标题：铅酸蓄电池
简介
普通蓄电池又称为铅酸蓄电池，它的电极是由铅和铅的氧化物构成，电解液是硫酸的水溶液。主要优点是电压稳定、价格便宜；缺点是比能低(即每公斤蓄电池存储的电能)、使用寿命短和日常维护频繁。老式普通蓄电池一般寿命在2年左右，而且需定期检查电解液的高度并添加蒸馏水。不过随着科技的发展，普通蓄电池的寿命变得更长而且维护也更简单了。
铅酸蓄电池最明显的特征是其顶部有6个可拧开的塑料密封盖，上面还有通气孔。这些密封盖是用来加注、检查电解液和排放气体之用。按照理论上说，铅酸蓄电池需要在每次保养时检查电解液的高度，如果有缺少需添加蒸馏水。但随着蓄电池制造技术的升级，铅酸蓄电池的维护也不再复杂。正常使用，2-3年间铅酸蓄电池都无需添加电解液或蒸馏水。[1]
化学性质
当放电进行时，硫酸溶液的的浓度将不断降低，当溶液的密度降到1.18g/ml 时应停止使用进行充电
充电：2PbSO4+2H2O=PbO2+Pb+2H2SO4（电解池）
放电：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O（原电池）
铅蓄电池(4张)
阳极：PbSO4 + 2H2O－ 2e － === PbO2 + 4H+ + SO42－
阴极：PbSO4 + 2e －=== Pb + SO42－
负极：Pb + SO42－－ 2e － === PbSO4
正极：PbO2 + 4H + SO42－ + 2e －=== PbSO4 + 2H2O
发展现状
历史蓄电池是1859年由普兰特（Plante）发明的，至今已有一百多年的历史。铅酸蓄电池自发明后，在化学电源中一直占有绝对优势。这是因为其价格低廉、原材料易于获得，使用上有充分的可靠性，适用于大电流放电及广泛的环境温度范围等优点。
到20世纪初，铅酸蓄电池历经了许多重大的改进，提高了能量密度、循环寿命、高倍率放电等性能。然而，开口式铅酸蓄电池有两个主要缺点：①充电末期水会分解为氢，氧气体析出，需经常加酸、加水，维护工作繁重；②气体溢出时携带酸雾，腐蚀周围设备，并污染环境，限制了电池的应用。近二十年来，为了解决以上的两个问题，世界各国竞相开发密封铅酸蓄电池，希望实现电池的密封，获得干净的绿色能源。
1912年ThomasEdison发表专利，提出在单体电池的上部空间使用铂丝，在有电流通过时，铂被加热，成为氢、氧化合的催化剂，使析出的H2与O2重新化合，返回电解液中。但该专利未能付诸实现：①铂催化剂很快失效；②气体不是按氢2氧1的化学计量数析出，电池内部仍有气体发生；③存在爆炸的危险。
60年代，美国Gates公司发明铅钙合金，引起了密封铅酸蓄电池开发热，世界各大电池公司投入大量人力物力进行开发。
1969年，美国登月计划实施，密封阀控铅酸蓄电池和镉镍电池被列入月球车用动力电源，最后镉镍电池被采用，但密封铅酸蓄电池技术从此得到发展。
1969-1970年，美国EC公司制造了大约350,000只小型密封铅酸蓄电池，该电池采用玻璃纤维棉隔板，贫液式系统，这是最早的商业用阀控式铅酸蓄电池，但当时尚未认识到其氧再化合原理。
1975年，GatesRutter公司在经过许多年努力并付出高昂代价的情况下，获得了一项D型密封铅酸干电池的发明专利，成为今天VRLA的电池原型。
1979年，GNB公司在购买Gates公司的专利后，又发明了MFX正板栅专利合金，开始大规模宣传并生产大容量吸液式密封免维护铅酸蓄电池。
1984年，VRLA电池在美国和欧洲得到小范围应用。
1987年，随着电信业的飞速发展，VRLA电池在电信部门得到迅速推广使用。
1991年，英国电信部门对正在使用的VRLA电池进行了检查和测试，发现VRLA电池并不象厂商宣传的那样，电池出现了热失控、燃烧和早期容量失效等现象，这引起了电池工业界的广泛讨论，并对VRLA电池的发展前途、容量监测技术、热失控和可靠性表示了疑问，此时，VRLA电池市场占有率还不到富液式电池的50%，原来提到的“密封免推护铅酸电池”名称正式被“VRLA电池”取代，原因是VRLA电池是一种还需要管理的电池，采用“免维护”容易引起误解。
1992年，针对1991年提出的问题，电池专家和生产厂家的技术员纷纷发表文章提出对策和看法，其中DrDaridFeder提出利用测电导的方法对VRLA电池进行监测。I．c．Bearinger从技术方面评述VRLA电池的先进性。这些文章对VRLA电池的发展和推广应用起了很大的促进作用。
1992年，世界上VRLA电池用量在欧洲和美洲都大幅度增加，在亚洲国家电信部门提倡全部采用VRLA电池；1996年VRLA电池基本取代传统的富液式电池，VRLA电池已经得到了广大用户的认可。发展十一五”期间，我国铅酸蓄电池市场规模迅速扩大，产量平均以每年约20%的速度快速增长，总体规模增长了2倍，由2005年的约7000万多KVAh上升至2010年的14416.68万KVAh。 
2011年，我国铅酸蓄电池行业产销规模均有所扩大，利润及销售利润均大幅上升，行业经营效益较好。2011年我国铅酸蓄电池行业的资产总额为880.91亿元，同比增长39.35%;实现销售收入965.15亿元，同比增长32.40%;实现利润总额57.20亿元，同比增长10.81%。
与此同时，铅酸蓄电池技术经过多年发展，其比能量、循环寿命、高低温适应性等问题已有所突破。目前我国正逐渐缩小与国际领先技术的差距，在部分核心技术方面已达到国际水平，并且越来越多地进入国际市场。
随着铅酸蓄电池行业竞争的不断加剧，大型铅酸蓄电池生产企业间并购整合与资本运作日趋频繁，国内优秀的铅酸蓄电池生产企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究。正因为如此，一大批国内优秀的铅酸蓄电池品牌迅速崛起，逐渐成为铅酸蓄电池行业中的翘楚！
电池分类
法国人普兰特（G.Plante）于1859年发明铅酸蓄电池，已经历了近150年的发展历程，铅酸蓄电池在理论研究方面，在产品种类及品种、产品电气性能等方面都得到了长足的进步，不论是在交通、通信、电力、军事还是在航海、航空各个经济领域，铅酸蓄电池都起到了不可缺少的重要作用。结构与用途区别⑴ 起动用铅酸蓄电池；  铅酸蓄电池结构图⑵ 动力用铅酸蓄电池；
⑶ 固定型阀控密封式铅酸蓄电池；
⑷ 其它类，包括小型阀控密封式铅酸蓄电池，矿灯用铅酸蓄电池等。制造方法浇铸板栅和拉网板栅以及铅布板栅等在维护方面全免维护、少维护、干荷电等在焊接方面铸焊和手工焊等常用分类我们常用的铅酸蓄电池主要分为三类，分别为普通蓄电池、干荷蓄电池和免维护蓄电池三种。
1）普通蓄电池；普通蓄电池的极板是由铅和铅的氧化物构成，电解液是硫酸的水溶液。它的主要优点是电压稳定、价格便宜；缺点是比能低（即每公斤蓄电池存储的电能）、使用寿命短和日常维护频繁。
2）干荷蓄电池：它的全称是干式荷电铅酸蓄电池，它的主要特点是负极板有较高的储电能力，在完全干燥状态下，能在两年内保存所得到的电量，使用时，只需加入电解液，等过20—30分钟就可使用。
3）免维护蓄电池：免维护蓄电池由于自身结构上的优势，电解液的消耗量非常小，在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。它还具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点。使用寿命一般为普通蓄电池的两倍。市场上的免维护蓄电池也有两种：第一种在购买时一次性加电解液以后使用中不需要维护（添加补充液）；另一种是电池本身出厂时就已经加好电解液并封死，用户根本就不能加补充液.
铅酸电池有2伏，4伏，6伏，8伏，12伏，24伏等系列，容量从200毫安时到3000安时。VRLA电池是基于AGM（吸液玻璃纤维板）技术和钙栅板的可充电电池，具有优越的大电流放电特性和超长的使用寿命。它在使用中不需加水。
VRLA电池用途广泛，可用在电动工具，应急灯，UPS，电动轮椅，计算机和通讯设备等方面。
主要特性
安全密封
在正常操作中，电解液不会从电池的端子或外壳中泄露出。
没有自由酸
特殊的吸液隔板将酸保持在内，电池内部没有自由酸液，因此电池可放置在任意位置。
泄气系统
电池内压超出正常水平后，VRLA(Valve-Regulated Lead Acid Battery即“阀控式密封铅酸蓄电池”的缩写）电池会放出多余气体并自动重新密封，保证电池内没有多余气体。
维护简单
由于独一无二的气体复合系统使产生的气体转化成水，在使用VRLA(Valve-Regulated Lead Acid Battery即“阀控式密封铅酸蓄电池”的缩写）电池的过程中不需要加水。
使用寿命长
采用了有抗腐蚀结构的铅钙合金栏板VRLA(Valve-Regulated Lead Acid Battery即“阀控式密封铅酸蓄电池”的缩写）电池可浮充使用10-15年。
质量稳定，可靠性高
采用先进的生产工艺和严格的质量控制系统，VRLA(Valve-Regulated Lead Acid Battery即“阀控式密封铅酸蓄电池”的缩写）电池的质量稳定，性能可靠。电压、容量和密封在线上进行100%检验。
铅酸蓄电池生产工艺
配合金--铸板栅--涂片(之前应有制铅粉--和膏过程)--固化、干燥--分片打磨--配组--包片--极群焊接--装壳--上盖密封--端子焊接--入槽--注酸---化成--清洗--入库---包装发货
产品应用
备用电源
*电信
*太阳能系统
*电子开关系统
*通讯设备：基站，PBX，CATV,WLL,ONU,STB，无绳电话等
*后备电源：UPS,ECR，电脑后备系统，sequence，etc
*紧急设备：应急灯，手电筒，火警盗警，防火闸
主电源
*通讯设备：收发器
*电力控制机车：采集车，自动运输车，电动轮椅，清洁机器人，电动车等
*机械工具启动器：剪草机，hedge trimmers，无绳电钻，电动起子，电动雪橇，等等
*工业设备/仪器
*摄像：闪光灯，VTR/VCR，电影灯等
其它便携式设备，等等
产品结构
VRLA电池是这样设计的：在电池中，一部分数量的电解液被吸收在极片和隔板中，以此增加负极吸氧能力，阻止电解液损耗，使电池能够实现密封。
VRLA电池结构
Parts组件
材料
作用
正极
正极为铅-锑-钙合金栏板，内含氧化铅为活性物质
保证足够的容量
间使用中保持蓄电池容量，减小自放电长时
负极
负极为铅-锑-钙合金栏板，内含海绵状纤维活性物质
同上
隔板
先进的多微孔AGM隔板保持电解液，防止正极与负极短路。隔板采用无纺超细玻璃纤维，在硫酸中化学性能稳定。多孔结构有助于保持活性物质反应所需的电解液
防止正负极短路
保持电解液
防止活性物质从电极表面脱落
电解液
在电池的电化学反应中，硫酸作为电解液传导离子
使电子能在电池正负极活性物质间转移
外壳和盖子
在没有特别说明下，外壳和盖子为ABS树脂
提供电池正负极组合栏板放置的空间
具有足够的机械强度可承受电池内部压力
安全阀
材质为具有优质耐酸和抗老化的合成橡胶。帽状阀中有氯丁二烯橡胶制成的单通道排气阀
电池内压高于正常压力时释放气体，保持压力正常
阻止氧气进入
端子
根据电池的不同，正负极端子可为连接片、棒状、螺柱或引出线。端子的密封为可靠的粘结剂密封。
密封件的颜色：红色为正极，黑色为负极
密封端子有助于大电流放电和长的使用寿命
电极中的电化学反应
阀控铅酸电池的电化学反应式如下所示。充电是将外部直流电源连在蓄电池上进行充电，使电能转化成化学能储存起来。放电是电能从电池中释放出来去驱动外部设备。
当VRLA蓄电池充电将达到顶点时，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，气体会从蓄电池中溢出，造成电解液减少，需不定时加水。
另一方面，充电末期或过充条件下，充电能量被用来分解水，正极产生的氧气与负极的海绵状铅反应，使负极的一部分处于未充满状态，拟制负极氢气的产生。
环境使用
⑴ 避免将电池与金属容器直接接触，应采用防酸和阻热材料，否则会引起冒烟或燃烧。
⑵使用指定的充电器在指定的条件下充电，否则可能会引起电池过热、放气、泄露、燃烧或破裂。
⑶不要将电池安装在密封的设备里，否则可能会使设备浦破裂。
⑷将电池使用在医护设备中时，请安装主电源外的后备电源，否则主电源失效会引起伤害。
⑸将电池放在远离能产生火花设备的地方，否则火花可能会引起电池冒烟或破裂。
⑹不要将电池放在热源附近（如变压器），否则会引起电池过热、泄漏、燃烧或破裂。
⑺应用中电池数目超过一只时，请确保电池间连接无误，且与充电器或负载连接无误，否则会引起电池破裂、燃烧或电池损害，某些情况下还会伤人。
⑻特别注意别让电池砸在脚上。
⑼电池的指定使用范围如下。超出此范围可能会引起电池损害。
电池的正常操作范围为：77.F（25℃）
电池放电后（装在设备中）：5.F到122.F(-15℃到50℃）
充电后：32.F到104.F(0℃到40℃）
储存中：5.F到104.F（-15℃到40℃）
⑽不要将装在机车上的电池放在高温下、直射阳光中、火炉或火前，否则可能会造成电池泄漏、起火或破裂。
⑾不要在充满灰尘的地方使用电池，可能会引起电池短路。在多尘环境中使用电池时，应定期检查电池。
安装调试
⑴ 使用带有绝缘套的工具如钳子等。使用不绝缘的工具会造成电池短路、发热或燃烧，损害电池。
⑵ 不要将电池放置在密闭的房间或近火源的地方，否则可能会由于电池释放的氢气造成爆炸或起火。
⑶ 不要用稀释剂、汽油、煤油或合成液去清洁电池。使用上述材料会导致电池外壳破裂泄漏或起火。
⑷ 当处理45伏或更高电压的电池时，要采取安全措施带上绝缘橡皮手套，否则可能会遭到电击。
⑸ 不要将电池放在可能被水淹的地方。如果电池浸在水中，它可能会燃烧或电击伤人。
⑹ 拆卸电池时请缓慢处理。不要使电池破裂、泄漏。
⑺ 将电池装在设备上时，应尽量将它装在设备的最下面，以便检查、保养和更换。
⑻ 电池充电时不要搬动电池。不要低估电池的重量，不细心的处理可能会对操作者造成伤害。
⑼ 不要用能产生静电的材料覆盖电池。静电会引发起火或爆炸。
⑽在电池端子、连接片上使用绝缘盖，以防电击伤人。
⑾电池的安装和维护需要合格的专人进行。不熟练的人进行那样的操作可能会造成危险。
使用前注意事项
⑴ 确保在电池和设备之间和周围进行充分的绝缘措施。不充分的绝缘措施可能引起电击、短路发热、冒烟或燃烧。
⑵ 充电应用充电器，直接连在直流电源可能会引起电池泄漏、发热或燃烧。
⑶ 由于自放电，电池容量会缓慢减少。在储存长时间后使用前，请重新对电池充电。
注意事项
使用环境与安全
⒈铅酸蓄电池使用在自然通风良好，环境温度最好在25±10℃的工作场所。
⒉铅酸蓄电池在这些条件下使用将十分安全：导电连接良好，不严重过充，热源不直接辐射，保持自然通风。
安装注意事项
⒈蓄电池应离开热源和易产生火花的地方，其安全距离应大于0.5m。
⒉蓄电池应避免阳光直射，不能置于大量放射性、红外线辐射、紫外线辐射、有机溶剂气体和腐蚀气体的环境中。
⒊安装地面应有足够的承载能力。
⒋由于电池组件电压较高，存在电击危险，因此在装卸导电连接条时应使用绝缘工具，安装或搬运电池时应戴绝缘手套、围裙和防护眼镜。电池在安装搬运过程中，只能使用非金属吊带，不能使用钢丝绳等。5.脏污的连接条或不紧密的连接均可引起电池打火，甚至损坏电池组，因此安装时应仔细检查并清除连接条上的脏污，拧紧连接条。
⒍不同容量、不同性能的蓄电池不能互连使用，安装末端连接件和导通电池系统前，应认真检查电池系统的总电压和正、负极，以保证安装正确。
⒎电池外壳，不能使用有机溶剂清洗，不能使用二氧化碳灭火器扑灭电池火灾，可用四氯化碳之类的灭火器具。
⒏蓄电池与充电器或负载连接时，电路开关应位于“断开”位置，并保证连接正确：蓄电池的正极与充电器的正极连接，负极与负极连接。
运输、储存 
⒈ 由于有的电池重量较重，必需注意运输工具的选用，严禁翻滚和摔掷有包装箱的电池组。
⒉搬运电池时不要触动极柱和安全阀。
⒊蓄电池为带液荷电出厂，运输中应防止电池短路。
⒋电池在安装前可在0～35℃的环境下存放，但存放不能超过六个月，超过六个月储存期的电池应充电维护，存放地点应清洁、通风、干燥。
使用与注意事项 
⒈ 蓄电池荷电出厂，从出厂到安装使用，电池容量会受到不同程度的损失，若时间较长，在投入使用前应进行补充充电。如果蓄电池储存期不超过一年，在恒压2.27V/只的条件下充电5天。如果蓄电池储存期为1～2年，在恒压2.33V/只条件下充电5天。
⒉蓄电池浮充使用时，应保证每个单体电池的浮充电压值为2.25～2.30V，如果浮充电压高于或低于这一范围，则将会减少电池容量或寿命。
⒊当蓄电池浮充运行时，蓄电池单体电池电压不应低于2.20V，如单体电压低于2.20V，则需进行均衡充电。均衡充电的方法为：充电电压2.35V/只，充电时间12小时。
⒋蓄电池循环使用时，在放电后采用恒压限流充电。充电电压为2.35～2.45V/只，最大电流不大于0.25C10 具体充电方法为：先用不大于上述最大电流值的电流进行恒流充电，待充电到单体平均电 压升到2.35～2.45V时改用平均单体电压为2.35～2.45V恒压充电，直到充电结束。
⒌电池循环使用时充电完全的标志： 
在上述限流恒压条件下进行充电，其充足电的标志，可以在以下两条中任选一条作为判断依据： 
⑴充电时间18～24小时（非深放电时间可短）。
⑵充电末期连续三小时充电电流值不变化。
⑶ 恒压2.35～2.45V充电的电压值，是环境温度为25℃的规定值。当环境温度高于25℃时，充电电压要相应降低，防止造成过充电。当环境温度低于25℃时，充电电压应提高，以防止充电不足。通常降低或提高的幅度为每变化1℃每个单体增减0.005V。
⒍蓄电池放电后应立即再充电，若放电后的蓄电池搁置时间太长，即使再充电也不能恢复其原容量。
⒎电池使用时，务必拧紧接线端子的螺栓，以免引起火花及接触不良。
电池运行检查和记录
⒈电池投入运行后，应至少每季测量浮充电压和开路电压一次，并作记录：每个单体电池浮充电压或开路电压值；
⒉蓄电池系统的端电压（总压）； 
⒊环境温度。
⒋每年应检查一次连接导线是否有松动和腐蚀污染现象，松动的导线必须及时拧紧，腐蚀污染的接头应及时作清洁处理。
⒌运行中，如发现以下异常情况，应及时查找故障原因，并更换故障的蓄电池：
⒍电压异常；
⒎物理性损伤（壳、盖有裂纹或变形）； 　
⒏电池液泄漏；
⒐温度异常。
放电剩余
电量计算
大多数使用VRLA的场合都需要在放电过程中得知剩余电量信息，此信息可能用百分比或剩余工作时间等方式表示。在蓄电池电量耗尽前需要完成某些操作，关停设备或启动其它发电设备。完全充电后的VRLA的放电剩余电量与电池的劣化程度有关，还与放电的电源大小、温度相关，尤其是在高倍率下。
与SOC相关的研究主要集中在电动汽车（EV-Electrical Vehicle）的“油料表”（Gauge），它必 须准确指示剩余电量，以便及时充电，而EV的变电流使用方式和刹车电量回授的影响使得SOC的计算更为复杂。
SOC计算方法有以下几种。
（1） 电压—电量对应
世界最大的电池电量仪表制造商CURTIS公司的产品，部分使用电压—电量对应方法。
（2） 安时积分法
针对电动汽车的电池使用特点，研究了计算补偿系数的电量计量方法。
（3） Peukert定律
一种计算在不同电流和温度下放电容量的方法，其系数的确定较为困难。对于劣化到一定程度的电池，该定律是否仍然有效，还没有相关证实。
（4） 阻抗分析
Kenneth Bundy等人进行了通过阻抗谱数据的分析预测镍氢(Ni/MH)电池的SOC，获得了最大误差为7%的预测效果；Alvin J.Salkind等采用模糊逻辑算法，分析3个不同频点的阻抗虚部预测Li/SO2和Ni/MH电池的SOC亦获得5%的准确度。
（5） 复合技术
部分研究是采用以上几种方法的复合。
由于备用方式与循环深度放电使用方式存在本质的区别，如何计算备用方式的SOC受劣化程度的影响仍是难题。[2]