閥控式密封鉛蓄電池與普通鉛蓄電池一樣,其主要部件有正負(fù)極板、電解液、隔板、電池槽和其他一些零件,如端子、連接條及排氣栓等。由于這類(lèi)電池要達(dá)到密封的要求,即充電過(guò)程中不能有大量的氣體產(chǎn)生,只允許有極少量的內(nèi)部消耗不完的氣體排出,所以其結(jié)構(gòu)與普通鉛蓄電池相比有較大不同。
閥控式密封鉛蓄電池采用無(wú)銻或低銻合金作板柵,其目的是減少電池的自放電,以減少電池內(nèi)水分的損失。常用的板柵材料有鉛鈣合金、鉛鈣錫合金、鉛鍶合金、鉛銻鎘合金、鉛銻砷銅錫硫(硒)合金和鍍鉛銅等,這些板柵材料中不含或只含極少量的銻,使閥控式密封鉛蓄電池的自放電遠(yuǎn)低于普通鉛蓄電池。
電解液在閥控式密封鉛蓄電池中,電解液處于不流動(dòng)狀態(tài),即電解液全部被極板上的活性物質(zhì)和隔膜所吸附,其電解液的飽和程度為60%~ 90%。當(dāng)其電解液的飽和程度低于60% ,說(shuō)明電池失水嚴(yán)重,極板。上的活性物質(zhì)不能與電解液充分接觸;高于90%的飽和度,則正極氧氣的擴(kuò)散通道被電解液堵塞,不利于氧氣向負(fù)極擴(kuò)散。除此之外,采用膠體電解質(zhì)也可使電解液不流動(dòng),如德國(guó)陽(yáng)光公司生產(chǎn)的閥控式密封鉛蓄電池。由于閥控式密封鉛蓄電池是貧電解液結(jié)構(gòu),因此其電解液密度比普通鉛蓄電池的密度要高,其密度范圍是1.29~ 1.32kg/L ,而普通富液式電池的密度范圍為1.20~ 1.30kg/L.。
隔膜
閥控式密封鉛蓄電池的隔膜除了滿(mǎn)足作為隔膜材料的- -般要求外,還須有很強(qiáng)的儲(chǔ)液能力才能使電解液處于不流動(dòng)狀態(tài)。目前采用的超細(xì)玻璃纖維隔膜具有儲(chǔ)液能力強(qiáng)和孔隙率高(》90%)的優(yōu)點(diǎn)。它–方面能儲(chǔ)存大量的電解液,另一方面有利于透過(guò)氧氣。這種隔膜中存在著兩種結(jié)構(gòu)的孔: -種是平行于隔膜平面的小孔,能吸儲(chǔ)電解液;另- -種是垂直于隔膜平面的大孔,是氧氣對(duì)流的通道。
電池槽
①電池槽的材料對(duì)于閥控式密封鉛蓄電池來(lái)說(shuō),電池槽的材料除了具有耐腐蝕、耐振動(dòng)和耐高低溫等性能外,還須具有強(qiáng)度高和不易變形的特點(diǎn),并采用特殊的結(jié)構(gòu)。
閥控式密封鉛蓄電池的電池槽材料采用的是強(qiáng)度大而不易發(fā)生變形的合成樹(shù)脂材料。以前曾用過(guò)SAN ,目前主要采用ABS、PP和PVC等材料。
SAN :由聚苯乙烯-丙烯腈聚合而成的樹(shù)脂。這種材料的缺點(diǎn)是水保持和氧氣保持性能都很差,即電池的水蒸氣泄漏和氧氣氣滲漏都很?chē)?yán)重。
ABS :丙烯腈、丁乙烯、苯乙烯的共聚物。其優(yōu)點(diǎn)有硬度大、熱變形溫度高和電阻系數(shù)大。但水蒸氣泄漏嚴(yán)重,僅稍好于SAN材料,而且氧氣滲漏比SAN還嚴(yán)重。
PP :聚丙烯。它是塑料中耐溫高的一種,溫度高達(dá)150°C也不變形,低溫脆化溫度為-10~ -25C。其熔點(diǎn)為164~ 170°C ,擊穿電壓高,介電常數(shù)高達(dá)2.6x 10’V/m ,水蒸氣的保持性能優(yōu)于SAN、ABS及PVC材料。但其氧氣保持能力差、硬度小。
PVC:聚氯乙烯燒結(jié)物。其優(yōu)點(diǎn)有絕緣性能好,硬度大于PP材料,吸水性比較小,氧氣保持能力優(yōu)于上述三種材料,及水保持能力較好(僅次于PP材料)等。其缺點(diǎn)是硬度比較差、熱變形溫度較低。
②電池槽的結(jié)構(gòu)對(duì)于 閥控式密封鉛蓄電池來(lái)說(shuō),由于采用了緊裝配方式以及內(nèi)壓力的原因,所以電池槽采用了加厚的槽壁,并在短側(cè)面上安裝加強(qiáng)筋,以此來(lái)對(duì)抗極板面。上的壓力。此外,電池內(nèi)壁安裝的筋條還可形成氧氣在極群外部的繞行通道,提高氧氣擴(kuò)散到負(fù)極的能力,起到改善電池內(nèi)部氧循環(huán)性能的作用。
固定用閥控式密封鉛蓄電池有單一槽和復(fù)合槽兩種結(jié)構(gòu)。小容量電池采用的是單一槽結(jié)構(gòu),而大容量電池則采用復(fù)合槽結(jié)構(gòu),如容量為1000A.h的電池分成兩格,容量為2000 ~ 3000A.h的電池分為四格。因?yàn)榇笕萘侩姵氐碾姵夭郾陧毤雍癫拍艹惺芫o裝配和內(nèi)壓力所帶來(lái)的壓力, 但槽壁太厚不利于電池散熱,所以須采用多格的復(fù)合槽結(jié)構(gòu)。
池內(nèi)部,以免引起電池的自放電。
安全閥主要有三種結(jié)構(gòu)形式:膠帽式、傘式和膠柱式,如圖5-2所示。安全閥帽罩的材料采用的是耐酸、耐臭氧的橡膠, 如丁苯橡膠、異乙烯乙二烯共聚物、氯丁橡膠等。這三種安全閥的可靠性是:柱式大于傘式和帽式,而傘式大于帽式。
安全閥開(kāi)閉動(dòng)作是在規(guī)定的壓力條件下進(jìn)行的,安全閥開(kāi)啟和關(guān)閉的壓力分別稱(chēng)為開(kāi)閥壓和閉閥壓。開(kāi)閥壓的大小須適中(通常在4~ 70kPa之間) ,開(kāi)閥壓太高易使電池內(nèi)部積聚的氣體壓力過(guò)大,而過(guò)高的內(nèi)壓力會(huì)導(dǎo)致電池外殼膨脹或破裂, 影響電池的安全運(yùn)行;若開(kāi)閥壓太低安全閥開(kāi)啟頻繁,使電池內(nèi)水分損失嚴(yán)重,并因失水而失效。閉閥壓的作用是讓安全閥及時(shí)關(guān)閉,其值大小以接近于開(kāi)閥壓值為好(通常在3 ~ 20kPa之間)。及時(shí)關(guān)閉安全閥是為了防止空氣中的氧氣進(jìn)入電池,以免弓|起電池負(fù)極的自放電。
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