光伏蓄電池的常用術語

發佈日期: 2013 年 01 月 18 日 0:00 | 作者: | 分類: 綠能知識

本文主要內容是光伏蓄電池的常用術語:蓄電池的電壓、蓄電池的容量、放電率、終止電壓、迴圈壽命、電池內阻。

(1)蓄電池的電壓

蓄電池每單格的標稱電壓為2v,實際電壓隨充放電的情況而變化。充電結束時,電壓為2.5~2.7v,以後慢慢地降至2.05v左右的穩定狀態。如用蓄電池作電源,開始放電時電壓很快降至2v左右,以後緩慢下降,保持在1.9~2.0v之間。當放電接近結束時,電壓很快降到1.7v;當電壓低於1.7v時,便不應再放電,否則要損壞極板。停止使用後,蓄電池電壓自己能回升到1.98v.

(2)蓄電池的容量

蓄電池容量(c)的概念:處於完全充電狀態的鉛酸蓄電池在一定放電條件下,放電到規定的終止電壓時所能給出的電量稱為電池容量,以符號c表示。常用單位為安培小時,簡稱安時(a?h)。通常在c的下角處標明放電率,這個跟隨的數字表示該類電池以某種強度的電流放電到設定電壓的時間(h)。如c10表明10h放電率的放電容量,c120表明120h放電率的放電容量。

蓄電池容量分為理論容量、實際容量和額定容量。理論容量是根據活性物質的品質按照法拉第定律計算而得的最高容量值;實際容量是指電池在一定放電條件下所能輸出的電量。由於組成電池時,除電池的主反應外,還有副反應發生,加之其他種種原因,活性物質利用率不可能為100%,因此遠低於理論容量;額定容量國外也稱標稱容量,是按照國家或有關部門頒佈的標準,在電池設計時要求電池在一定的放電條件下(通信電池一般規定在25℃環境下以loh放電率電流放電至終止電壓)應該放出的最低限度的電量值。

影響實際容量的因素主要與電池正、負極活性物質的數量及利用率有關。活性物質利用率主要受放電制度、電極結構、製造工藝影響。使用過程中影響實際容量的是放電率、放電制度、終止電壓和溫度。

(3)放電率

根據蓄電池放電電流的大小,分為時間率和電流率。

放電率是指一定放電條件下,放電至放電終了電壓的時間長短。常用時間率和倍率表示。

時間率(小時率),指的是以一定的電流值放完電池的額定容量所需的時間。

根據iec標準,放電的時間率有20,10,5,3,1,o.5小時率,分別標識為20h.

10h,5h,3h,1h,o.5h等。最常見的有20h、10h小時率。於是,用容量除小時數即得出額定放電電流。也就是說,容量相同而放電率不同的電池,它們的標稱放電電流卻相差甚遠。比如,一個電動自行車用的電池容量10a?h、放電率為2h,寫做10a?h2,它的額定放電電流為10a?h/2h=5a;而一個汽車啟動用的電池容量為54a?h、放電率為20h,寫做54a?h20,它的額定放電電流僅為54a?h/20h=2.7a!換一個角度講,這兩種電池如果分別用5a和2.7a的電流放電,則應該分別能持續2h和20h才下降到設定的電壓。

電池在工作中的電流強度還常常使用倍率(電流率)來表示,寫做nch,指的是放電電流值相當於電池額定容量(a?h)值的倍數。n是一個倍數,c代表容量的安時數,h表示放電率規定的時間(h)。在這裡h的數值僅作為提示相關電池是屬於哪種放電率,所以在具體描述某個時間率的電池時,倍率常常寫成nc的形式而不寫下標。倍數n乘以容量c就等於電流(a)。比如20a?h電池採用0.5c倍率放電,o.5×20=10a.換一個角度舉例:某汽車啟動蓄電池容量54a?h,測得輸出電流為5.4a,那麼它此時的放電倍率nc為(5.4/54)c=0.1c.

(4)終止電壓

終止電壓指電池放電時電壓下降到不宜再放電時(至少能再反復充電使用)的最低工作電壓。為了防止電池不過放電而損害極板,各種標準中在不同放電倍率和溫度下放電時,都規定了電池的終止電壓。後備電源系列電池10h放電率和3h放電率放電的終止電壓為1.80v/單體,1h放電率終止電壓為1.75v/單體。由於鉛酸蓄電池本身的特性,即使放電的終止電壓繼續降低,電池也不會放出太多的容量,但終止電壓過低對電池的損傷極大,尤其當放電達到0v而又不能及時充電時將大大縮短電池的壽命。

對於太陽能用蓄電池,針對不同型號和用途,終止電壓值不是固定不變的,它隨著放電電流的增大而降低,通常,小於10h的小電流放電,終止電壓取值稍高;大於10h的大電流放電,終止電壓取值稍低。

(5)迴圈壽命

蓄電池經歷一次充電和放電,稱為一次迴圈(一個週期)。在一定放電條件下,電池使用至某一容量規定值之前,電池所能承受的迴圈次數,稱為迴圈壽命。後備電源一般採用浮充壽命來衡量電池的使用壽命,例如閥控式密封鉛酸蓄電池的浮充壽命一般在10年以上,但也可採用電池的迴圈壽命來衡量。影響電池迴圈壽命的主要因素是產品的性能和品質,其次是維護工作的品質。對於後備電源,100%放電深度放電,其迴圈壽命一般為100~200次,即電池進行100%容量放電,電池放電到終止電壓為1.8v/單體,迴圈100~200次後,電池放電到終止電壓1.8v,放電容量低於額定容量的80%,此時電池壽命終止。影響蓄電池壽命的因素是綜合因素,不僅是極板的內在因素,例如活性物質的組成、晶型(高溫固化或常溫固化)、極板尺寸和板柵材料結構等,而且也取決於外在因素,如放電倍率和深度、工作使用條件(溫度和壓力等)和使用維護狀況等。

(6)電池內阻

電池的內阻不是常數,在充放電過程中隨時間不斷地變化,因為活性物質的生成、電解液濃度和溫度都在不斷變化。鉛酸蓄電池內阻很小,在小電流放電時可以忽略,但在大電流放電時,電壓降損失可達數百毫伏,必須引起重視。電池內阻有歐姆內阻和極化內阻兩部分。歐姆內阻主要由電極材料、隔膜、電解液、接線柱等構成,也與電池尺寸、結構及裝配因素有關。極化內阻是由電化學極化和濃差極化引起的,是電池放電或充電過程中兩電極進行化學反應時極化產生的內阻。極化電阻除與電池製造工藝、電極結構及活性物質的活性有關外,還與電池工作電流大小和溫度等因素有關。電池內阻嚴重影響電池工作電壓、工作電流和輸出能量,因而內阻愈小的電池性能愈好。

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