鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:11594次 | 2021年04月15日
光伏發(fā)電常用的哪幾種蓄電池 你了解嗎?
光伏蓄電池是‘蓄電池’在光伏發(fā)電中的應(yīng)用,目前采用的有鉛酸免維護(hù)蓄電池、普通鉛酸蓄電池,膠體蓄電池和堿性鎳鎘蓄電池四種。其中,鉛酸免維護(hù)蓄電池和膠體蓄電池被廣泛使用,因?yàn)槠涔逃械拿饩S護(hù)特性及對(duì)環(huán)境較少污染的特點(diǎn),很適合用于性能可靠的光伏發(fā)電系統(tǒng),特別是無(wú)人值守的工作站。
一、鉛酸免維護(hù)蓄電池
最大的特點(diǎn)就是免維護(hù),和鉛酸蓄電池比它的電解液的消耗量非常小,在使用壽命內(nèi)基本不要補(bǔ)充蒸餾水。它還具有耐震、耐高溫、體積小、自放電小的特點(diǎn)。相對(duì)的,它的售價(jià)也會(huì)比鉛酸蓄電池更貴。至于使用壽命,正常情況下免維護(hù)蓄電池的建議更換周期為3年左右,與鉛酸蓄電池相當(dāng)。
二、普通鉛酸蓄電池
蓄電池是1859年由法國(guó)人普蘭特(Plante)發(fā)明的,至今已有一百多年的歷史。電池重要由管式正極板、負(fù)極板、電解液、隔板、電池槽、電池蓋、極柱、注液蓋等組成。重要優(yōu)點(diǎn)是電壓穩(wěn)定、價(jià)格便宜;缺點(diǎn)是比能低(即每公斤蓄電池存儲(chǔ)的電能)、使用壽命短和日常維護(hù)頻繁。老式普通蓄電池一般壽命在2年左右,而且需定期檢查電解液的高度并添加蒸餾水。不過(guò)隨著科技的發(fā)展,鉛酸蓄電池的壽命變得更長(zhǎng)而且維護(hù)也更簡(jiǎn)單了。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
三、膠體蓄電池
膠體鉛酸蓄電池是對(duì)液態(tài)電解質(zhì)的普通鉛酸蓄電池的改進(jìn),用膠體電解液代換了硫酸電解液,在安全性、蓄電量、放電性能和使用壽命等方面較普通電池有所改善。內(nèi)部無(wú)游離液體存在,在同等體積下電解質(zhì)容量大,熱容量大,熱消散能力強(qiáng),能防止一般蓄電池易出現(xiàn)熱失控現(xiàn)象;電解質(zhì)濃度低,對(duì)極板的腐蝕用途弱;濃度均勻,不存在電解液分層現(xiàn)象。
四、堿性鎳鎘蓄電池
鎳鎘蓄電池(Nickel-cadmiumbattery)正極活性物質(zhì)重要由鎳制成,負(fù)極活性物質(zhì)重要由鎘制成的一種堿性蓄電池。正極為氫氧化鎳,負(fù)極為鎘,電解液是氫氧化鉀溶液。其優(yōu)點(diǎn)是輕便、抗震、壽命長(zhǎng),常用于小型電子設(shè)備。鎳鎘電池可快速充電,循環(huán)使用壽命較長(zhǎng),是鉛酸蓄電池的兩倍多,可達(dá)到2000多次,但價(jià)格為鉛酸蓄電池的4~5倍。它的初期購(gòu)置成本雖高,但由于其在能色量和使用壽命方面的優(yōu)勢(shì),因此其長(zhǎng)期的實(shí)際使用成本并不高。但使用中要做好回收工作,否則重金屬鎘會(huì)污染環(huán)境。
在選擇蓄電池時(shí),了解各種蓄電池在工藝間上和使用上的差異是非常必要的,首先要充分了解用戶(hù)本身對(duì)產(chǎn)品的需求。例如后備電源系統(tǒng)容量需求、使用的頻率、使用的環(huán)境、重要用途、使用壽命、可靠性要求、瞬間放電率、整流器的規(guī)格和其他蓄電池相關(guān)性能的要求。其次要了解蓄電池的電性能,包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)參數(shù)(蓄電池的型號(hào)、外觀尺寸、額定容量、額定電壓、重量、重量比能量、體積比能量、設(shè)計(jì)壽命、正負(fù)極板片數(shù)、正負(fù)極板厚度比、電解液密度、極板的類(lèi)型、板柵的材料等)、產(chǎn)品電性能參數(shù)、產(chǎn)品的實(shí)際使用壽命、安裝使用環(huán)境、不同型號(hào)的性能和價(jià)格、不同種類(lèi)的產(chǎn)品保修期等。不論是采用玻璃纖維隔膜的閥控式密封蓄電池(以下簡(jiǎn)稱(chēng)AGM密封蓄電池)還是采用膠體電解液的閥控式密封蓄電池(以下簡(jiǎn)稱(chēng)膠體密封蓄電池),它們都是利用陰極吸收原理使電池得以密封的。
標(biāo)稱(chēng)電壓:28.8V
標(biāo)稱(chēng)容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
電池充電時(shí),正極會(huì)析出氧氣,負(fù)極會(huì)析出氫氣。正極析氧是在正極充電量達(dá)到70%時(shí)就開(kāi)始了。析出的氧到達(dá)負(fù)極,跟負(fù)極起下述反應(yīng),達(dá)到陰極吸收的目的。負(fù)極析氫則要在充電到90%時(shí)開(kāi)始,再加上氧在負(fù)極上的還原用途及負(fù)極本身氫過(guò)電位的提高,從而防止了大量析氫反應(yīng)。
對(duì)AGM密封蓄電池而言,AGM隔膜中雖然保持了電池的大部分電解液,但必須使10%的隔膜孔隙中不進(jìn)入電解液。正極生成的氧就是通過(guò)這部分孔隙到達(dá)負(fù)極而被負(fù)極吸收的。
對(duì)膠體密封蓄電池而言,電池內(nèi)的硅凝膠是以SiQ質(zhì)點(diǎn)作為骨架構(gòu)成的三維多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),它將電解液包藏在里邊。電池灌注的硅溶膠變成凝膠后,骨架要進(jìn)一步收縮,使凝膠出現(xiàn)裂縫貫穿于正負(fù)極板之間,給正極析出的氧供應(yīng)了到達(dá)負(fù)極的通道。
由此看出,兩種電池的密封工作原理是相同的,其差別就在于電解液的固定方式和供應(yīng)氧氣到達(dá)負(fù)極通道的方式有所不同。
三、電池結(jié)構(gòu)和工藝上的重要差異
AGM密封蓄電池使用純的硫酸水溶液作電解液,其密度為1.291.3lg/cm3。除了極板內(nèi)部吸有一部分電解液外,其大部分存在于玻璃纖維膜之中。為了給正極析出的氧供應(yīng)向負(fù)極的通道,必須使隔膜保持有10%的孔隙不被電解液占有,即貧液式設(shè)計(jì)。為了使極板充分接觸電解液,極群采用緊裝配的方式。
另外,為了保證電池有足夠的壽命,極板應(yīng)設(shè)計(jì)得較厚,正板柵合金采用Pb’-q2w-Srr--A1四元合金。
膠體密封蓄電池的電解液是由硅溶膠和硫酸配成的,硫酸溶液的濃度比AGM式電池要低,通常為1.26~1.28g/cm3。電解液的量比AGM式電池要多20%,跟富液式電池相當(dāng)。這種電解質(zhì)以膠體狀態(tài)存在,充滿(mǎn)在隔膜中及正負(fù)極之間,硫酸電解液由凝膠包圍著,不會(huì)流出電池。
由于這種電池采用的是富液式非緊裝配結(jié)構(gòu),正極板柵材料可以采用低銻合金,也可以采用管狀電池正極板。同時(shí),為了提高電池容量而又不減少電池壽命,極板可以做得薄一些。電池槽內(nèi)部空間也可以擴(kuò)大一些。
四、電池放電容量
初期的膠體蓄電池的放電容量只有富液式電池的80%左右,這是由于使用性能較差的膠體電解液直接灌入未加改動(dòng)的富液式電池之中,電池的內(nèi)阻較大,電解質(zhì)中離子遷移困難引起的。
近來(lái)的研究工作表明,改進(jìn)膠體電解液配方,控制膠粒大小,摻人親水性高分子添加劑,降低膠液濃度提高滲透性和對(duì)極板的親合力,采用真空灌裝工藝,用復(fù)合隔板或AGM隔板取代橡膠隔板,提高電池吸液性;取消電池的沉淀槽,適度增大極板面積活性物質(zhì)的含量,結(jié)果可使膠體密封電池的放電容量達(dá)到或接近開(kāi)口式蓄電池的水平。
AGM式密封蓄電池電解液量少,極板的厚度較厚,活性物質(zhì)利用率低于開(kāi)口式電池,因而電池的放電容量比開(kāi)口式電池要低10%左右。與當(dāng)今的膠體密封電池相比,其放電容量要小一些。
五、電池內(nèi)阻及大電流放電能力
蓄電池的內(nèi)阻是由歐姆內(nèi)阻、濃差極化內(nèi)阻、電化學(xué)極化內(nèi)阻組成的。前者包括極板、鉛零件、電解液、隔極電阻。AGM密封蓄電池所用的玻璃纖維隔板具有90%的孔率,硫酸吸附其內(nèi),且電池采用緊裝配形式,離子在隔板內(nèi)擴(kuò)散和電遷移受到的阻礙很小,所以AGM密封蓄電池具有低內(nèi)阻特性,大電流快速放電能力很強(qiáng)。
膠體密封蓄電池的電解液是硅凝膠,雖然離子在凝膠中的擴(kuò)散速度接近在水溶液中的擴(kuò)散速度,但離子的遷移和擴(kuò)散要受到凝膠結(jié)構(gòu)的影響,離子在凝膠中擴(kuò)散的途徑越彎曲,結(jié)構(gòu)中孔隙越狹窄,所受到的阻礙也越大。因而膠體密封蓄電池內(nèi)阻要比AGM密封蓄電池要大。
然而試驗(yàn)結(jié)果表明膠體密封蓄電池的大電流放電性能仍然很好,完全滿(mǎn)足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)密封電池大電流放電性能的要求。這可能是由于多孔電極內(nèi)部及極板附近液層中的酸和其他有關(guān)離子的濃度在大電流放電時(shí)起到關(guān)鍵性的用途。