.50士0.05)V时终止,记录放电持续时间;
3、20h额定容量: 以I20电流放电到蓄电池端电压达(10.50士0.05)V终止时的电池容量。

七、启动用蓄电池标准

GB/T 5008.1‐2005 《起动用铅酸蓄电池技术条件》
GB/T5008.2‐2005 《起动用铅酸蓄电池产品品种和规格》
GB 5008.3‐1991 《起动用铅酸蓄电池端子的尺寸和标记》
JB02599T‐1993 《铅酸蓄电池产品型号编制方式》
GBT 2900.41‐2008 《电工术语 原电池和蓄电池》




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