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铅酸汤浅电池在充电过程中最大问题

铅酸汤浅电池在充电过程中最大问题
铅酸汤浅电池在充电过程中最大问题
根据美国科学家(J.A.Mas)对铅酸汤浅蓄电池充电过程中气体释放的原因和规律的研究,铅酸蓄电池可接受的充电电流如下,以达到最低的气体释放速率:
  临界冲气曲线公式为:I=I0e-at%h^2
  在充电过程中,充电电流超过临界放气曲线的部分只能使电池与水发生反应产生气体并升温,不能增加电池的容量
  1、恒流充电阶段,充电电流保持恒定,充满功率快速增加,电压升高;
  2、恒压充电阶段,充电电压保持恒定,充电电力继续增加,充电电流减小;
  3、电池充满,电流低于浮充转换电流,充电电压降至浮充电压;
  4、浮充电阶段,充电电压保持浮充电压;
  普通三相充电的第一阶段是恒流充电,主要是考虑到电路设计更方便,而不是最佳的汤浅蓄电池性能设计。
  根据铅酸汤浅充入气体的演变过程,三相充电过程中一般的气体释放过程如下:恒流充电的最后一个周期和恒压充电的预充电,电流超过临界气体的演变范围,导致电池的气体放出,导致寿命下降。
  超过临界气体释放范围的电流只会导致电池产生气体和温度升高,而不会转化为电池能量,从而降低了充电效率。
  解决方法:脉冲解决失水问题
  智能脉冲恒定速度的阶段比普通充电器的恒流+恒压阶段缩短近一个小时,而这一个小时的高压充电是水分分配的关键时刻。智能脉冲在打开电压参数的基础上,把光线转换成智能脉冲是非常准确的,而普通的充电器以电流参数为转向灯,一旦电池硫化,内阻增大,充电电流也增大,很难转灯电流,很容易造成高压段长时间充电,加速水解。
一个电池由三到四个。由于制造过程中,每个电池的绝对平衡无法实现。普通充电器的平均电流先用小容量单电池充电,形成过充电。当电池放电时,小容量电池首先被放电完毕,并形成过放电。长期的恶性循环,让整个电池出现单一的落后,让整个电池报废。三级充电器浮充级,小电流500mA,其作用是补偿充电,使电池充满。但是它也带来了两个副作用:1,充满电,过量电流不断,电能转化为热量,水分解,加速水分的分配;2,小电流充电,造成大电流分****,容易造成汤浅蓄电池组不平衡。
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解决方案:智能脉冲解决电池不平衡程序
  智能脉动失水量是普通充电器的三分之一,水分损失少,汤浅蓄电池电压差会小;另一方面水损失大,则电池电压差。随着失水量的增加,硫化会增加,而一般充电器不会消除硫化功能,所以电池组不平衡。智能脉冲充电,水分损失少,电池电压差小,当电池固化后,可将脉冲去除,使整组电池趋于平衡。智能脉冲恒功率级大电流,作用是:1,快速充电,节省充电时间;2,启动电池板消除电池钝化现象,恢复电池容量,使整组电池容量趋于平衡。放电阶段,为消除电流分****的影响,电池充满充电不足,充满后自动关闭,减少水分解,保持电池平衡。
  4)分析:铅酸电池热失控问题
  电池变形不是一个突然,往往是一个过程。当电池充电到容量的80%时,进入高压充电区。此时,氧气首先在正极板上沉淀,氧气通过隔膜上的孔达到负极板。氧气复苏反应在负极板上进行:2Pb+O2(氧气)=2PbO+Q(加热);PbO+H2SO4=PbSO4+H2O+Q(热量)。当反应达到90%时,氧气产生速率增加,阳极开始产生氢气。大量气体的增加导致电池的内部压力超过阀门压力,安全阀打开,气体逸出,最终失去水分。2H2O=2H2↑+O2↑。随着汤浅蓄电池循环次数的增加,水逐渐减少,电池出现如下:
  1、氧“通道”变平滑,“通道”产生的正氧化很容易达到负值;
  2、热容量减小,电池热容量最大,失水量最大,电池热容量大大降低,电池产生的热量温度迅速上升;
  3、由于失水电池超细玻璃纤维隔板发生收缩,使正负极板粘附性变差,内阻增大,充放电过程中热量增加。经过以上过程,电池内部产生的热量只能通过电池槽热量,如发热量小于发热量,即温升现象。温度上升,使电池的演变过电位降低,气体放出量增加,大量正极氧化通过“通道”在负极表面发生反应,发出大量热量,使温度迅速升高形成一个恶性循环,即所谓的“热失控”。
所有客户最后都会自问的最重要问题是:目前是否是将不间断电源系统升级为锂电池的适当时机?若要回答此问题,首先要考虑的是技术容量的可用性。新电池无法适用于所有UPS机型,因此可能需要重大的硬件与嵌入式软件升级。即使在相同的标称电压下,电池充电与放电的特性也会有不同。
  在数据中心中一般UPS系统的预期寿命通常为10-15年。铅酸电池可使用3-6年,而锂电池可使用长达10年或甚至更久。在UPS系统(低于5年)的使用初期,大量更换为铅酸汤浅蓄电池可证明其实用性。不过换成锂电池后,极可能到UPS系统使用寿命结束时锂电池还能使用。若您的不间断电源系统使用寿命接近中期,电池使用寿命可能更长,因此在大多数情况下更换电池根本毫无意义。在其使用寿命结束时,应考虑将您整套的UPS系统换为全新的锂电池解决方案。不过,即便对老旧的UPS系统而言,安装昂贵的电池仍十分方便。您应考虑其价格不断下降,以及老旧系统维护成本与完全更换成本的比率。
  预测及展望
  尽管由电池供电的UPS系统能持续降低营运成本及整体拥有成本,但大部分的客户仍采用历经时间检验的VRLA解决方案。首先可通过使用锂电池只有长期优势的观点解释此现象。不过,这确实会大幅增加资金成本。在任何情况下,客户在创新的投资部分每年都持续成长且只涨不跌。对大型数据中心而言,节省的数量会十分庞大,因此锂电池供电系统将会在企业部门逐渐增加。锂离子化学也持续在进步中。新解决方案和技术将随时间出现,而汤浅蓄电池的价格将进一步下降。

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