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铅酸电池工作原理|结构及优势

铅酸电池是用铅和二氧化铅作为电池负极和正极活性物质,以稀硫酸为电解质的化学储能装置,具有电能转换效率高、循环寿命长、端电压高、安全性强、性价比高、安装维护简单等特点,目前是各类储能、应急供电、启动装置中首选的化学电源。铅酸电池的主要构成包括:




1.极板:正负极板均是以特殊的合金板栅涂敷上活性物质所得,极板在充放电时存储和释放能量,确保电池的容量和性能可靠。


2.隔板:是置放于电池正负极中间的一个隔离介质,防止电池正负极直接接触而短路的装置,不同类型的铅酸电池隔板材质不同,阀控类电池主要以AGM、PE、PVC为主。


3.电解液:铅酸电池的电解液是用蒸馏水配制的稀硫酸,电解液在充放电时起到在正负极间传输离子的作用,因而电解液必须要没有杂质。


4.容器(电池壳盖):电池包覆的容器,电解液和极板均在容器内,主要起支撑作用,同时防止内部物质外溢,外部物质进入内部结构污染电池。


二、种类及优势


铅酸电池的工作原理就是通过电化学反应,电能和化学能之间相互转化,电极主要由铅及其氧化物制成,电解液是硫酸溶液的一种蓄电池。英语:Lead-acidbattery。


放电状态下,正极主要成分为二氧化铅,负极主要成分为铅。


充电状态下,正负极的主要成分均为硫酸铅。


铅酸蓄电池种类较多,应用在光伏储能系统中,比较多的有三种,富液型铅酸蓄电池、阀控式密封铅酸蓄电池、铅碳蓄电池等等。


富液型铅酸蓄电池


铅酸电池的电解液中的硫酸直接参与电池充放电反应过程,传统铅酸电池中,电池槽内除去极板、隔板及其他固体组装部件的剩余空间完全充满硫酸电解液,电解液处于富余过量状态,故被称为“富液式”电池,电池极板完全浸泡在硫酸电解液中。富液式蓄电池顶部有一个能够通气而又能够阻挡液体溅出的盖子,在使用过程中由于水分的蒸发和分解损失,需要定期将盖子打开补加蒸馏水及调整电解液密度,所以习惯上被称为“开口式”蓄电池。


富液型铅酸蓄电池特点是价格便宜,寿命长,缺点是需要经常维护。


2.2 阀控式密封铅酸蓄电池


阀控式密封铅酸蓄电池,又称免维护电池,分为AGM密封铅蓄电池和GEL胶体密封铅蓄电池两种。


AGM型电池使用纯的硫酸水溶液作电解液,大部分存在于玻璃纤维膜之中,同时极板内部吸有一部分电解液外。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。


AGM密封铅蓄电池与当今的胶体密封电池相比,其放电容量要小一些。与富液型相同规格蓄电池相比,价格较高,具有以下优点:


(1)循环充电能力比铅钙蓄电池高3倍,具有更长的使用寿命。


(2)在整个使用寿命周期内具有更高的电容量稳定性。


(3)低温性能更可靠。


(4)降低事故风险,减少环境污染风险(由于酸液100%密封装)。


(5)维护很简单,减少深度放电。


胶体密封铅蓄电池(即GEL型电池),胶体铅酸蓄电池是对液态电解质的普通铅酸蓄电池的改进,用胶体电解液代换了硫酸电解液,在安全性、蓄电量、放电性能和使用寿命等方面较普通电池有所改善。其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,电解液的量比AGM式电池要多,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。


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