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膠體鉛酸蓄電池的性能優(yōu)于閥控密封鉛酸蓄電池,膠體鉛酸蓄電池具有使用性能穩(wěn)定,可靠性高,使用壽命長,對環(huán)境溫度的適應(yīng)能力(高、低溫)強(qiáng),承受長時間放電能力、循環(huán)放電能力、深度放電及大電流放電能力強(qiáng),有過充電及過放電自我保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。
用于電動自行車的國產(chǎn)膠體鉛酸蓄電池是在AGM隔板中通過真空灌注,把硅膠和硫酸溶液灌到蓄電池正、負(fù)極板之間。膠體鉛酸蓄電池在使用初期無法進(jìn)行氧循環(huán),這是因?yàn)槟z體把正、負(fù)極板都包圍起來了,正極板上面產(chǎn)生的氧氣無法擴(kuò)散到負(fù)極板,無法實(shí)現(xiàn)與負(fù)極板上的活性物質(zhì)鉛還原,只能由排氣閥排出,與富液式蓄電池一致。
膠體鉛酸蓄電池使用一段時間后膠體開始干裂和收縮,產(chǎn)生裂縫,氧氣通過裂縫直接到負(fù)極板進(jìn)行氧循環(huán)。排氣閥就不再經(jīng)常開啟,膠體鉛酸蓄電池接近于密封工作,失水很少。所以針對電動自行車蓄電池主要失效是失水機(jī)理,采用膠體鉛酸蓄電池可獲得非常好的效果。膠體電解質(zhì)是通過在電解液中加入凝膠劑將硫酸電解液凝固成膠狀物質(zhì),通常膠體電解液中還加有膠體穩(wěn)定劑和增容劑,有些膠體配方中還加有延緩膠體凝固和延緩劑,以便于膠體加注。

氣相二氧化硅

膠體蓄電池凝膠劑為氣相二氧化硅,氣相法二氧化硅是一種高純度白色無味的納米粉體材料,具有增稠、抗結(jié)塊、控制體系流變和觸變等作用,除傳統(tǒng)的應(yīng)用外,近幾年在膠體蓄電池中得到了廣泛的應(yīng)用。

氣相法二氧化硅是硅的鹵化物在氫氧火焰中高溫水解生成的納米級白色粉末,俗稱氣相法白炭黑,它是一種無定形二氧化硅產(chǎn)品,原生粒徑在7~40nm 之間,聚集體粒徑約為200-500納米,比表面積100~400m2/g,純度高,SiO2含量不小于99.8%。表面未處理的氣相二氧化硅聚集體是含有多種硅羥基,一是孤立的、未受干擾的自由羥基;二是連生、彼此形成氫鍵的鍵合硅羥基。表面未處理的氣相法白炭黑聚集體是含有多個-OH的集合體,它們在液體體系中極易形成均勻的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(氫鍵)。這種三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(氫鍵)有外力(剪切力、電場力等)時會破壞,介質(zhì)變稀,粘度下降,外力一旦消失,三維結(jié)構(gòu)(氫鍵)會自行恢復(fù),粘度上升,即這種觸變性是可逆的。

氣相二氧化硅在膠體蓄電池中主要是利用其優(yōu)異的增稠觸變性能. 膠體電解質(zhì)由氣相二氧化硅和一定濃度的硫酸溶液按一定的比例配置而成,這種電解液中的硫酸和水被"存貯"在硅凝膠網(wǎng)絡(luò)中,呈"軟固態(tài)狀凝膠",靜止不動時顯固態(tài)狀。當(dāng)電池被充電時,由于電解質(zhì)中的硫酸濃度增加使之"增稠"并伴有裂隙產(chǎn)生,充電后期的"電解水"反應(yīng)使正極產(chǎn)生的氧氣通過這無數(shù)的裂隙被負(fù)極所吸收,并進(jìn)一步還原成水,從而實(shí)現(xiàn)蓄電池密封循環(huán)反應(yīng)。放電時電解質(zhì)中的硫酸濃度降低使之"變稀",又成為灌注電池前的稀膠狀態(tài)。因此,膠體電池具有"免維護(hù)" 的作用。 國內(nèi)外基本采用氣相法二氧化硅是德固賽公司AEROSIL 200。

膠體蓄電池優(yōu)異特性

1、可以明顯延長蓄電池的使用壽命。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn),可以延長蓄電池壽命2-3倍。

2、膠體鉛酸蓄電池的自放電性能得到明顯改善,在同樣的硫酸純度和水質(zhì)情況下,蓄電池的存放時間可以延長2倍以上。

3、膠體鉛酸蓄電池在嚴(yán)重缺電的情況下,抗硫化性能很明顯。

4、膠體鉛酸蓄電池在嚴(yán)重放電情況下的恢復(fù)能力強(qiáng)。

5、膠體鉛酸蓄電池抗過充能力強(qiáng),通過對兩只鉛酸蓄電池(一只膠體鉛酸蓄電池,一只閥控密封鉛酸蓄電池)同樣反復(fù)進(jìn)行數(shù)次過充電試驗(yàn),膠體鉛酸蓄電池容量下降得較慢,而閥控密封鉛酸蓄電池因?yàn)楹乃�過快,其容量下降顯著。

6、膠體鉛酸蓄電池后期放電性能得到明顯改善。

不論是采用玻璃纖維隔膜的閥控式密封鉛蓄電池(以下簡稱AGM密封鉛蓄電池)還是采用膠體電解液的閥控式密封鉛蓄電池(以下簡稱膠體密封鉛蓄電池),它們都是利用陰極吸收原理使電池得以密封的。

電池充電時,正極會析出氧氣,負(fù)極會析出氫氣。正極析氧是在正極充電量達(dá)到70%時就開始了。

析出的氧到達(dá)負(fù)極,跟負(fù)極起下述反應(yīng),達(dá)到陰極吸收的目的。

2Pb十O2=2PbO

2PbO十2H2SO4:2PbS04+2H20

負(fù)極析氫則要在充電到90%時開始,再加上氧在負(fù)極上的還原作用及負(fù)極本身氫過電位的提高,從而避免了大量析氫反應(yīng)。

對AGM密封鉛蓄電池而言,AGM隔膜中雖然保持了電池的大部分電解液,但必須使10%的隔膜孔隙中不進(jìn)入電解液。正極生成的氧就是通過這部分孔隙到達(dá)負(fù)極而被負(fù)極吸收的。

膠體電解液的主要成份為一種粒徑近乎于納米級的功能化合物,流變性較好,容易實(shí)施對鉛蓄電池的配液灌裝。膠體電解液進(jìn)入蓄電池內(nèi)部或充電若干小時后,會逐漸發(fā)生膠凝,使液態(tài)電解質(zhì)轉(zhuǎn)態(tài)為膠狀物,膠體中添加有多種表面活性劑,有助于灌裝蓄電池前抗膠凝,而且有助于灌裝蓄電池后防止極板硫酸鹽化,減小對板柵的腐蝕,提高極板活性物質(zhì)的反應(yīng)利用率。

膠體電池的電解液是以膠狀凝固在電池極群正、負(fù)極板和隔板之間,使電解液不流動,具有高溫環(huán)境下循環(huán)使用可靠性高、充電效率高、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn),同時在節(jié)能、減少污染方面也具有顯著的優(yōu)勢。

在維護(hù)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),膠體電池在安裝使用約半年后,個別膠體電池殼體鼓脹情況非常嚴(yán)重:電池的側(cè)壁和殼蓋均有不同程度的鼓脹;安全閥處漏液非常明顯,電池蓋面的酸液痕跡分布基本上以安全閥為中心呈"噴射"狀;電池漏液造成電池倉倉體被銹蝕;安全閥口裂紋。

從維護(hù)記錄和現(xiàn)場的情況分析,造成這一現(xiàn)象的原因主要有以下幾個方面:

一、安全閥對外排氣不暢。安全閥具有調(diào)整電池內(nèi)部氣壓的作用,正常情況下應(yīng)能夠及時釋放內(nèi)部氣體。膠體電池在使用初期,由于電池內(nèi)部的電解液比較"富裕",充電過程中的氣體析出量大。如果安全閥出現(xiàn)問題使排氣不暢,當(dāng)電池在充電過程中的氣體析出量大到一定程度時,就會因"脹氣"導(dǎo)致殼體鼓脹,甚至出現(xiàn)安全閥口開裂。

二、開關(guān)電源系統(tǒng)的蓄電池管理程序芯片參數(shù)設(shè)計(jì)與膠體電池的使用特性不符。通過對比鼓脹電池站點(diǎn)開關(guān)電源參數(shù)設(shè)置和未鼓脹電池站點(diǎn)開關(guān)電源參數(shù)設(shè)置,發(fā)現(xiàn)蓄電池鼓脹站點(diǎn)的開關(guān)電源廠家為了讓蓄電池充飽一些,設(shè)計(jì)了續(xù)流均充功能(即充電完成后再用小電流繼續(xù)給蓄電池充電)。當(dāng)電池的均充電流降到10mA/Ah的轉(zhuǎn)換條件時,均充沒能轉(zhuǎn)換到浮充程序,而還要進(jìn)行續(xù)流均充(在高溫環(huán)境下續(xù)流階段均充的電流有可能還會反彈上升,續(xù)流均充的時間一般為4~10小時)。加之室外型基站供電條件惡劣,停電頻繁,勢必造成開關(guān)電源每次均充都對電池過充電,也加速電池電極的腐蝕速率和電池的失水,電池內(nèi)溫度極高導(dǎo)致電池發(fā)生殼體鼓脹。

三、膠體電池倉溫度傳感線沒有被接入,導(dǎo)致溫度達(dá)到40℃時系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)從均充到浮充的轉(zhuǎn)換。在高溫環(huán)境下,溫度補(bǔ)償功能的失效,實(shí)際上就是提高了電池組總的浮充電壓,這直接導(dǎo)致電池的末期充電電流不能降低,反而會使充電電流成倍數(shù)增高,并持續(xù)影響電池內(nèi)部析氣和發(fā)熱,從而加劇膠體電解液水的電解,引起電池鼓脹。

四、電池通風(fēng)條件差。電池柜的設(shè)計(jì)由于充分考慮防盜安全性,而導(dǎo)致電池組的通風(fēng)和自然散熱能力差,電池組在充電過程中產(chǎn)生的溫度得不到及時擴(kuò)散,這也對電池發(fā)生殼體鼓脹產(chǎn)生一定影響。

蓄電池從結(jié)構(gòu)上分為普通和膠體兩種,后者又稱為免維護(hù)蓄電池。膠體電池最簡單的做法是在硫酸中添加膠凝劑,使硫酸電液呈膠態(tài)。電液呈膠態(tài)的電池通常稱之為膠體電池。膠體電池與常規(guī)鉛酸電池的區(qū)別不僅僅在于電液改為膠凝狀。例如非凝固態(tài)的水性膠體,從電化學(xué)分類結(jié)構(gòu)和特性看同屬膠體電池。又如板柵中解分高分子材料,俗稱陶瓷板柵,亦可視作膠體電池的應(yīng)用特色。

膠體電池和普通蓄電池最大的區(qū)別是普通蓄電池的頂部有一組加水口,在選購時一定要仔細(xì)觀察,因?yàn)橛械膹S商用一個精致的塑料蓋把加水口擋住。膠體蓄電池的頂部有一個觀察孔,孔內(nèi)的顏色表示蓄電池的狀態(tài),綠色表示正常,黑色表示虧電,白色表示蓄電池已損壞,應(yīng)盡快更換。

膠體電池主要優(yōu)點(diǎn):質(zhì)量高,循環(huán)壽命長。膠體電解質(zhì)可對極板周圍形成固態(tài)保護(hù)層,保護(hù)極板避免因震動或碰撞而產(chǎn)生損壞,破裂,防止極板被腐蝕,同時也減少了蓄電池在大負(fù)荷使用時產(chǎn)生極板彎曲和極板間的短路,不至于導(dǎo)致容量下降,具有很好的物理及化學(xué)保護(hù)作用,是普通鉛酸電池壽命的兩倍。

使用安全,利于環(huán)保,屬于真正意義上的綠色電源。膠體電池的電解質(zhì)呈固態(tài),密封結(jié)構(gòu),凝膠電解液,永不漏液,使電池內(nèi)每一部位的比重保持一致。使用特殊的鈣鉛錫合金板柵,更耐腐蝕,充電接受能力更好。 采用超高強(qiáng)度隔板避免短路的產(chǎn)生。 進(jìn)口優(yōu)質(zhì)安全閥,精確閥控調(diào)節(jié)壓力。裝備了過濾酸霧隔爆裝置,更安全可靠。使用時無酸霧氣體析出,無電解質(zhì)外溢,生產(chǎn)過程中不含對人體有害元素,無毒,無污染,避免了傳統(tǒng)鉛酸電池在使用過程中電解質(zhì)大量外溢滲透。浮充電流小,電池發(fā)熱量少,電解液不發(fā)生酸分層。

深放電循環(huán)性能好。電池深放電后再及時補(bǔ)充電的情況下容量能100%得到回充,能迎合高頻率、深程度放電的需要,因此其使用范圍比鉛酸蓄電池更廣泛。

自放電小,深放電性能好,充電接受能力強(qiáng),上下電位差小,電容量大。在低溫啟動能力,荷電保持能力,電解液保持能力,循環(huán)耐久能力,耐震動性能,耐溫變性能等方面有顯著提高。在20℃室溫下儲存2年,無需充電即可投入運(yùn)行。

適應(yīng)環(huán)境(溫度)廣泛�？稍�-40℃——65℃的溫度范圍內(nèi)使用,尤其低溫性能好,適用于北方高寒地區(qū)�？拐鹦阅芎�,能在各種惡劣的環(huán)境下安全使用。不受空間限制,使用時可任意方位放置。

使用快捷方便,由于單體電池的內(nèi)阻、容量、浮充電壓一致性好,因此無需均衡充電,也無需經(jīng)常維護(hù)。

一、為了縮短均充時間,避免過充引起的電池鼓脹,重新設(shè)置均浮充轉(zhuǎn)換條件,把原設(shè)定電流值10mA/Ah作為均充轉(zhuǎn)換條件更改為當(dāng)電流值下降到20mA/Ah時系統(tǒng)即自動轉(zhuǎn)換為浮充運(yùn)行。

二、把開關(guān)電源的溫度傳感器接到電池柜,使得開關(guān)電源的浮充電壓能隨環(huán)境溫度進(jìn)行調(diào)整。增加過溫保護(hù),當(dāng)溫度達(dá)到40℃時系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)換為浮充運(yùn)行,避免持續(xù)的大電流充電導(dǎo)致的電池鼓脹。

三、為了防止電池過充,縮短均充保護(hù)時間,將均充保護(hù)時間由18小時改為10小時(均充保護(hù)時間的設(shè)置是為防止電池?zé)崾Э?當(dāng)均充電流無法降到設(shè)置的均浮充轉(zhuǎn)換電流值時,在規(guī)定時間內(nèi)系統(tǒng)強(qiáng)制轉(zhuǎn)為浮充)。

四、延長定時均充周期,避免過頻的大電流均充。將定時均充周期原設(shè)定值100天更改為180天。

五、取消開關(guān)電源的續(xù)流均充功能,避免過充電導(dǎo)致的電池鼓脹。

通過以上對電池充電參數(shù)的修改,主要是在滿足對蓄電池充足電的情況下,避免開關(guān)電源對膠體電池過充電。

另一方面,為了防止安全閥的質(zhì)量問題導(dǎo)致的排氣不暢,應(yīng)注意日常巡檢中加強(qiáng)對安全閥的檢查,同時要求電池廠家進(jìn)一步改進(jìn)安全閥的質(zhì)量檢測和制造工藝,確保安全閥在達(dá)到開閥值后能正常開閥排氣。

通過以上處理,經(jīng)過一段時間的觀察,膠體電池未再出現(xiàn)殼體鼓脹現(xiàn)象,運(yùn)行處于正常狀態(tài)。

1、氣相二氧化硅配制優(yōu)質(zhì)膠體,電解液分布均勻,不存在酸液分層現(xiàn)象。

2、電解液呈凝膠固定狀態(tài),不流動、無漏液、使極板各部分反應(yīng)均勻。

3、采用緊裝配技術(shù),具有優(yōu)良的高率放電性能。

4、過量電解液,電池?zé)崛萘看?熱消散能力強(qiáng),工作溫度范圍寬。

5、全部采用高純原材料,電池自放電極小。

6、采用氣體再化合技術(shù),電池具有極高的密封反應(yīng)效率,無酸霧析出,安全環(huán)保,無污染。

7、采用特殊的設(shè)計(jì)和高可靠的密封技術(shù),確保電池密封,使用安全、可靠。

(1) 延緩了致密PbSO4結(jié)晶層的形成,以及其對負(fù)極板表面的覆蓋,提高電池低溫性能;

(2) 降低電流密度,獲得結(jié)合牢固的二氧化鉛,延緩極板的軟化和脫落;提高電池深循環(huán)能力;

膠體收縮形成的微裂隙,使氧能夠以氣相形式從正極擴(kuò)散到負(fù)極實(shí)現(xiàn)氧的再化合,提高氧復(fù)合效率,減小水損耗。

膠體電解質(zhì)不降低電池容量,在電池原來的基礎(chǔ)上可以使其壽命提高50%以上。

非常純凈的氣相二氧化硅,不存在影響蓄電池性能的物質(zhì),表面活性高,凝膠力強(qiáng)。

穩(wěn)定劑可以增加體系粘度,消除膠體電解質(zhì)的水化分層,延緩凝膠時間。

正負(fù)極電壓抑制劑:減少正負(fù)極的析氫和析氧。

灌注工藝簡單,可以用普通加酸機(jī)直接灌注,不需要對電池極板進(jìn)行處理。

(3)每只增加成本遠(yuǎn)低于因容量衰減等問題的退貨損失,也可極大的提高市場口碑。

步驟

1、先調(diào)好比重1.350(25度)稀硫酸200公斤,含一定添加劑。

2、取10公斤原膠,加入適量1.350(25度)稀硫酸,攪拌成糊狀之后放入高速攪拌機(jī)攪拌10-15分鐘,攪拌后混合液呈乳白色液體。

3、將乳白色混合液加入調(diào)好的1.350(25度)稀硫酸中,攪拌后電解液比重約為1.335(25度)攪拌均勻。

4、按正常加酸步驟加入電池,充電工藝不需調(diào)整,如是手工加酸則注意攪拌混合液防止分層

注:膠體電解液會有一定沉淀現(xiàn)象,使用之前注意攪拌均勻。

電解液中原膠含量為5%-6%。

1、通信系統(tǒng):交換機(jī)、微波站、移動基站、數(shù)據(jù)中心、無線電及廣播臺站。

2、發(fā)電廠及輸變電系統(tǒng);

3、太陽能和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

4、信號系統(tǒng)和緊急照明系統(tǒng)

5、EPS和UPS系統(tǒng)

清潔

經(jīng)常保持蓄電池外表及工作環(huán)境清潔、干燥狀態(tài)。

蓄電池的清潔應(yīng)避免產(chǎn)生靜電;

用濕布清潔蓄電池,禁止使用汽油、酒精等有機(jī)溶劑,也不要使用含這些物質(zhì)的布抹電池。

檢查與維護(hù)

為了了解電池和設(shè)備的運(yùn)行狀況和防止檢查過程中電池意外損壞,機(jī)房UPS系統(tǒng)蓄電池、基站(包括室外MBO)和光纜無人站UPS系統(tǒng)的蓄電池維護(hù)作業(yè)項(xiàng)目及周期按下列方法定期檢查電池并做記錄。

1、在進(jìn)行蓄電池檢測時要遵循"查隱患、保安全"的原則;

2、要嚴(yán)格按照作業(yè)計(jì)劃執(zhí)行蓄電池的日常維護(hù)作業(yè)項(xiàng)目和性能分析。

3、嚴(yán)格遵循維護(hù)規(guī)程和蓄電池相關(guān)要求進(jìn)行蓄電池的參數(shù)設(shè)置和相關(guān)操作。

4、做好安全防護(hù)工作,要戴好絕緣手套,并將金屬工具進(jìn)行絕緣處理。

5、使用符合檢測要求的工具、儀表。

6、物理性檢查項(xiàng)目

(1)檢查極柱、連接條是否清潔,有否氧化或腐蝕現(xiàn)象,如情況嚴(yán)重,應(yīng)作清潔及降阻處理。

(2)檢查連接處有無松動,如有,應(yīng)緊固。

(3)檢查蓄電池極柱有否爬酸、漏液,安全閥周圍是否有酸液逸出。

(4)檢查蓄電池殼體有無損傷、滲漏和變形,極柱有無損傷、變形。

(5)檢查蓄電池及連接處溫升有無異常。

7、相關(guān)參數(shù)設(shè)置的檢查和調(diào)整

(1)根據(jù)蓄電池的技術(shù)參數(shù)和現(xiàn)場環(huán)境條件,檢查蓄電池的浮充、均充電壓、浮充電流是否正常,發(fā)現(xiàn)異常及時處理。

(2)檢測蓄電池組的充電限流值設(shè)置是否正確,發(fā)現(xiàn)異常,及時調(diào)整。

(3)檢測蓄電池組的告警電壓(低壓告警、高壓告警)設(shè)置是否正確,發(fā)現(xiàn)異常,及時調(diào)整。

(4)如設(shè)有蓄電池組脫離負(fù)載裝置,應(yīng)檢測蓄電池組脫離電壓設(shè)置是否準(zhǔn)確,發(fā)現(xiàn)異常,及時調(diào)整。