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電池的分類及其應用和特點

蓄電池的分類及各種蓄電池特點比較

壹、鉛蓄電池分類

(1)按蓄電池極板結構分類:有形成式、塗膏式和管式蓄電池;

(2)按蓄電池蓋和結構分類:有開口式、排氣式、防酸隔爆式和密封閥控式蓄電池;

(3)按蓄電池維護方式分類:有普通式、少維護式、免維護式蓄電池。

(4)按國家有關標準規定主要蓄電池系列產品有:

起動型蓄電池:主要用於汽車、拖拉機、柴油機船舶等起動和照明;

固定型蓄電池:主要用於通訊、發電廠、計算機系統作為保護、自動控制的備用電源;

牽引型蓄電池:主要用於各種蓄電池車、叉車、鏟車等動力電源;

鐵路用蓄電池:主要用於鐵路內燃機車、電力機車、客車起動、照明之動力;

摩托車蓄電池:主要用於各種規格摩托車起動和照明;

煤礦用蓄電池:主要用於電力機車牽引動力電源;

儲能用蓄電池:主要用於風力、水力發電電能儲存。

二、各種鉛蓄電池簡介及特點

1

鉛酸蓄電池

鉛酸水電池又稱為鉛酸蓄電池,它的電極是由鉛和鉛的氧化物構成,電解液是硫酸的水溶液。

主要特點:采用稀硫酸做電解液,用二氧化鉛和絨狀鉛分別做為電池的正極和負極

優點:電壓穩定、價格便宜;

缺點:存儲的電能低、使用壽命短和日常維護頻繁。

常用的鉛酸蓄電池主要分三大類:

1) 普通蓄電池;普通蓄電池的極板是由鉛和鉛的氧化物構成,電解液是硫酸的水溶液。

2)幹荷蓄電池:它的全稱是幹式荷電鉛酸蓄電池,它的主要特點是負極板有較高的儲電能力,在完全幹燥狀態下,能在兩年內保存所得到的電量,使用時,只需加入電解液,等過20—30分鐘就可使用。

3)免維護蓄電池:免維護蓄電池由於自身結構上的優勢,電解液的消耗量非常小,在使用壽命內基本不需要補充蒸餾水。它還具有耐震、耐高溫、體積小、自放電小的特點。使用壽命壹般為普通蓄電池的兩倍。市場上的免維護蓄電池也有兩種:第壹種在購買時壹次性加電解液以後使用中不需要維護(添加補充液);另壹種是電池本身出廠時就已經加好電解液並封死,用戶根本就不能加補充液。

主要特性↓

1)安全密封:在正常操作中,電解液不會從電池的端子或外殼中泄露出。

2)沒有自由酸:特殊的吸液隔板將酸保持在內,電池內部沒有自由酸液,因此電池可放置在任意位置。

3)泄氣系統:電池內壓超出正常水平後,VRLA(Valve-Regulated Lead Acid Battery即“閥控式密封鉛酸蓄電池”的縮寫)電池會放出多余氣體並自動重新密封,保證電池內沒有多余氣體。

4)維護簡單:由於獨壹無二的氣體復合系統使產生的氣體轉化成水,在使用電池的過程中不需要加水。

5)使用壽命長:采用了有抗腐蝕結構的鉛鈣合金欄板,電池可浮充使用10-15年。

6)質量穩定,可靠性高:采用先進的生產工藝和嚴格的質量控制系統,電池的質量穩定,性能可靠。電壓、容量和密封在線上進行100%檢驗。

2

鎳氫蓄電池

鎳氫蓄電池是正極活性物質主要由鎳制成,負極活性物質主要由貯氫合金制成的壹種堿性蓄電池。不含重金屬鎘、汞等有害元素,不會對環境及使用者造成汙染和損害,所以又被譽為“綠色電池”

優點:1)比能量密度高:是鎳鎘電池的1.5-2倍多; 2.)環保 ;3)無記憶效應; 4)循環壽命長:在正確使用條件下可循環使用500次以上

缺點 1)自放電率高:滿電常溫下存儲自放電率30~35%; 2)高溫性能差; 3)在過充和過放時會排出氣體;

主要特性↓

額定電壓= 1.2V

剛充滿電時電壓(充電電壓)約等於1.4~1.45V

終止電電壓 = 1.0~1.1 V,放電過度會導致電池產生不可挽回的傷害

能量∕重量= 60-120 Wh/kg(瓦特小時/千克)

能量∕體積= 140-300 Wh/L(瓦特小時/升)即 504-1188kJ/kg(千焦耳/千克)

功率∕重量= 250-1000 W/kg

自放電率=壹般為每月 2-30%,見溫度而定,低自放電型號為每年10-30%

充放電效率= 66%

充放電循環次數= 500 -1800次

3

鋰離子電池

鋰離子電池是壹種充電電池,它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中,Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌:充電池時,Li+從正極脫嵌,經過電解質嵌入負極,負極處於富鋰狀態;放電時則相反。壹般采用含有鋰元素的材料作為電極的電池,是現代高性能電池的代表。鋰電池的蓄電能力是鎳氫電池的1.6倍,是鎳鎘電池的4倍。

鋰系電池可分為鋰電池和鋰離子電池。手機和筆記本電腦使用的都是鋰離子電池,通常人們俗稱其為鋰電池,而真正的鋰電池由於危險性大,很少應用於日常電子產品。

鋰離子電池容易與下面兩種電池混淆:

1.鋰電池:以金屬鋰為負極。

2.鋰離子聚合物電池:用聚合物來凝膠化液態有機溶劑。或者直接用全固態聚合物電解質。

鋰離子電池壹般以石墨類碳材料為負極。

優點:1)電壓高;2)比能量大;3)循環壽命長;4)安全性能好;5)多種保護機制;6)保護電路;7)自放電小;8) 快速充電;9) 工作溫度;

缺點:1)衰老;2)回收率;3)不能過充;4)不能過放;

4

鎳鎘電池

鎳鎘電池可重復500次以上的充放電,經濟耐用。其內部抵制力小,既內阻很小,可快速充電,又可為負載提供大電流,而且放電時電壓變化很小,是壹種非常理想的直流供電電池。

基本特點

1.鎳鎘電池可重復500次以上的充放電,非常的經濟;

2.內阻小,可供大電流的放電,當它放電時電壓的變化很小,作為直流電源是壹種質量極佳的電池;

3.因為采用完全密封式,因此不會有電解液漏出的現象,也完全不需要補充電解液;

4.與其他種類電池相比之下,鎳鎘電池可耐過充電或放過電,操作簡單方便;

5.長時間的放置下也不會使性能劣化,當十分充完電後即可恢復原來的特性;

6.可使用在很廣的溫度範圍內;

7.因為它采用金屬容器而作成,有機械性的堅固;

8.鎳鎘電池在非常嚴格的品質管理下被制造完成,有非常優良的品質性賴性。

主要特征 ↓

1)高壽命:鎳鎘電池可以提供500次以上的充放電周期,壽命幾乎等同於使用該種電池的設備的服務期。

2).優異的放電性能:在大電流放電的情況下,鎳鎘電池具有低內阻和高電壓的放電特性,因而應用廣泛。

3)儲存期長:鎳鎘電池儲存壽命長而且限制條件少,在長期儲存後仍可正常充電。

4)高倍率充電性能:鎳鎘電池可根據應用需要進行快速充電, 滿充時間僅為1.2小時。

5)大範圍溫度適應性:普通型鎳鎘電池可以應用於較高或較低溫度環境。高溫型電池可以在70攝氏度或者更高溫度的環境中使用。

6)可靠的安全閥:安全閥提供了免維護功能。鎳鎘電池在充放電或者儲存過程中可以自由使用。由於密封圈使用的是特殊材料,再加上密封劑的作用,使得鎳鎘電池很少出現漏液現象。

7)廣泛的應用領域:鎳鎘電池容量從100mH 至7000mH不等。通常使用的有標準型,消費型,高溫型和大電流放電型等四大類,可應用於任何無線設備。

8)高質量﹑高可靠性產品通過了QS 9000質量認證。

5

鈉硫蓄電池

鈉硫電池,是壹種以金屬鈉為負極、硫為正極、陶瓷管為電解質隔膜的二次電池。在壹定的工作度下,鈉離子透過電解質隔膜與硫之間發生的可逆反應,形成能量的釋放和儲存。

優點:

1)高比能量。比能量是指電池單位質量或單位體積所具有的有效電能量。是鋰電池的4倍、鎳電池的5倍、鋁酸電池的10倍。

2)大電流、高功率放電。

3)無自放電現象,高充放電效率。

4)充電時間短。

5)使用長壽命。

6)體積小、結構緊湊、質量輕。

7)無汙染、可回收。

8)安全可靠。

此外,還具有無汙染釋放、無振動、無噪聲等特點。

缺點: 1)不能處理部分循環;2)過度充電時很危險;3)高溫350?C熔解硫和鈉,因此需要附加供熱設備來維持溫度。

6

鎳鋅蓄電池

鎳鋅電池是壹種可以替代鎳氫電池的新型電池,標稱1.6V,常見有5號aa和7號aaa。與鎳氫、鎳鎘電池相比,具有電壓高、放電電流強的特點。在數碼相機、閃光燈、電動玩具方面有著無與倫比的優勢。

但實際測評中,我們發現鎳鋅電池除了電壓高,達到1.5V之外,內阻並不比高質量鎳氫電池小,且性質極不穩定,壽命非常短,雖然是老技術,但非常不成熟,很多朋友都有使用半年甚至三個月不到就徹底報廢並再次換回1.2V鎳氫電池的經歷,壽命還是這些新能源面臨的主要問題,建議理智選擇。

優點

1、電壓高:鎳鋅蓄電池單體額定工作電壓在1.65V,比鎳鎘、鎳氫蓄電池高0.4V左右。

2、比能量高:鎳鋅蓄電池的比能量可達到60-80Wh/kg,遠高於鎳氫電池的40-60Wh/kg和鎳鎘電池的20-40Wh/kg,在同等質量下可提供更大的能量,可以達到現有鉛酸電池的3倍。

3、放電功率高:鎳鋅蓄電池的大電流放電性能好,結合自身的高電壓,可提供遠高於鎳鎘、鎳氫電池的10c、20c放電功率,在同等容量放電條件下,可提供更持久的動力。

4、環保:鎳鋅蓄電池的正負極材料都屬於環保材料,具有與環境友好的特點。

5、性價比高:鎳鋅蓄電池由於單體電壓高,在組合電池時可隨著電壓的升高,比鎳鎘、鎳氫電池使用只數少,從而降低電池組的總成本。如采用4.8V鎳鎘電池組,用三只鎳鋅電池做成的電池組,價格可以降低10%。循環壽命高達500次。

6、可替代性高:在電池組的應用中,鎳鋅蓄電池是取代鎘鎳電池、鎳氫電池的理想能源,可以用作電動工具、電動車電源;在民用電池領域,鎳鋅蓄電池可替代堿性壹次電池,從而節省能源,保護環境;同樣電壓需求的電池重量是現有鉛酸電池的壹半,特別適合輕便電動自行車使用。

7

鋅空氣蓄電池

鋅空氣電池,用活性炭吸附空氣中的氧或純氧作為正極活性物質,以鋅為負極,以氯化銨或苛性堿溶液為電解質的壹種原電池。又稱鋅氧電池。分為中性和堿性兩個體系的鋅空氣電池,分別用字母A和P表示,其後再用數字表示電池的型號。

優點:體積小,電荷容量大,質量小,能在寬廣的溫度範圍內正常工作,且無腐蝕,工作安全可靠,成本低廉等

特點:

1) 比能量高,壹般在200Wh/kg以上;

2) 可以在高電流密度下工作;

3) 材料來源豐富,成本較低。

缺點:

1)空氣電極的結構比通常的金屬氧化物電極要更復雜

2)空氣電極工作時需暴露於空氣中,而空氣電極又是多孔的,所以實際上也就使電解液暴露於空氣中,因此空氣電池無法做成密封電池,電解液也會蒸發或被空氣中二氧化碳碳酸鹽化,而限制了電池的壽命。

3)鋅空氣電池作為二次電池,其充放電循環數還較低。

8

飛輪電池

飛輪電池是90年代才提出的新概念電池,它突破了化學電池 的局限,用物理方法實現儲能。眾所周知,當飛輪以壹定角速度 旋轉時,它就具有壹定的動能。飛輪電池正是以其動能轉換成電 能的。高技術型的飛輪用於儲存電能,就很像標準電池。

優點:

1)能量密度高:儲能密度可達100~200 wh/kg,功率密度可達5000~l0000 w/kg。

2)能量轉換效率高:工作效率高達百分之90。

3)體積小、重量輕:飛輪直徑約二十多厘米,總重在十幾千克左右。

4)工作溫度範圍寬:對環境溫度沒有嚴格要求。

5)使用壽命長:不受重復深度放電影響,能夠循環幾百萬次運行,預期壽命20年以上。

6)低損耗、低維護:磁懸浮軸承和真空環境使機械損耗可以被忽略,系統維護周期長。

缺點:大功率、短時間(壹般就是幾十秒)的延時

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