恒力蓄電池放電時(shí)的反應(yīng)
恒力專(zhuān)業(yè)研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售密封閥控式鉛酸蓄電池,常規(guī)產(chǎn)品有2V、4V、6V、8V、10V, 12V六大系列,容量從0.H到3000AH。產(chǎn)品主要應(yīng)用于UPS電源系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、大型數(shù)據(jù)中心災(zāi)備系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、電子儀器、醫(yī)療設(shè)備和電動(dòng)車(chē)等領(lǐng)域。
恒力繼承了我國(guó)zui早的鉛酸蓄電池企業(yè)國(guó)營(yíng)七五二廠積累了七十多年的技術(shù)底蘊(yùn),以先進(jìn)的設(shè)備和的管理保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性,以合資的體制保證經(jīng)營(yíng)的靈活性,恒力是中國(guó)中小型密封閥控式鉛酸蓄電池領(lǐng)域的代表型企業(yè)。
恒力研發(fā)的2V及12V管式膠體電池具有良好的電化學(xué)性能,循環(huán)壽命大幅提高、低溫性能良好,是太陽(yáng)能及風(fēng)能等新能源發(fā)電系統(tǒng)中儲(chǔ)能電池的sho選產(chǎn)品。
恒力品牌蓄電池是武漢市名優(yōu)產(chǎn)品,目前,恒力已通過(guò)了UL、TLC、CE、VDS、IS09001、ISO14000認(rèn)證。通過(guò)內(nèi)部執(zhí)行“TQM”管理、“6 Sigma”原則,恒力是擁有質(zhì)量控制體系的電池制造商。
恒力蓄電池放電時(shí)的化學(xué)反應(yīng)
在負(fù)極板上,恒力蓄電池每個(gè)鉛原子(Pb)放出二個(gè)電子,而成鉛正離子(Pb++
),因此負(fù)極板上出現(xiàn)若干多余的電子,這些電子在電位差的作用下,不斷地經(jīng)外電路進(jìn)入正極板。而在電解
液內(nèi)部,因硫酸分子的電離便有氫正離子(H+)和硫酸根負(fù)離子(SO4)-
存在。 圖4-3 鉛蓄電池放電時(shí)的化學(xué)反應(yīng)
這時(shí)因電荷(離子)的靜電作用,氫正離子(H+
)移向
正極板,硫酸根負(fù)離子(SO4--
) 移向負(fù)極板,于是形成電池內(nèi)部的離子電流。當(dāng)硫酸根負(fù)離
子(SO4--)與負(fù)極板上的鉛正離子(Pb+
+)相遇時(shí),便生成硫酸鉛(PbSO4)分子附在負(fù)極板上。
在正極板上,恒力蓄電池 由于電子自外電路進(jìn)入, (PbO2)與水作用離解出來(lái)的四價(jià)的鉛正離子(P++++)在取得二個(gè)電子后化合變成二價(jià)鉛的正離子(Pb++),再和正極板附近的硫酸根負(fù)離
子(SO4--
)結(jié)合在一起,生成硫酸鉛分子(PbSO4)附在正極板上。與此同時(shí),移向正極板的氫
正離子(H+)便和氧負(fù)離子(O--
)結(jié)合,生成水分子(H2O)。
自1859年法國(guó)物理學(xué)家賈斯頓•普蘭特發(fā)明了可充電的鉛酸電池,到鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰電池及燃料電池的先后問(wèn)世,新型材料的大量涌現(xiàn)及應(yīng)用讓電池性能有了長(zhǎng)足進(jìn)步。電池正負(fù)極材料或電解液每一次更新改良都會(huì)讓電池的整體性能有一定的提升。電池的發(fā)展方向一直在追求高容量、高功率、高穩(wěn)定性、低污染、超長(zhǎng)的使用壽命,隨著性能的不斷提升,其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大。
用電設(shè)備小型化催生新型電池
按照電解液的性質(zhì)不同,蓄電池可以分為酸性電池和堿性電池兩種。酸性電池主要以鉛酸蓄電池為主,電極為鉛,電解液為硫酸溶液。鉛酸蓄電池具有容量大、可靠性高、大電流放電性能優(yōu)越、應(yīng)用溫度范圍寬泛及性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn),是目前應(yīng)用范圍為廣泛的二次電池,占據(jù)了二次電池70%以上的市場(chǎng)份額,主要應(yīng)用于備用電源、電動(dòng)自行車(chē)和汽車(chē)啟動(dòng)等。堿性電池主要有鎘鎳蓄電池、鐵鎳蓄電池等,其電解液為氫氧化鈉和氫氧化鉀等。主要可用作自動(dòng)化控制、儀器儀表等電子設(shè)備的直流電源。
隨著無(wú)線技術(shù)的不斷發(fā)展,用電設(shè)備趨于高度集成化、智能化、輕小型化,以及傳統(tǒng)的蓄電池逐步呈現(xiàn)出體積大、對(duì)環(huán)境溫度要求苛刻等劣勢(shì),對(duì)備用電源的比能量、工作的溫度范圍等提出了更高的要求。近年來(lái),蓄電池家族出現(xiàn)了集眾多優(yōu)點(diǎn)于一身的新型電池,磷酸鐵鋰電池和燃料電池就是新型電池的典型代表。
自備電源的供電方式
室內(nèi)分布系統(tǒng)電源是指專(zhuān)門(mén)為室內(nèi)分布系統(tǒng)用電設(shè)備(BBU、RRU及監(jiān)控設(shè)備)供給電能的獨(dú)立電源。
自備備用電源一般采用自備柴油發(fā)電機(jī)組、蓄電池組、不間斷電源裝置(UPS)、應(yīng)急電源裝置(EPS)等。由于用電設(shè)備允許中斷供電的時(shí)間不同,對(duì)自備備用電源的選擇也不同。
逆變電源后備式供電:原中國(guó)聯(lián)通CDMA網(wǎng)絡(luò)大量采用逆變電源后備式供電方式。長(zhǎng)期運(yùn)行的結(jié)果證明,所采用的逆變電源后備式供電方案存在可靠性較低、維護(hù)頻率較高的缺點(diǎn)。若采用逆變電源后備式供電方案,可考慮采用帶有冗余模塊化的逆變電源后備式供電設(shè)備,從而提高整體供電的可靠性,減少運(yùn)行維護(hù)的成本。
UPS供電:UPS是一種含有儲(chǔ)能裝置,以逆變器為主要元件,穩(wěn)壓穩(wěn)頻輸出的電源保護(hù)設(shè)備。UPS供電方案的優(yōu)勢(shì)在于,具備相對(duì)穩(wěn)定的后備時(shí)間,容易實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離的交流供電。
UPS的劣勢(shì)也較為明顯。如果把UPS設(shè)備放置到運(yùn)行環(huán)境較為惡劣的用戶側(cè)設(shè)備間(如豎井、電梯間甚至是地下室),運(yùn)行環(huán)境的惡劣以及市電的“電源污染”會(huì)造成UPS工作壽命的大為縮短;小型UPS電池管理較弱,會(huì)減少電池的使用壽命;部分機(jī)架式設(shè)備,為了縮小設(shè)備體積,大量使用強(qiáng)制風(fēng)冷來(lái)提高輸出功率密度,運(yùn)行過(guò)程中噪聲較大,容易造成業(yè)主投訴,給建站以及今后的運(yùn)行維護(hù)工作增加了難度。
壁掛式開(kāi)關(guān)電源供電:使用小型UPS可解決后備供電問(wèn)題,但其輸出效率通常只有80%左右,整個(gè)供電環(huán)節(jié)由UPS通過(guò)AC->DC->AC,轉(zhuǎn)換過(guò)程多、能效損失大,20%左右的能量變?yōu)闊崃堪装紫牡?;若小型UPS考慮冗余備份,只能采用雙機(jī)或多機(jī)并聯(lián)冗余,不能實(shí)現(xiàn)模塊化的備份冗余,而開(kāi)關(guān)電源具備模塊化冗余備份、轉(zhuǎn)化效率高的特點(diǎn)。同時(shí),開(kāi)關(guān)電源可以實(shí)現(xiàn)的均浮充控制和溫度補(bǔ)償功能,能有效地提供蓄電池的綜合管理功能。
磷酸鐵鋰電池成重要方向
磷酸鐵鋰電池與傳統(tǒng)鉛酸電池相比優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
1)高能量密度,磷酸鐵鋰電池的體積及重量只有同容量鉛酸電池的三分之一左右。
2)單只磷酸鐵鋰電池理想條件下循環(huán)壽命能達(dá)3000次,大大優(yōu)于鉛酸電池(循環(huán)使用次數(shù)500次)。
3)溫度性能良好,尤其是高溫性能突出。磷酸鐵鋰電池的工作范圍可達(dá)-20℃~60℃,可長(zhǎng)時(shí)間在高溫狀態(tài)下工作而不影響電池壽命。
4)功率性能好。在不影響電池容量的前提下,磷酸鐵鋰電池可滿足大電流充放電需要,解決了傳統(tǒng)鉛酸電池大電流放電時(shí)電池容量損失過(guò)大的問(wèn)題。在相同容量的情況下,磷酸鐵鋰電池大電流輸出能量大概是鉛酸電池的兩倍。若用磷酸鐵鋰電池取代鉛酸電池應(yīng)用于功率型備電的UPS,其容量將減少50%。
5)高安全性。在針刺、擠壓、短路、過(guò)沖等惡劣條件下仍然安全,無(wú)變形,容量保持率極高。
6)清潔環(huán)保,磷酸鐵鋰材料不含任何重金屬與稀有金屬,無(wú)論在生產(chǎn)和使用過(guò)程中都不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染,避免了傳統(tǒng)電池對(duì)環(huán)境的污染。
磷酸鐵鋰作為鋰電池正極材料,是目前安全的鋰離子電池正極材料,雖然振實(shí)密度低、電壓平臺(tái)低,但由于正極材料安全穩(wěn)定,使其在擠壓、過(guò)充、短路等濫用條件下依然安全,由于其安全穩(wěn)定性,磷酸鐵鋰電池已經(jīng)成為鋰離子動(dòng)力電池的重要發(fā)展方向。
燃料電池具備綜合成本優(yōu)勢(shì)
與傳統(tǒng)鉛酸電池相比,燃料電池也具有很大優(yōu)勢(shì)。
1)適應(yīng)環(huán)境溫度范圍廣,在-15℃~45℃的范圍內(nèi)都可以保持性能穩(wěn)定。
2)工作平穩(wěn),輸出電壓穩(wěn)定,不會(huì)像鉛酸電池在其供電過(guò)程中電壓一直在降低。
3)重量輕,不需特殊的承重處理。
4)占地面積小,安置位置靈活,可安置在室外,大大節(jié)約了空間。5)抗自然災(zāi)害能力較強(qiáng),只要保證氫氣的供應(yīng)就可持續(xù)供電。
6)電池的設(shè)計(jì)壽命(累計(jì)使用時(shí)間/累計(jì)開(kāi)關(guān)次數(shù)/儲(chǔ)藏壽命)超長(zhǎng),而不像鉛酸電池隔幾年就要進(jìn)行更換。
7)安全性高,燃料電池可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
目前,燃料電池采購(gòu)成本比鉛酸電池要高,但在大批量生產(chǎn)的前提下,綜合考慮場(chǎng)地改造、維護(hù)費(fèi)用和使用壽命等因素,燃料電池的成本要比鉛酸電池低。
作為備用電源的重要組成部分,蓄電池組性能的好壞直接影響整個(gè)供電系統(tǒng)的可靠性。甚至可以說(shuō),后備電源是電源系統(tǒng)安全運(yùn)行的后防線。新型電池的商用,為室內(nèi)分布系統(tǒng)工程后備式蓄電池組的應(yīng)用提供了新的方式。同時(shí),隨著新型電池自身性能的不斷提高、生產(chǎn)成本的不斷下降,其在室內(nèi)分布系統(tǒng)工程的應(yīng)用前景將逐漸明朗清晰。
鉛酸蓄電池的電解液用H2SO4來(lái)表示,用于與正極活性物質(zhì)和負(fù)極活性物質(zhì)一起進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng),還能在充,放電過(guò)程中形成離子導(dǎo)電回路,在鉛酸蓄電池內(nèi)部,電解液在正負(fù)極多孔結(jié)構(gòu)中吸滿電解液,有利于化學(xué)反應(yīng)?! °U酸蓄電池使用的電解溶液主要有兩種,一種是稀硫酸,工藝簡(jiǎn)單,成本較低,硫酸電解液密度為1.28g/cm3的硫酸及適量的硫酸鈉等添加劑,另一種是稀硫酸被隔板吸附,二氧化硅在板群兩側(cè)和頂部形成凝膠,成為膠體電池。 下文通過(guò)描述,給大家介紹下電解液: 1、電解液導(dǎo)電作用 蓄電池接通外部線路,電流由蓄電池正極經(jīng)外部線路流入蓄電池負(fù)極,在外部電路上有電流流過(guò),而在蓄電池內(nèi)部HSO4-離子離開(kāi)負(fù)極向正極遷移,H+則離開(kāi)正極向負(fù)極遷移,使蓄電池內(nèi)部由于離子的定向運(yùn)動(dòng),形成電流。這樣負(fù)極上反應(yīng)物PbSO4由于得到外電路的電子,而把HSO4-釋放進(jìn)入電解液,HSO4-又重新遷移到正極表面,完成電荷的轉(zhuǎn)移與傳遞?! ?、電解液電阻系數(shù) 電解液電阻系數(shù)與溫度有關(guān)。當(dāng)溫度升高時(shí),黏度變小,離子遷移受阻小,運(yùn)動(dòng)活躍,電阻系數(shù)將變小?! ?、解液密度確定 電解液密度的確定主要依據(jù)是要確保電解液在活性濃度區(qū)間。電解液密度選擇要從電池本體結(jié)構(gòu)、供電特性、工作環(huán)境等多方面綜合考慮。試驗(yàn)證明,電解液理想密度范圍在5.0mol/L(D=1.280)至1.5mol/L(D=1.100)。