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Discover蓄电池的基本原理与技术

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点击次数:261 更新时间:2023年04月22日08:52:23 打印此页 关闭

     Discover电池技术(由 Plante 于 1859 年发明)是目前应用最广泛的电能储存技术,自问世以来取得了重大进展。铅酸电池的能量成本是目前电池储能技术中最低的,这使得它在未来许多年内继续拥有市场空间成为可能。铅酸电池根据其电解质的性质可分为两类。

     液态电解质电池使用寿命长,但需要定期和经常维护。有些电池每进行 200 至 250 次放电循环即可得到维护,或相当于每年一次。

     Discover蓄电池的基本材料是铅和硫酸,由多孔铅组成的负极板和氧化铅组成的正极板组成。电动汽车主要使用铅酸电池。传统铅酸蓄电池中,为防止正负极板短路,在单体电池中的正极板和负极板之间采用纤维素隔膜来保证隔离。在高性能电池中,微孔隔板用于防止任何可能的短路故障。 

 单个铅酸蓄电池的端电压约为2V,正常工作时端电压可根据荷电状态在1.7V~2.4V之间变化。

铅酸蓄电池放电

     Discover蓄电池电极上发生的电化学反应方程式如下:

     Discover电池正极(氧化反应):

铅酸蓄电池正极反应

     Discover电池正极(还原反应):

铅酸电池阴极反应

     免维护铅酸蓄电池可以使用两种不同的电解液,一种是硅胶,一种是无纺布纤维膜。免维护铅酸电池是通过配备一个调节阀来重新混合气体来实现的。利用该技术,将铅酸蓄电池与充电器有机结合,确保铅酸蓄电池处于最佳工作状态。需要强调的是,免维护铅酸蓄电池抗过充能力较弱。这类铅酸蓄电池的能量密度为35~50W·h/kg。“双极”电池是一种新概念,它取代了传统电池中的正负极组装,从而获得了更优越的性能。这种类型的铅酸电池在 80% 的放电深度下的循环寿命约为 500 次循环。

     全球铅酸电池制造商众多,几乎都参与了先进铅酸电池协会(ALABC)发起的电池性能改进计划。

铅酸蓄电池的结构

     铅酸电池可分为以下四大“子类”

1)启动铅酸蓄电池(格栅板),世界上很多国家都有生产,这种铅酸蓄电池随处可见。它们旨在始终保持充满电,从而在需要时允许快速大电流放电。它们具有高自放电率、相对便宜(就可用容量而言约为 0.2 EUR/kW·h),并且被广泛使用。

2)驱动铅酸电池(平板),用于电动汽车和较常见的自动运行机车(铁路、电梯)。它们设计用于每天一次充放电循环。因此,它可以放电到较低的充电状态。其价格相对较高,按可用容量计算约为0.5欧元/kW·h。

3)胶体电解质铅酸蓄电池(平板),主要用于牵引场合。它的容量通常很小,大约100A·h。这种铅酸电池不需要任何维护,可以连续运行3到5年,根据可用容量计算成本约为0.6欧元/kW·h。它们也常用于小型专用平台(如无线通信站),尤其是移动设备(如闪光或发光浮标)。“防水”电池也出现了,其中液体电解质被吸入并永久储存在合成材料袋中。

4)固定(静态)铅酸蓄电池(管状极板),源于可靠供电技术的需要(通讯中继站等)。这类铅酸蓄电池设计为以很小的电流连续充电(即浮充使电池电压保持在一个恒定值),自放电率低(每月1%~2%) ,并在需要时,可以完全放电。即便如此,铅酸电池仍可以进行充放电循环,并在相对较低的充电状态下继续运行数周。虽然这类铅酸蓄电池需要的维护(调节水位)少,成本也略低(0.5 EUR/kW·h),但其性能指标仍然很高(寿命可达8~12年),因此可广泛应用于300A.h以上电池储能电站。

     事实上,所有铅酸电池都不能在低于额定容量的 20% 时继续放电。否则,电极会硫化(见下一节),导致铅酸电池容量损失,内阻增加,可用容量下降。

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