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1、電池電動勢、開路電壓、工作電壓
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當(dāng)蓄電池用導(dǎo)體在外部接通時,正極和負(fù)極的電化反應(yīng)自發(fā)地進(jìn)行,倘若電池中電能與化學(xué)能轉(zhuǎn)換達(dá)到平衡時,正極的平衡電極電勢與負(fù)極平衡電極電勢的差值,便是電池電動勢,它在數(shù)值上等于達(dá)到穩(wěn)定值時的開路電壓。電動勢與單位電量的乘積,表示單位電量所能作的最大電功。但電池電動熱與開路電壓意義不同:電動勢可依據(jù)電池中的反應(yīng)利用熱力學(xué)計算或通過測量計算,有明確的物理意義。后者只在數(shù)字上近于電動勢,需視電池的可逆程度而定。
電池在開路狀態(tài)下的端電壓稱為開路電壓。電池的開路電壓等于電池正極電極電勢與負(fù)極電極電勢之差。
電池工作電壓是指電池有電流通過(閉路)的端電壓。在電池放電初始的工作電壓稱為初始電壓。電池在接通負(fù)載后,由于歐姆電阻和極化過電位的存在,電池的工作電壓低于開路電壓。
2、容量
電池容量是指電池儲存電量的數(shù)量,以符號C表示。常用的單位為安培小時,簡稱安時(Ah)或毫安時(mAh)。
電池的容量可以分為額定容量(標(biāo)稱容量)、實(shí)際容量。
(1)額定容量
額定容量是電池規(guī)定在在25℃環(huán)境溫度下,以10小時率電流放電,應(yīng)該放出最低限度的電量(Ah)。
a、放電率。放電率是針對蓄電池放電電流大小,分為時間率和電流率。
放電時間率指在一定放電條件下,放電至放電終了電壓的時間長短。依據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn),放電時間率有20,10,5,3,1,0.5小時率及分鐘率,分別表示為:20Hr,10Hr,5Hr,3Hr,2Hr,1Hr,0.5Hr 等。
b、放電終止電壓。鉛蓄電池以一定的放電率在25℃環(huán)境溫度下放電至能再反復(fù)充電使用的最低電壓稱為放電終了電壓。大多數(shù)固定型電池規(guī)定以10Hr放電時(25℃)終止電壓為1.8V/只。終止電壓值視放電速率和需要而夫定。通常,為使電池安全運(yùn)行,小于10Hr的小電流放電,終止電壓取值稍高,大于10Hr的大電流放電,終止電壓取值稍低。在通信電源系統(tǒng)中,蓄電池放電的終止電壓,由通信設(shè)備對基礎(chǔ)電壓要求而定。
放電電流率是為了比較標(biāo)稱容量不同的蓄電池放電電流大小而設(shè)的,通常以10小時率電流為標(biāo)準(zhǔn),用I10表示,3小時率及1小時率放電電流則分別以I3、I1表示。
c、額定容量。固定鉛酸蓄電池規(guī)定在25℃環(huán)境下,以10小時率電流放電至終了電壓所能達(dá)到的額定容量。10小時率額定容量用C10表示。10小時率的電流值為C10/10
其它小時率下容量表示方法為:3小時率容量(Ah)用C3表示, 在25℃環(huán)境溫度下實(shí)測容量(Ah)是放電電流與放電時間(h)的乘積,閥控鉛酸固定型電池C3和I3值應(yīng)該為
C3=0.75 C10(Ah)
I3=2.5 I10(h)
1小時定容量(Ah)用C1表示,實(shí)測C1和I1值應(yīng)為C1=0.55 C10(Ah)
I1=5.5 I10(h)
(2)實(shí)際容量
實(shí)際容量是指電池在一定條件下所能輸出的電量。它等于放電電流與放電時間的乘積,單位為Ah。
3、內(nèi)阻
電池內(nèi)阻包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻,極化內(nèi)阻又包括電化學(xué)極化與濃差極化。內(nèi)阻的存在,使電池放電時的端電壓低于電池電動勢和開路電壓,充電時端電壓高于電動勢和開路電壓。電池的內(nèi)阻不是常數(shù),在充放電過程中隨時間不斷變化,因?yàn)榛钚晕镔|(zhì)的組成、電解液濃度和溫度都在不斷地改變。
歐姆電阻遵守歐姆定律;極化電阻隨電流密度增加而增大,但不是線性關(guān)系,常隨電流密度的對數(shù)增大而線性增大。
4、循環(huán)壽命
蓄電池經(jīng)歷一次充電和放電,稱為一次循環(huán)(一個周期)。在一定放電條件下,電池工作至某一容量規(guī)定值之前,電池所能承受的循環(huán)次數(shù),稱為循環(huán)壽命。
各種蓄電池使用循環(huán)次數(shù)都有差異,傳統(tǒng)固定型鉛酸電池約為500~600次,起動型鉛酸電池約為300~500次。閥控式密封鉛酸電池循環(huán)壽命為1000~1200次。影響循環(huán)壽命的因素一是廠家產(chǎn)品的性能,二是維護(hù)工作的質(zhì)量。固定型鉛電池用壽命,還可以用浮充壽命(年)來衡量,閥控式密封鉛酸電池浮充壽命在10年以上。
對于起動型鉛酸蓄電池,按我國機(jī)電部頒標(biāo)準(zhǔn),采用過充電耐久能力及循環(huán)耐久能力單元數(shù)來表示壽命,而不采用循環(huán)次數(shù)表示壽命。即過充電單元數(shù)應(yīng)在4以上,循環(huán)耐久能力單元數(shù)應(yīng)在3以上。
5、能量
電池的能量是指在一定放電制度下,蓄電池所能給出的電能,通常用瓦時(Wh)表示。
電池的能量分為理論能量和實(shí)際能量。理論能量W理可用理論容量和電動勢(E)的乘積表示,即
W理=C理E
電池的實(shí)際能量為一定放電條件下的實(shí)際容量C實(shí)與平均工作電壓U平的乘積,即
W實(shí)=C實(shí)U平
常用比能量來比較不同的電池系統(tǒng)。比能量是指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出的電能,單位分別是Wh/kg或Wh/L。
比能量有理論比能量和實(shí)際比能量之分。前者指1 kg電池反應(yīng)物質(zhì)完全放電時理論上所能輸出的能量。實(shí)際比能量為1 kg電池反應(yīng)物質(zhì)所能輸出的實(shí)際能量。
由于各種因素的影響,電池的實(shí)際比能量遠(yuǎn)小于理論比能量。實(shí)際比能量和理論比能量的關(guān)系可表示如下:
W實(shí)= W理·KV·KR·Km
式中 KV—電壓效率; KR—反應(yīng)效率; Km—質(zhì)量效率。
電壓效率是指電池的工作電壓與電動勢的比值。電池放電時,由于電化學(xué)極化、濃差極化和歐姆壓降,工作電壓小于電動勢。
反應(yīng)效率表示活性物質(zhì)的利用率。
電池的比能量是綜合性指標(biāo),它反映了電池的質(zhì)量水平,也表明生產(chǎn)廠家的技術(shù)和管理水平。
6、儲存性能
蓄電池在貯存期間,由于電池內(nèi)存在雜質(zhì),如正電性的金屬離子,這些雜質(zhì)可與負(fù)極活性物質(zhì)組成微電池,發(fā)生負(fù)極金屬溶解和氫氣的析出。又如溶液中及從正極板柵溶解的雜質(zhì),若其標(biāo)準(zhǔn)電極電位介于正極和負(fù)極標(biāo)準(zhǔn)電極電位之間,則會被正極氧化,又會被負(fù)極還原。所以有害雜質(zhì)的存在,使正極和負(fù)極活性物質(zhì)逐漸被消耗,而造成電池喪失容量,這種現(xiàn)象稱為自放電。
電池自放電率用單位時間內(nèi)容量降低的百分?jǐn)?shù)表示:即用電池貯存前(C10’)(C10”)容量差值和貯存時間T(天、月)的容量百分?jǐn)?shù)表示
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勁博電池背景資料
◆勁博勁博電池于1977年在韓國誕生,至今已有二十余年歷史。
◆ 1998年獲德國TUV和中國CQC機(jī)構(gòu)ISO9002質(zhì)量保證體系認(rèn)證。
◆勁博勁博電池1983年首家通過韓國電信電池質(zhì)量認(rèn)可。
◆1998年獲中國進(jìn)出口商檢局出口質(zhì)量許可(出口免檢)。
◆勁博電池為86年亞運(yùn)會及88年漢城奧運(yùn)會指定UPS電池。
◆1999年2月獲中國信息產(chǎn)業(yè)部電信設(shè)備入網(wǎng)許可證。
◆勁博電池美國子公司于1988年成立,銷售業(yè)績卓著。
◆1999年12月獲中國廣電總局廣電設(shè)備入網(wǎng)許可證。
◆勁博電池于1988年開始登陸中國。
◆2000年3月獲中國電力部電力設(shè)備檢測認(rèn)可報告。
◆1995年獲得美國UL安全認(rèn)證。
◆2000年獲中國電信總局電信設(shè)備選型首批入闈品牌。
◆1996年勁博勁博電池分別在韓國、中國、印度、伊朗建有四個生產(chǎn)基地。
◆ 2004年成功開發(fā)出膠體電池并批量投入市場。
勁博蓄電池的使用原理:在充電時,電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,放電時化學(xué)能又轉(zhuǎn)化為電能。電池在放電時,金屬鉛是負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),被氧化為硫酸鉛;二氧化鉛是正極,發(fā)生還原反應(yīng),被還原為硫酸鉛。電池在用直流電充電時,兩極分別生成鉛和二氧化鉛。移去電源后,它又恢復(fù)到放電前的狀態(tài),組成內(nèi)部動態(tài)平衡的化學(xué)電池。鉛蓄電池是能反復(fù)充電、放電的電池,又叫做二次電池。
UPS電源所選用的蓄電池要注意標(biāo)機(jī)或后備時間較短必須具有在短時間內(nèi)能輸出大電流的特性。而密封鉛酸蓄電池是最常用的。密封鉛酸蓄電池的電解液基本恒定,無損耗。這是因?yàn)槊芊忏U酸蓄電池采用了先進(jìn)的陰極吸收式密封技術(shù)。這一技術(shù)的采用,可把補(bǔ)加蒸餾水的間隔時間延長到5年以上,為了保證密封電池安全、可靠的工作,要求給蓄電池充電時的充電電流不得超過電池允許的最大充電電流值。UPS的充電器均采用分級恒流恒壓充電方式,即在充電初期采用恒流充電,其充電電流限制在規(guī)定值或電池額定容量十分之一的電流值。充電一定時間后,改為恒壓充電,即浮充電。
由于免維護(hù)鉛酸蓄電池采用鉛鈣合金柵架,因其在正常充電電壓下,充電時產(chǎn)生的水分解量少,水份蒸發(fā)量低,加上外殼采用密封結(jié)構(gòu),釋放出來的硫酸氣體也很少,所以它與傳統(tǒng)蓄電池相比,具有不需添加任何液體,對接線樁頭、電線腐蝕少,抗過充電能力強(qiáng),極板有很強(qiáng)的抗過充電能力,而且具有內(nèi)阻小、比常規(guī)蓄電池使用壽命長等特點(diǎn),在充電系正常情況下,不需從拆下進(jìn)行補(bǔ)充充電。
動力電池新國標(biāo)強(qiáng)制執(zhí)行 各界眾說紛紜 目前,我國共有150余家電池企業(yè),進(jìn)入前三批單體目錄的電池企業(yè)有25家,不論是否進(jìn)入目錄,這些企業(yè)都要根據(jù)新國標(biāo)進(jìn)行技術(shù)調(diào)整。
針對動力蓄電池新國標(biāo)的強(qiáng)制執(zhí)行,CATL、比克、普萊德、波士頓等多家電池企業(yè)均表示,執(zhí)行電池新國標(biāo)整體具有積極意義。一方面,由于政策對新能源汽車產(chǎn)業(yè)的支持,動力蓄電池領(lǐng)域利潤凸顯,近幾年來進(jìn)入電池領(lǐng)域的企業(yè)大量增長。同時,前政策相對寬松,標(biāo)準(zhǔn)體系不健全,使得大批電池企業(yè)野蠻生長,產(chǎn)品水平良莠不齊,劣質(zhì)低價產(chǎn)品破壞了市場的公平競爭,為新能源汽車埋下了安全隱患。另一方面,隨著技術(shù)水平的發(fā)展,原有的標(biāo)準(zhǔn)也不能完全適應(yīng)技術(shù)發(fā)展,通過執(zhí)行相對更嚴(yán)格、更高的電池標(biāo)準(zhǔn),能夠鼓勵企業(yè)致力于技術(shù)研發(fā),將技術(shù)不達(dá)標(biāo)的企業(yè)清掃出局,從而達(dá)到引導(dǎo)技術(shù)進(jìn)步的目標(biāo)。
從執(zhí)行時間來看,電池新國標(biāo)于2015年5月發(fā)布,于2016年全面實(shí)施,已給企業(yè)留有一定的時間準(zhǔn)備。對于產(chǎn)品、技術(shù)積累不是很深的企業(yè),要調(diào)整技術(shù)以符合新國標(biāo)可能比較匆忙,對于積累較深的企業(yè),現(xiàn)在已經(jīng)準(zhǔn)備的差不多了。雖然政策是推薦性的,沒有強(qiáng)制性執(zhí)行,但是沒有通過新國標(biāo)檢測終究不能安心,因此今年年初就開始根據(jù)新國標(biāo)進(jìn)行一些技術(shù)調(diào)整,盡管會花費(fèi)一些時間和精力,但整體壓力不是很大。
除了要滿足產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)的要求,外資企業(yè)可能還有額外的工作要做。首先,政策不穩(wěn)定,電池標(biāo)準(zhǔn)多,不知道究竟該依照哪個標(biāo)準(zhǔn)做準(zhǔn)備。其次,根據(jù)《汽車動力蓄電池行業(yè)規(guī)范條件》,對于外資企業(yè)除了產(chǎn)品的技術(shù)水平要滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),還有滿足其他的條件,如在境內(nèi)建廠。目前規(guī)范條件中,沒有明確對外資企業(yè)提出要求,外資企業(yè)不知該如何準(zhǔn)備。對于外資企業(yè)想要進(jìn)入目錄,除了需要讓產(chǎn)品滿足技術(shù)指標(biāo)外,可能還要滿足在中國建廠或與中國企業(yè)合資等隱性要求。
同時,一些電池企業(yè)還表示,“新國標(biāo)中有些指標(biāo)設(shè)置的過于嚴(yán)格,例如針對三元鋰電池的針刺和過充標(biāo)準(zhǔn),目前幾乎沒有做三元鋰企業(yè)的能在今年7月份之前通過,而且要達(dá)到這些標(biāo)準(zhǔn)勢必要增加成本!
新國標(biāo)將惠及國內(nèi)電池企業(yè)
在政策扶持下,中國新能源汽車市場迅猛擴(kuò)張,動力電池受益尤其明顯。以LG、三星為首的具有技術(shù)優(yōu)勢的外資品牌成為較大受益者。國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)顯示,2015年國內(nèi)鋰電池制造行業(yè)實(shí)現(xiàn)收入2,030億元,同比增長20%;利潤約130億元,同比增長60%。據(jù)悉,動力電池是新能源汽車核心技術(shù),約占新能源汽車50%成本。因此如何扶持國內(nèi)優(yōu)勢電池企業(yè)事關(guān)中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的自主權(quán)問題。國內(nèi)企業(yè)比亞迪在磷酸鐵鋰技術(shù)路線上已經(jīng)可與外資巨頭一爭高下。
新國標(biāo)或?qū)p緩?fù)赓Y動力電池品牌在華發(fā)展步伐。業(yè)內(nèi)人士指出,外資電池品牌如想進(jìn)入目錄,既要滿足產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo),還要滿足在中國建合資工廠等要求。但這將涉及大量的審批工作,周期較長。整車企業(yè)考慮到推出產(chǎn)品的節(jié)奏將受影響,將可能降低對外資動力電池的需求。因此,新國標(biāo)有利于國內(nèi)電池企業(yè)的發(fā)展。
動力電池是新能源汽車的心臟,是新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。當(dāng)前,新能源汽車和動力電池行業(yè)正處在發(fā)展的關(guān)鍵時期,面臨著前所未有的發(fā)展機(jī)遇,也面臨不少風(fēng)險和挑戰(zhàn)。因此,動力電池要進(jìn)一步完善標(biāo)準(zhǔn)體系,加強(qiáng)基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)研究,為行業(yè)的有序發(fā)展提供了重要保證。