鹼性蓄電池

鹼性蓄電池，即電解液是鹼性溶液的一種蓄電池。

鹼性蓄電池具有體積小，機械強度高、工作電壓平穩、能大電流放電、使用壽命長和宜於攜帶等特點。

基本介紹

  • 中文名：鹼性蓄電池
  • 外文名：Alkaline Secondary battery 
  • 性質：電解液是鹼性溶液的一種蓄電池
  • 特點：體積小，機械強度高
簡介,工作原理,分類,蓄電池的工作方式,充放制工作方式,定期浮充制工作方式,連續浮充制工作方式,充放電方法,套用與特點,

簡介

以氫氧化鈉、氫氧化鉀溶液作電介質的蓄電池。 一般用於通信、電子計算機、小功率電子儀器作直流 電源;也適用於變、配電所繼電保護、斷路器分合閘 和信號迴路的直流電源。

工作原理

鹼性蓄電池是以KOH或NaOH為電解液的蓄電池，主要有鐵鎳、鎘鎳、鋅銀、鎘銀、鋅鎳蓄電池等。在鹼性蓄電池中，如用氫氧化鎳[Ni (OH)3] 作正極板，用鐵 (Fe) 作負極板，叫做鐵鎳蓄電池; 如用鎘 (Cd) 作負極板的叫做鎘鎳蓄電池。
鎘鎳蓄電池由塑膠外殼、正負極板、隔膜、頂蓋、氣塞帽以及電解液等組成。與鉛酸蓄電池比較，鎘鎳蓄 電池放電電壓平穩、體積小、壽命長、機械強度高，維護方便，占地面積小，當前已逐漸在中小容量的變電站里推廣使用。
以鎘鎳蓄電池為例，鹼性蓄電池的工作原理是：
蓄電池極板的活性物質在充電後，正極板為氫氧化鎳〔Ni（OH）3〕，負極板為金屬鎘（Cd）；而放電終止時，正極板轉變為氫氧化亞鎳〔Ni(OH2)〕，負極板轉變為氫氧化鎘〔Cd(OH)2〕，電解液多選用氫氧化鉀（KOH）溶液。

分類

常見的有圓柱密封式GNY型和長方形燒結式GNG型兩種。GNY型鎘鎳蓄電池的容量較小，見表 1，用於變電站跳合閘操作時常感容量不足。GNG型鎘鎳蓄電池容量較大，見表2，在變電站的 直流作業系統中用得較多。
表1 圓柱密封鎘鎳蓄電池技術數據
型 號
額定電壓
(V)
額定容量
(A·h)
充 電
5h放電率
外形尺寸(mm)
電流
(mA)
時間(h)
電流
(mA)
終止電壓
(V)
外徑
高
GNY0.15
1.25
0.15
15
14
30
1.0
12
30
GNY0.25
0.25
25
14
50
14
30
GNY0.5
0.5
50
14
100
14
50
GNY1.0
1.0
200
7
200
20.5
50
GNY1.5
1.5
300
7
300
26
50
GNY3.0
3.0
600
7
600
34
61.5
GNY3.5
3.5
350
14
700
34
61
GNY5.0
5.0
1 000
7
1 000
34
91
GNY6.0
6.0
600
14
1 200
34
91
表2 燒結式鎘鎳蓄電池技術數據
型 號
額定電壓
(V)
額定容量
(A·h)
4h充電率
4h放電率
1h放電率
放電終壓
(V)
電流
(A)
時間
(h)
電流
(A)
時間
(h)
電流
(A)
時間
(min)
GNG5-(2)
1.20
5
1.25
7
1.25
≥4
5
≥54
0.9
GNG10-(2)
10
2.5
7
2.5
≥4
10
≥54
0.9
GNG20-(3)
20
5
6
5
≥4
20
≥54
0.9
GNG35-(2)
1.2
35
9
6
9
≥4
35
≥54
0.9
型 號
外形尺寸(mm)
長
寬
高
GNG5-(2)
55.4
24
123
GNG10-(2)
80
24
155
GNG20-(3)
81
32.5
242
GNG35-(2)
81
42
263

蓄電池的工作方式

蓄電池的工作方式，實際上就是蓄電池工作期間進行充電和放電的方式。蓄電池採取什麼樣的方式向負載 供電，又以什麼樣的方式補充放掉的電能，是要根據蓄電池的具體用途、充電電源(城市電網)等情況而定的， 現將蓄電池的幾種工作方式分述如下。

充放制工作方式

這種方式是由甲、乙兩組蓄電池輪換進行工作，即一組放電時，另一組進行充電，充完電後作為備用，兩 組電池充電和放電交替循環使用。
這種工作方式適用於城市電網不可靠、不穩定的場合。其優點是供電質量高，安全可靠。

定期浮充制工作方式

定期浮充制又稱半浮充制，是定期地用整流設備和電池並聯供電的一種工作方式，即在部分時間裡由整流 設備與蓄電池並聯供電。就這樣在向負載供電的同時，整流設備對蓄電池進行小電流充電，作為補充電池已放 出的容量和自放電的消耗; 在另一部分時間裡則由蓄電池單獨供電。
這種工作方式適宜於蓄電池容量小或負載變化較大的場合。當負載小時，由蓄電池單獨供電、負載大時用 浮充供電。

連續浮充制工作方式

這是整流設備與蓄電池持續並聯供電(連續浮充供電)的一種工作方式。在浮充過程中，負載電流全部由 整流設備供給，並且還對蓄電池作補充充電，而蓄電池只起著平滑濾波的作用。只有當市電停電或整流設備發 生故障時，才由蓄電池對負載供電。
這種工作方式適宜於城市電網供電可靠、電壓又穩定的場合。其優點是蓄電池的容量可以減小;使用壽命 長;因直流電能直接由整流設備輸出，而不經過蓄電池的轉換，所以電源設備的效率高;維護工作簡單。缺點 是輸出直流中含有一定的脈動成分。
不論哪一種工作方式，要保證蓄電池處於良好狀態，延長使用年限，做好日常維護是一個重要環節。不同 工作方式的蓄電池，維護時各有重點，要分別對待之。

充放電方法

①鉛酸蓄電池的充、放電方法列於表3，充電電流與充電量見表4。
表3 鉛酸蓄電池的充放電方法
項 目
內 容
初充電
新裝或大修後的蓄電池第一次充電叫做初充電，具體方法如下
1.注入電解液2～4h後，溫度低於35℃時才能充電。充電時，電解液溫度不允許超過40℃，如果
溫度達到35℃以上時，應將充電電流減半。如溫度繼續上升至40℃時，應停止充電，待液溫下降到35℃
以下時再繼續進行充電。充電電流按表4中初充電的第一階段電流控制
2.當單體蓄電池的電壓上升到2.4V時，改用第二階段電流充電
3.當單體蓄電池的電壓上升到2.4V以上，充入電量達到表4的要求，且電壓、比重在3h內
穩定，電極上析出大量氣體，即使停電1h再充電仍能立刻析出大量氣體，則充電完成
正常充電
對已經放過電的蓄電池充電，按表4中正常充電的電流分兩階段充電，其要求和判斷與初充電
相同
均衡充電
鉛酸蓄電池在運行中往往因為長期充電不足、過放電或其他一些原因，使極板出現硫化現象，致使
充電時電壓和比重不易上升。為使蓄電池運行良好，須進行均衡充電
1.為使各個電池都能達到額定容量，防止產生“落後電池”，進行均衡充電，正常使用的蓄電池，每
月進行一次
2.經常充電不足或過量放電以及放電後未即時充電的蓄電池要進行均衡充電
3.均衡充電的方法是：用5～20h率放電後再正常充電，1h後用初充電第二階段的充電電流值充電，
到發生大量氣泡時放置1h。如此反覆充電，直至一充電即發生大量氣泡，且比重及電壓穩定為止
浮充電
1.將蓄電池組與電源線路並接到負載電路上，部分時間負荷由蓄電池供電，部分時間負荷由電源供
電，並對蓄電池浮充，這稱半浮充
2.正常情況下負荷由電源供電，同時電源對蓄電池浮充稱全浮充。如果電源一旦中斷蓄電池可立即
向負荷供電
3.全浮充補充的電流值近似為(C/1 200C～C/800C)A，C為額定容量，電壓為2.1～2.2V
快速充電
用比C/10大得多的電流，例如C/5～C/2進行充電，在短時間完成充電稱快速充電
放電率
適當的放電率可提高電極活性物質的利用率，增加放電容量，一般以20、10、5h率放出的額定容量
作為蓄電池的容量標誌。不希望過放電，以免引起電極板的彎曲，活性物質的脫落
電解液調整
往電解液中補充蒸餾水，使充電後的電解液比重在20℃時小於1.300。為防止硫酸鹽化形成鈍態膜，
阻礙電化學反應，顯著減小容量，用20h率以下的小電流進行長時間的充電予以解決
表4 鉛酸蓄電池的充電電流與充電量
充電方式
蓄電池類別
初 充 電
正 常 充 電
第一階段電流(A)
第二階段電流(A)
充電電量/額定電量
第一階段電流(A)
第二階段電流(A)
充電電量/額定電量
固定鉛酸電
池、防酸式
0.08C10
0.04C10
5～7
0.1C10
0.05C10
1.2～1.4
②鐵鎳、鎘鎳蓄電池的充放電制如表5所示。
表5 鐵鎳、鎘鎳蓄電池的充放電制
充放電方法
電 流(A)
時 間(h)
終止電壓(V)
1h率放電
C
1
0.5
2h率放電
C/2
2
0.7
3h率放電
C/3
3
0.8
5h率放電
C/5
5
1.0
8h率放電
C/8
8
1.1
10h率放電
C/10
10
1.1
20h率放電
C/20
20
1.15
正常充電
C/4
7
過充電
C/4
9
快速充電
C/2
4
浮充電
不定
不定
註： 表中的C為蓄電池的額定容量 (Ah)。

套用與特點

可用作儀器儀表、自動控制、移動的通信設備等電子設備的直流電源；也可作為反壓電池使用。
由於其極板活性物質材料不同，可分為鋅銀蓄電池、鐵鎳蓄電池、鎘鎳蓄電池等系列。
與同容量的鉛蓄電池相比，其體積小，壽命長，能大電流放電，但成本較高。

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