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2022-12-19 点击量:1412次
1.隔板综述
隔板是蓄电池的重要组成,不属于活性物质。在某些情况下甚至于起着决定性的用途。其本身材料为电子绝缘体,而其多孔性使其具有离子导电性。隔板的电阻是隔板的重要性能,它由隔板的厚度、孔率、孔的曲折程度决定,对蓄电池高倍率放电的容量和端电压水平具有重要影响;隔板在硫酸中的稳定性直接影响蓄电池的寿命;隔板的弹性可延缓正极活性物质的脱落;隔板孔径大小影响着铅枝晶短路程度。
由于隔板对蓄电池性能多方面的用途,隔板发展的每次质量的提高,无不伴随着蓄电池性能的提高。隔板的重要用途是防止正、负极短路,但又不能使电池内阻明显新增。因此,隔板应是多孔质的,允许电解液自由扩散和离子迁移,并具有比较小的电阻。当活性物质有些脱落时,不得通过细孔而达到对面极板,即孔径要小,孔数要多,其间隙的总面积要大;此外,还要求机械强度好,耐酸腐蚀,耐氧化,以及不析出对极板有害的物质。
20世纪50年代起动用蓄电池重要用木隔板,由于必须在湿润的条件下使用,造成负极板易氧化,初充电时间长,也无法用于干荷式蓄电池。尤其是木隔板在硫酸中不耐氧化腐蚀,致使蓄电池寿命短。为了提高蓄电池寿命,提出木隔板与玻璃丝棉并用隔板,使蓄电池寿命成倍地新增,但电池内阻新增,对电池容量、起动放电有不利影响,还能满足当时的标准要求。
20世纪60年代中期,出现了微孔橡胶隔板,由于它具有较好的耐酸性和耐氧化腐蚀性,明显地提高了蓄电池寿命。并促进蓄电池结构改进,减小了极板中心距离,使蓄电池起动放电性能和体积比能量有较大的提高。正因为微孔橡胶隔板的优良性能,从20世纪70年代至90年代初期,在蓄电池待业中占统治地位。微孔橡胶隔板的缺点是:被电解液浸渍的速度较慢,除热带地区外,缺乏资源,制造工艺较复杂,成本价格贵。另外,不易制成较薄的成品(厚度在1mm以下就困难)在微孔橡胶隔板生产的同时,还出现了烧结式PVC隔板以及后来相继出现的软质聚氧氯乙烯隔板,该种隔板同橡胶隔板相差不大,但在80年代很畅销。
从1993年,由于微孔橡胶隔板成本提高,因而形成PVC隔板供不应求的局面。20世纪90年代相继出现PP(聚丙烯)隔板、PE(聚乙烯)隔板和超细玻璃纤维隔板(商品各为10-G)及其它们的复合隔板。也曾出现纤维纸隔板,其电阻、孔率方面均较好,但耐腐蚀和机械强度较差,孔径也较大,因此未能大批量使用。目前国际上,特别是美国、西欧汽车型蓄电池大量使用的是聚乙烯袋式隔板。PE隔板具有较小的孔径,极低的电阻和极薄的基底,易于做成袋式,适用于蓄电池的持续化生产。但是目前国内尚未国产化大批生产,与此隔板相适应的装配线(包括配组机)也有限,所以使用尚不普遍;PP隔板和10-G逐渐为汽车型蓄电池厂家所接受。密闭阀控式铅酸蓄电池重要是在用AGM(吸附式玻璃纤维隔板),以下我们重要介绍一下AGM隔板.
3.超细玻璃纤维隔板的结构和特性
此种隔板由不含任何有机粘结剂的直径为0.5~4um的超细玻璃纤维所组成。经抄纸法制成非压缩玻璃纤维纸,其结构为多层毡状,由无序排列的玻璃纤维形成相对小而高曲径的自由通道。该隔板在许多方面具备了明显优于普通电池隔板的性能。总的来说,它具有以下重要特性:
I.吸液量高,吸液速度快,亲水性好,吸收并保持着电池额定容量所需的电解液,并在整个寿命期间保持其高的吸液率;
II.表面积大,孔隙率高。只要电液贫乏就可以保证正极生成的氧气通过隔板扩散到负极,与负极上的海绵铅结合;
III.孔径小,可以有效地防止电池短路和枝晶穿透;
IV.化学纯度高,有害杂质少;
V.有非常好的耐酸性和抗氧化性;
VI.电阻率低。
4.影响超细超细玻璃纤维隔板性能的重要因素
I.超细玻璃纤维化学组成的影响
玻璃棉化学成分是影响隔板性能的一个关键因素,它直接影响隔板的化学性能。
II.超细玻璃纤维棉直径和长度的影响
超细玻璃纤维直径越小,表面积大,湿润性高,因此吸液速率大,隔板的孔径也小,抵抗枝晶穿透能力强,但其电阻值将相应升高,因此必须选择一个最佳的组合。玻璃纤维棉的长度也影响隔板的性能。棉长,纤维不易分散而发生絮聚,使得隔板不均匀;棉短,隔板均匀性能得到改善,但强度低因此也应该选择一个最佳的长度范围。
III.超细玻璃纤维棉中有害杂质的影响
玻璃纤维棉中的杂质对隔板的性能有着直接的影响。玻璃纤维棉中存在铁、铜、镍等金属或金属离子将新增电池的自放电和析气量。因此必须选择有害杂质少的原料,才能确保隔板具有好的性能。
5.隔板对电池性能影响
隔板的好坏将直接影响到电池的容量、充放循环寿命及自放电等性能。电池的剖析结果表明,影响电池循环寿命较低的重要原因是由于质量差的隔膜孔径比较大,孔径分布和厚薄又不均匀,所以随着充放电的进行,正极铅粉逐渐有少量地透过隔板到负极一边,而负极铅枝晶有可能穿透隔板,最后造成电池慢性短路,所以随着充放电的进行,电池的容量逐渐下降而失效。从寿命终止后电池解剖可以看到,隔板靠负极一边变红棕色,说明已有少量铅粉透过隔板。⑶电池在存放、运输、安装过程中,会因自放电而失去部分容量。因此,在安装后投入使用前,应根据电池的开路电压判断电池的剩余容量,然后采用不同的方法对蓄电池进行补充充电。对备用搁置的蓄电池,每3个月应进行一次补充充电。可以通过测量电池开路电压来判断电池的好坏。以12V电池为例,若开路电压高于12.5V,则表示电池储能还有80%以上,若开路电压低于12.5V,则应该立刻进行补充充电。若开路电压低于12V,则表示电池存储电能不到20%,电池不堪使用。
⑷电池充放电电流一般以C来表示,C的实际值与电池容量有关。例如,100AH的电池,C=100A。松下铅酸免维护电池的最佳充电电流为0.1C左右,充电电流不能大于0.3C。充电电流过大或过小都会影响电池的使用寿命。放电电流一般要求在0.05C~3C之间,UPS在正常使用中都能满足此要求,但也要防止意外情况的发生,如电池短路等。
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