鉛酸電池使用方法


鉛酸電池充電
鉛酸電池的充電方法是一個很籠統的說法;不同類型的鉛酸蓄電池、不同應用場景、不同的放電深度,都有不同的充電方法。
鉛酸蓄電池有許多種類,目前應用最廣泛的有閥控式密閉蓄電池(常說的AGM電池即指這一類),閥控式密閉膠體蓄電池(一般簡稱爲膠體或GEL電池),富液蓄電池三種;當然也有0PzV,OPzS,卷繞式等市場占有率較低的,則不在此文介紹之列。
根據應用場景,則有汽車啓動,通信,電力,電動自行車和電動車等。
所謂的放電深度,就是放出的電量占蓄電池额定容量的百分比。例如,一节100安时的蓄電池,放出来30安时的电量,放电深度就是30/100=30%DOD,其中DOD即depthofdischarge 是放电深度的缩写。此外,常见的铅酸蓄電池的额定电压是12V,也有2V和6V的,4V和16V的则比较少见。这是因为铅酸蓄電池的每个ce11或者叫单元的额定电压是2V,为了获得更高的电压,常把多个单元串联起来做成一只,将6个单元串联成一只,就是12V,以此类推。
本文对常见铅酸蓄電池的在25℃常温下进行充电的方法进行分门别类的简述。
充電器或充電機
直流電壓表直流電流表
計時器
確定電池或電池組的額定電壓和額定容量。額定電壓用來確定充電電壓,額定容量用來確定充電電流。
关于电压:最简单的办法是从标签上读出来;例如下图一中显示的CSB蓄電池的额定电压就是12V。
如果标签磨损或者根本没有标签,可以从排气孔或者安全阀的数量上来判断,排气孔是位于电池顶端的可以打开或可以开合的圆孔。可以肯定的说,目前所有的铅酸蓄電池都有排气孔。每个排气孔代表一个单元即2V,有12个排气孔电池的总电压是24V。
关于容量:也可以从标签上读出来或者算出来;一般来说,标签上会标明电池的额定电压,三PNP电池即标明为65Ah,但UPS电池通常是以W来表示的,一即显示34W,对这类电池,容量的简便的计算方法是瓦数除以四,即8.5Ah;但遇到像图二这种,就没办法了,只能根据体积或者重要来估计了,而且误差较大,一般来说,12V100Ah的AGM电池重30~35千克,所以,图二的蓄電池如果重500千克,可以算出来它的容量大约为700Ah。
如果你只需要使用该文所介绍的方法充一次电,该步骤可以跳过;如果你需要长期使用,建议认真执行这一步,即确定蓄電池100%充满电时的开路电压,行业术语叫100%S0C(stageofcharge,荷电状态)时的0CV(opencircuitvoltage,开路电压)。
確定充電電壓。
充電電壓分爲浮充電壓、均充電壓、快充電壓等。一般來說,浮充電壓爲日常浮充使用,最低;均充爲放電後再充電時使用,較高;快充爲應急場景下迅速充滿電的電壓,最高,不常用。
本文中所說的充電電壓爲均充電壓。
有的蓄電池的标签上会标明充电电压,而且会分为浮充和均充,例如上图一中所示,浮充电压为13.5V~13.8V,均充电压为14.4V~15.0V;这样就比较简单了,直接使用均充电压充电即可,可以选用比较安全的中间值或最小值。均充电压的最高值可以认为是快充电压,通常认为对电池有一定的伤害。
如果电池上没有标出充电电压,可以根据电池充满电时的开路电压0CV估算合理的均充电压,一般来说,12V蓄電池充满电时的开路电压加1~1.5V为合理的均充电压。其它额定电压的电池以此类推。
如果不知道電池充滿電時的開路電壓,可以偶爾以2.4VPC的電壓進行盲充,但比較難以判斷電池何時充滿,可能會有過充電,對電池造成一定的傷害。所謂2.4VPC,即2.4V/ce11,每個單元2.4V,如果是12個單元,如上圖二所示,則均充電壓可以爲28.8V4
確定充電電流。
充電電流和電池的額定容量有關。一般爲0.1C~0.4C,即額定容量的十分之一到十分之四。
如果是100Ah的電池,則爲10A~40A。可以通過直流電流表即鉗形表進行測量。
當然了,目前市場上有些技術先進的廠家采用薄極板技術,已經將充電電流提高至1C了,即數值上等于額定容量。這種大電流充電方法將大大縮短充電時間,只是這類高端電池還不夠普及,本文中仍然采用常用的0.1C~0.4C法。
確定充電時間,或者說何時停止充電。
如果不是盲充或者說以過高的電壓進行充電,充電電流是隨著充電的進行而減小的。
如果以廠家推薦的均充電壓進行充電,一般來說,充電電流降至0.03C時可以認爲已經充滿電。例如,100Ah的電池,如果采用廠商推薦的電壓,則當充電電流小于3A時即可認爲基本充滿電了。
或者,以充進所需電量的1.2倍所需要的時間爲充電時間。例如,一節100Ah的電池,完全放電狀態,則需要充進100Ah才充滿;1.2倍即120Ah;如果充電電流是0.15C即15A,那麽,120÷15=8小時就差不多可以充滿電了。
確定是否充滿了
如果有必要的話,可以進行這一步。方法是,充電完成後,斷開所有線路,放置一小時以上,然後測量電池電壓。
可以和標准曲線對比來判斷是否已經充滿。
鉛酸電池修复
1.免维护蓄電池(以下简称电瓶)在充电时基本不产生气泡,可以在密封状态下,省去了加酸等维护工作。但电瓶在充放电过程中要完全不产生气体是不可能的,为了释放气体,电瓶不能完全密闭。撬开电瓶上部的塑料盖板,就可以看到每个小电池上面都有一个用橡皮帽盖上的加液孔,蓄電池的水分可以通过橡皮帽蒸发出去。即使电瓶不使用,水分也会蒸发,造成电瓶容量下降,严重时电瓶就会干枯而不能充放电。对于这种电瓶,只要向电瓶添加蒸馏水或纯净水,再进行几次充放电循环,电瓶的大部分容量都可以恢复。例:一个12V7.2Ah电瓶,使用时间不长,充电到14V后进行放电,短路电流只有300多毫安。揭开上盖检查,液已近干枯,注入蒸馏水并进行充放电循环两次,容量恢复到84%,已能正常工作。
2.電瓶在放電時,電解液的硫酸濃度和和比重下降,完全放電後,在15℃時的比重降到1.11。一般充電時比重上升,夏天充滿電後的比重爲1.25~1.26,冬天爲1.27~1.28。因電瓶處在密封狀態,在使用時,只能根據電瓶的電壓來判斷是否已充好電或已放完電。6V和12V電瓶充足電時,電壓分別爲6.8V~7V和13.6V~14V,完全放電時,6V和12V電瓶的電壓分別爲5.3V和10.6V。電瓶如果過度放電或長期處于半放電狀態,電瓶會硫化,硫化的電瓶不能用添加蒸餾水和常規充電的方法來消除,只有電解液硫酸的濃度比較低時充電,硫化才能消除。
如果電瓶硫化不嚴重,容量下降不多,可用小電流(0.05A或更小)對電瓶長時間充電。如果電瓶的硫化比較嚴重,可充電到最高電壓(6V電瓶充到7V,12V電瓶充到14V),用注射器把電瓶中的電解液抽出,然後注入蒸餾水,以稀釋電解液。充電1~2小時後再抽出電解液,注入蒸餾水,重複以上操作,直到抽出的電解液比重不再顯著上升時爲止(一般2~3次即可)。此時盡量反電解液抽出,再根據環境溫度注入比重爲1.25~1.28的硫酸,放完電再充滿電,檢查電液的比重。若比重較小,可再次抽出電解液並注入硫酸,使電解液的比重達到標准。注意注入電瓶內的電解液不宜多,待電瓶內海綿狀的物質吸滿電解液即可,將多余的電解液抽出,修複工作即告完成。例:一個SonyBP603Ah電瓶,是八十年代用于3/4英寸攝像機的電源,電瓶硫化嚴重。采用上述方法修複後,容量恢複到2.2Ah。
3.有的電瓶的連接橋或電池對外部的引出線出現斷裂(多數情況是正負極的引出線斷裂),電瓶就不能工作了。變樣的電瓶,只有把斷裂的部位找到才能修複。采用上述的入鍍銅錢的方法,用萬用表找到電壓不正常或輸出電流較小的電池,斷裂點就在該電池上。找到以後,在斷裂處的塑料蓋上開一個孔,孔的大小以能用烙鐵伸入到斷裂處進行焊接爲度,不宜太大。焊接好後,經檢查連接正常,用塑料或環氧樹脂把打開的孔封閉,再用上述方法進行複活,電瓶就可以重新投入工作了。
4.電瓶內部如有短路故障,可用低壓大電流把短路點燒掉。如果出現活性物質脫落(表現爲抽出的電解液中有褐色物質),說明電瓶壽命已經完結,這類電瓶就不必修理了。但如果僅是其中一兩個電池壽命終結,可把這一兩個電池短路起來,余下的電池尚可作爲較低電壓的電瓶繼續使用。
兩點說明
1.雜質(特別是鐵離子)對電瓶的危害很大,會造成電瓶自放電,縮短自身壽命。因此,在注入硫酸和水時,要注意純度。
2.比重計是修複電瓶必不可少的工具,但市售的比重計測量時需要較多電解液,難以使用。筆者用中性筆的筆心和圓珠筆的筆帽做了一個微型簡易比重計:把比重計放在純水中,記下比重計在水面的位置,這是比重爲1.00的刻度位置;再把比重計放入已知濃度(在電瓶商店或維修店可買到稀硫酸,可請他們准確測量出硫酸的比重,例如1.28)的硫酸液中,記下比重計在液面位置;將量出的比重爲1.00~1.28的長度刻在紙上,再把1.00~1.28之間的刻度28等分,比重計就做成了。
鉛酸電池有没有记忆
记忆效应,通俗来说,就是电池记住了上次充放电的节点,导致以后无法突破这个节点导致电池容量减少了。记忆效应是上世纪的镍系电池尤其是镍镉电池的特性,后面镍氢基本上就没有了。鉛酸電池是没有记忆效应的,虽然鉛酸電池使用不当时也会有容量衰减的现象,但那是硫化,不是记忆效应。而且记忆效应和硫化的应对方式是不一样的。记忆效应的应对方法是定期深度放电,将电池放空,而硫化的应对是尽量每次都充满电。
鉛酸電池(Lead-acid battery)电极主要由铅及其氧化物制成,电解液是硫酸溶液的一种蓄電池。放电状态下,正极主要成分为二氧化铅,负极主要成分为铅;充电状态下,正负极的主要成分均为硫酸铅。
随着蓄電池制造技术的升级,铅酸蓄電池发展为铅酸免维护蓄電池和胶体免维护电池,铅酸蓄電池使用中无需添加电解液或蒸馏水。主要是利用正极产生氧气可在负极吸收达到氧循环,可防止水分减少。当放电进行时,硫酸溶液的浓度将不断降低,当溶液的密度降到1.18g/m1时应停止使用进行充电。
蓄電池的容量下降和损坏多是过充电造成。充电将达到顶点时,充电电流只被用来分解电解液中的水,此时,电池正极产生氧气,负极产生氢气,气体会从蓄電池中溢出,造成电解液减少,需不定时加水。
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