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光伏蓄电池的常用术语

作者: | 发布日期: 2013 年 01 月 18 日 0:00 | 分类: 行业知识

本文主要内容是光伏蓄电池的常用术语:蓄电池的电压、蓄电池的容量、放电率、终止电压、循环寿命、电池内阻。

(1)蓄电池的电压

蓄电池每单格的标称电压为2v,实际电压随充放电的情况而变化。充电结束时,电压为2.5~2.7v,以后慢慢地降至2.05v左右的稳定状态。如用蓄电池作电源,开始放电时电压很快降至2v左右,以后缓慢下降,保持在1.9~2.0v之间。当放电接近结束时,电压很快降到1.7v;当电压低于1.7v时,便不应再放电,否则要损坏极板。停止使用后,蓄电池电压自己能回升到1.98v.

(2)蓄电池的容量

蓄电池容量(c)的概念:处于完全充电状态的铅酸蓄电池在一定放电条件下,放电到规定的终止电压时所能给出的电量称为电池容量,以符号c表示。常用单位为安培小时,简称安时(a?h)。通常在c的下角处标明放电率,这个跟随的数字表示该类电池以某种强度的电流放电到设定电压的时间(h)。如c10表明10h放电率的放电容量,c120表明120h放电率的放电容量。

本文主要内容是光伏蓄电池的常用术语:蓄电池的电压、蓄电池的容量、放电率、终止电压、循环寿命、电池内阻。

(1)蓄电池的电压

蓄电池每单格的标称电压为2v,实际电压随充放电的情况而变化。充电结束时,电压为2.5~2.7v,以后慢慢地降至2.05v左右的稳定状态。如用蓄电池作电源,开始放电时电压很快降至2v左右,以后缓慢下降,保持在1.9~2.0v之间。当放电接近结束时,电压很快降到1.7v;当电压低于1.7v时,便不应再放电,否则要损坏极板。停止使用后,蓄电池电压自己能回升到1.98v.

(2)蓄电池的容量

蓄电池容量(c)的概念:处于完全充电状态的铅酸蓄电池在一定放电条件下,放电到规定的终止电压时所能给出的电量称为电池容量,以符号c表示。常用单位为安培小时,简称安时(a?h)。通常在c的下角处标明放电率,这个跟随的数字表示该类电池以某种强度的电流放电到设定电压的时间(h)。如c10表明10h放电率的放电容量,c120表明120h放电率的放电容量。

蓄电池容量分为理论容量、实际容量和额定容量。理论容量是根据活性物质的品质按照法拉第定律计算而得的最高容量值;实际容量是指电池在一定放电条件下所能输出的电量。由于组成电池时,除电池的主反应外,还有副反应发生,加之其他种种原因,活性物质利用率不可能为100%,因此远低于理论容量;额定容量国外也称标称容量,是按照国家或有关部门颁布的标准,在电池设计时要求电池在一定的放电条件下(通信电池一般规定在25℃环境下以loh放电率电流放电至终止电压)应该放出的最低限度的电量值。

影响实际容量的因素主要与电池正、负极活性物质的数量及利用率有关。活性物质利用率主要受放电制度、电极结构、制造工艺影响。使用过程中影响实际容量的是放电率、放电制度、终止电压和温度。

(3)放电率

根据蓄电池放电电流的大小,分为时间率和电流率。

放电率是指一定放电条件下,放电至放电终了电压的时间长短。常用时间率和倍率表示。

时间率(小时率),指的是以一定的电流值放完电池的额定容量所需的时间。

根据iec标准,放电的时间率有20,10,5,3,1,o.5小时率,分别标识为20h.

10h,5h,3h,1h,o.5h等。最常见的有20h、10h小时率。于是,用容量除小时数即得出额定放电电流。也就是说,容量相同而放电率不同的电池,它们的标称放电电流却相差甚远。比如,一个电动自行车用的电池容量10a?h、放电率为2h,写做10a?h2,它的额定放电电流为10a?h/2h=5a;而一个汽车启动用的电池容量为54a?h、放电率为20h,写做54a?h20,它的额定放电电流仅为54a?h/20h=2.7a!换一个角度讲,这两种电池如果分别用5a和2.7a的电流放电,则应该分别能持续2h和20h才下降到设定的电压。

电池在工作中的电流强度还常常使用倍率(电流率)来表示,写做nch,指的是放电电流值相当于电池额定容量(a?h)值的倍数。n是一个倍数,c代表容量的安时数,h表示放电率规定的时间(h)。在这里h的数值仅作为提示相关电池是属于哪种放电率,所以在具体描述某个时间率的电池时,倍率常常写成nc的形式而不写下标。倍数n乘以容量c就等于电流(a)。比如20a?h电池采用0.5c倍率放电,o.5×20=10a.换一个角度举例:某汽车启动蓄电池容量54a?h,测得输出电流为5.4a,那么它此时的放电倍率nc为(5.4/54)c=0.1c.

(4)终止电压

终止电压指电池放电时电压下降到不宜再放电时(至少能再反复充电使用)的最低工作电压。为了防止电池不过放电而损害极板,各种标准中在不同放电倍率和温度下放电时,都规定了电池的终止电压。后备电源系列电池10h放电率和3h放电率放电的终止电压为1.80v/单体,1h放电率终止电压为1.75v/单体。由于铅酸蓄电池本身的特性,即使放电的终止电压继续降低,电池也不会放出太多的容量,但终止电压过低对电池的损伤极大,尤其当放电达到0v而又不能及时充电时将大大缩短电池的寿命。

对于太阳能用蓄电池,针对不同型号和用途,终止电压值不是固定不变的,它随着放电电流的增大而降低,通常,小于10h的小电流放电,终止电压取值稍高;大于10h的大电流放电,终止电压取值稍低。

(5)循环寿命

蓄电池经历一次充电和放电,称为一次循环(一个周期)。在一定放电条件下,电池使用至某一容量规定值之前,电池所能承受的循环次数,称为循环寿命。后备电源一般采用浮充寿命来衡量电池的使用寿命,例如阀控式密封铅酸蓄电池的浮充寿命一般在10年以上,但也可采用电池的循环寿命来衡量。影响电池循环寿命的主要因素是产品的性能和品质,其次是维护工作的品质。对于后备电源,100%放电深度放电,其循环寿命一般为100~200次,即电池进行100%容量放电,电池放电到终止电压为1.8v/单体,循环100~200次后,电池放电到终止电压1.8v,放电容量低于额定容量的80%,此时电池寿命终止。影响蓄电池寿命的因素是综合因素,不仅是极板的内在因素,例如活性物质的组成、晶型(高温固化或常温固化)、极板尺寸和板栅材料结构等,而且也取决于外在因素,如放电倍率和深度、工作使用条件(温度和压力等)和使用维护状况等。

(6)电池内阻

电池的内阻不是常数,在充放电过程中随时间不断地变化,因为活性物质的生成、电解液浓度和温度都在不断变化。铅酸蓄电池内阻很小,在小电流放电时可以忽略,但在大电流放电时,电压降损失可达数百毫伏,必须引起重视。电池内阻有欧姆内阻和极化内阻两部分。欧姆内阻主要由电极材料、隔膜、电解液、接线柱等构成,也与电池尺寸、结构及装配因素有关。极化内阻是由电化学极化和浓差极化引起的,是电池放电或充电过程中两电极进行化学反应时极化产生的内阻。极化电阻除与电池制造工艺、电极结构及活性物质的活性有关外,还与电池工作电流大小和温度等因素有关。电池内阻严重影响电池工作电压、工作电流和输出能量,因而内阻愈小的电池性能愈好。

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