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貧液式和膠體式的有什么區別

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2018年10月27日  

你好,首先貧液式電池是AGM隔板式電池,電解液稀硫酸是吸附在隔板上的,而膠體電池采用的是PVC隔板,電解液稀流硫酸混合在氣相二氧化硅里,但現在做純膠體的廠很少,絕大部分是亞膠體電池。即下方為AGM隔板貧液式,上面澆一層氣相二氧化硅電解液。純膠體的技術在國外,成本很高的,相對來說,貧液式要便宜的多。價格的話純膠體大概是貧液式的一倍,亞膠體稍貴于貧液式。但純膠體電池大電流放電性能比較差。


一、閥控式密封鉛酸蓄電池在通信電源系統中的作用


1、后備電源,包括直流供電系統和UPS系統


2、濾波


3、調節系統電壓


4、動力設備啟動電源


圖1:電池作用示意圖


二、固定型鉛酸蓄電池的類型


防酸隔爆式電池(GF或GFD電池)


固定型鉛酸蓄電池


AGM—陰極吸收式(貧液式)


閥控式密封電池(VRLA電池)


GEL—膠體式


1.VRLA電池與GF電池相比較,VRLA電池具有以下特點:


(1)在使用過程中,不需要添加水、調整酸的比例。


(2)不漏液,無酸霧,無環境污染。


(3)自放電小。


(4)結構緊湊,密封良好,抗震,比能量高。


(5)不存在記憶效應。


(6)使用范圍廣。


圖2:VRLA電池與GF電池(左)的比較


2、陰極吸收式VRLA電池與膠體電池的比較:


(1)AGM電池使用初期無氣體逸出,GEL電池在使用初期需安裝排風裝置。


(2)AGM電池內阻小,大電流放電特性優于GEL電池。


(3)AGM電池的一致性和均一性較好,因電解液的擴散性和均勻性優于GEL電池。


(4)GEL電池,(特別是管狀電極)使用壽命較長,不易熱失控。


三、VRLA電池的工作原理


1.電池的充/放原理:


鉛酸蓄電池的基本電極反應是鉛(Pb)和二價鉛(Pb2+)及四價鉛(Pb4+)之間的轉化。


放電過程:負極:Pb→Pb2+正極:Pb4+→Pb2+(


(+)PbO2+3H++HSO4-+2e放<═══>充PbSO4+2H2


電子得失為:負失正得即負氧化正還原


充電過程:負極:Pb2+→Pb正極:Pb2+→Pb4+


(-)Pb+HSO4-放<═══>充PbSO4+H++2e


電子得失為:負得正失即負還原正氧化


電池的充放電反應


電池總反應:Pb+2H++2HSO4—+PbO2放<═══>充PbSO4+2H2O+PbSO4


2.VRLA電池的密封原理:


(1)電池內部氣體產生的原因:


電池在過充電時電池分解水,正極產生O2,負極產生H2


正極板柵腐蝕的同時產生H2


電池自放電時正極產生O2,負極產生H2


(2)氧復合原理(氧循環原理):


電池在充電過程中,正極除了有PbSO4轉變為PbO2以外,還有氧析出反應,特別是電池的充電后期,當電池容量達到80%時,氧的析出反應更為劇烈,兩極的氣體析出反應如下:


(+)2H2O→O2+4H++4e(--)2H++2e→H2


對于浮充使用的VRLA電池,即使是浮充電流很小,但在長期浮充狀態下,除浮充電流一部分用于電池自放電生成的PbSO4轉為正負極活性物資以外,不避免的,浮充電流另一部分則用于水的電解,使正極析出氧氣,負極析出氫氣。


氧和氫氣的產生使電池內部失水,電解液密度發生變化,也使電池難以密封。從鉛酸蓄電池誕生以來,人們都一直在尋求電池的密封,以此減少對電池的維護。VRLA電池的出現,實現了電池的密封,電池密封的關鍵技術是氧在電池內部的再復合實現氧的循環,以及采用AGM隔板吸收電解液,使電池內部沒有流動的電解液,氧的復合原理如圖3、4所示:


圖3:密封原理示意圖


圖4:氧循環原理圖


從圖3、4看出,正極充電過程中因電解水析出的氧氣,通過AGM隔板的孔隙,迅速擴散到負極,與負極活性物質海綿狀鉛發生反應生成氧化鉛(PbO),負極表面的PbO遇到電解液H2SO4發生化學反應生成PbSO4和H2O,其中PbSO4再充電而轉變為海綿狀Pb,生成的H2O又回到電解液,因氧氣的再復合,避免了水的損失,從而實現了電池的密封。


鉛酸蓄電池實現密封的措施:


1)選擇高孔隙率AGM隔板,孔隙率在93%以上,為氧的復合提供通道


2)采取定量灌酸,使玻璃棉隔板在吸收電解液以后,仍有5—10%的孔隙率未被電解液充滿,因此VRLA電池又稱為貧液式電池。


3)過量的負極活性物資,正、負極板的容量比一般為1:1.1~1:1.2,這樣在正極充足電以后,負極仍未充足電,以防止氫在負極析出,若氫氣大量析出是無法復合的。


4)電池集群的緊裝配,采取集群預壓縮技術,將裝配壓在40—60Kpa之間,以保證AGM隔板與正負極板表面能夠良好接觸,因為VRLA電池的電解液主要靠AGM隔板提供。


5)高純度Pb—Ca—Sn—Al無銻板柵合金,因為Pb—Ca合金比Pb—Sb合金有更高的析氫過電位,從而能夠降低因板柵腐蝕而析出氫氣的可能性。


6)開閉閥壓力穩定可靠的安全閥,通信用VRLA電池的標準要求開閥壓10—35Kpa,閉閥壓3—15Kpa,開閉閥壓力較接近,可減少氣體排放和水的損失。


7)采用恒壓限流的充電方式,VRLA電池對過充電較為敏感,過充電會加速電流的損壞,恒壓限流充電可防止過充電和熱失控。


3.VRLA蓄電池的自放電原理:


電池自放電原因:


1)正極活性物質與電解液的反應;


2)正極活性物質與板柵合金之間的反應;


3)正極活性物質與負極析出氫氣的反應。


四.VRLA電池的兩大類技術


應用同樣的氧復合原理,但由于采用不同的固定電解液技術和不同的氧復合通道技術,因此可分為兩大類型的VRLA電池,即AGM技術和GEL技術(膠體),故又稱為AGM電池和膠體電池。這兩類電池各有優劣,目前在電信、電力等市場上應用的仍以AGM電池為主。


1、AGM技術


采用AGM技術的VRLA電池,AGM隔板采用U形包覆法(也可采用S形包覆法)。采用AGM技術的VRLA電池的特點:內阻小,以超細玻璃棉隔板吸取電解液,使電池內沒有電解液,AGM隔板具有93%以上的孔隙率,而其中10%左右的孔隙作為由正極析出的O2到負極再復合的通道,以實現氧的循環,達到電池密封的目的。


2、Gel技術(膠體技術)


以德國陽光公司采用Gel技術生產的OPZV膠體電池為典型代表。


膠體電池的特點:內阻較大,采用觸變性SiO2膠體吸收電解液,使電解液不流動。


以膠體的微裂紋O2的復合通道。膠體電池使用初期由于膠體未能形成大量微裂紋,氧的復合效率較低。


五、VRLA電池的失效模式


VRLA電池盡管有許多的優點,但它和所有電池一樣也存在可靠性和壽命問題。VRL電池文獻報道:其使用壽命為15年左右(25℃浮充使用)。但國內外的VRLA電池在實際使用過程中,均出現過提前失效的現象。目前造成VRLA電池的失效模式主要有板柵的腐蝕與增長、電解液干涸、負極硫酸鹽化、早期容量損失(PCL)、熱失控等。

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