管状凝胶电池

什么是管状凝胶电池?

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管状凝胶电池

There are distinct advantages of lead-acid battery technology compared to lithium-ion battery & other electrochemical systems. Affordability, reliability, recyclability and safety are key issues in choosing the right battery for a particular application and lead-acid batteries will score highly in these categories. There is, however, a drawback when using conventional flooded lead-acid batteries for deep cycle applications. This is the maintenance required in topping up the batteries due to water loss by gassing. In many applications, like in traction battery applications, there is a need to completely recharge a battery in a limited time frame.

This normally will require higher voltages which in turn leads to the breakdown and loss of water from the electrolyte through gassing. These flooded lead-acid batteries will require topping up with water, creating inconvenience and costs and in large installations which often requires expensive extraction equipment. There are also other disadvantages, particularly with transport, storage and disposal. The liquid acid in the lead-acid battery is classified as a hazardous material for transport. Whilst this is not considered a problem within the industry, which operates using safe and proven procedures, it is much better to immobilise the acid to prevent spillages.

管状凝胶电池 - 酸是如何固定的

酸固定化的一个幸运后果是,它创造了重新组合氢气和氧气的能力,这些氢气和氧气是在充电时电池内部水分解产生的。 酸固定有两种主要方法:

  • 使用吸收玻璃垫,将酸放在称为 AGM VRLA 电池和
  • 另一种,加入细硅粉,使凝胶,如在管状凝胶电池

这两种方法虽然大相径庭,但实现了固定化的目标。

They also provide the added benefit of recombining the gases released on charge to reform water, thereby removing the need for the water-addition maintenance procedures mentioned earlier for flooded lead-acid batteries. Out of these two methods, the use of silica-gelled electrolyte is universally recognised as the best solution for deep discharge tubular gel battery designs. There are two main reasons for this: the first is that the use of gelled electrolyte allows a tubular positive plate to be used, which is recognised as providing the best deep cycle properties for lead-acid batteries. The second reason is that the stratification of acid associated with deep discharges and limited-voltage recharging without gassing is avoided, in tubular gel battery.

管状凝胶电池 - 主要优点

These are significant advantages if you have deep cycle requirements as in solar battery applications. The use of tubular plate batteries provides the most robust lead-acid tubular gel battery design with the highest deep cycle capability of all lead-acid designs. The resistance to stratification, in tubular gel battery is of great benefit in many applications which operate at partial state of charge (PSoC) such as standby power, UPS and Solar Energy clean environment markets.

管状凝胶电池的主要优点是无需为电池进行充电。 那么,为什么缺乏充值,这样的优势呢? 您必须考虑在难以访问的偏远地区维护铅酸电池的问题。 在被淹没的电池中,如果你忘记用水来充水,它们可能会干涸和失效。 定期或每季度访问一次,维护这些被淹没的电池的成本可能非常高。 对于企业来说,这会使安装不经济。

管状凝胶电池 - 免维护

这种昂贵的硬币的另一面是维护,特别是在商业环境中,设备可靠性是提供可靠和定期服务的关键。 如果为基本设备供电的电池因缺乏维护而出现故障,对信誉和声誉的影响可能相当大。 对于私人用户来说,这同样令人沮丧。 例如,有时必须使用已安装的电池并获得蒸馏水并非易事,更不用说保存可能保修索赔的日志和记录了。 当然,在有些情况下,我们只是非常忙碌,访问和维护电池可能是一次非常浪费时间的练习。

凝胶电池的管状板
凝胶电池的管状板
微特克斯凝胶电池
微特克斯凝胶电池

There are also those clean environments where charging batteries can produce damaging or even explosive fumes, particularly in confined spaces. This is particularly relevant for batteries used in computer backup and medical equipment applications where batteries are kept in cabinets or inside complex and sensitive equipment. To remove fumes from charging batteries it is sometimes necessary to install expensive extraction equipment to remove explosive hydrogen gas and corrosive acid fumes from confined spaces in cabinets or equipment.

管状凝胶电池 - 无泄漏

医院和食品储存中也有清洁的环境应用。 在这些环境中,气味和腐蚀性气体可能会污染食物或损害人类健康。 再看看消费者的应用,他们最不需要的就是家里、车库或太阳能发电库的电池,充电时产生爆炸性气体或腐蚀性烟雾。
它们是密封电池。 不要泄漏。 没有酸泄漏的风险。 它们无需维护。 它们被归类为运输、铁路或航空无危险品。 端子没有任何腐蚀。

管状凝胶电池 - 长寿命

由于电解质为凝胶形式,因此管状凝胶电池中无泄漏风险。 由于它们不能泄漏,管状凝胶电池可以放置在任何方向。 如果管状凝胶电池跌落或断裂,不会因意外从湿电池中溢出的酸而造成溢出的酸损伤。 管状凝胶电池旨在抵抗振动和冲击。 它们不会像在大型电池库安装中那样释放爆炸性气体。

管状凝胶电池 - 从深度放电中快速恢复

它们从深度放电中恢复得更快,或者如果长时间放电。 他们有一个巨大的寿命 & 来免维护!

管状凝胶电池的唯一缺点是初始成本与充斥电池或 AGM 电池相比。 管状凝胶电池通常比普通电池多花 30 到 40%。 虽然这种成本似乎更多,但很容易被上述投资回报率所抵消。 除了成本只有优势!

管状凝胶电池 . 关键设计

那么,这种管板和GEL电解质的组合是一种如何工作呢? 要了解,我们必须查看几个有助于电池性能的元素,这些元素包括:
一种电解质,作为凝胶固定,以确保不溢出,并能够运输在充电时释放的氢气和氧气(在压力下在电池内举行)以形成水。 固定的好处进一步扩大,它防止在细胞内产生不同密度的酸层,称为酸分层。

在被淹没的电池,有时AGM VRLA设计中,充电过程中在板上产生的密度更稠密的重力酸会因重力而下降到电池的底部,使较弱的比重酸留在顶部。 在这种情况下,电池因电池硫化、过早容量损失 (PCL) 和电网腐蚀而早早失效。 管状凝胶电池克服了这个问题的酸的’凝胶化’和不遭受酸分层 – 一个严重的故障模式,在非常高的细胞需要保持垂直。 Microtex 拥有从德国进口的管状凝胶电池制造厂,使用高档进口熏蒸二氧化硅,为管状凝胶电池提供不折不扣的使用寿命和性能。

吸水玻璃垫或AGM电池使用像海绵一样的玻璃垫来保留电池内的酸。 没有自由酸和通常被称为饥饿的电解质条件电池。 AGM 电池使用平板进行正极和负极,这与管状正极板不同,更容易腐蚀。 与管状凝胶电池相比,AGM 电池的使用寿命更小。

管状凝胶电池使用电池板的管状设计。 这基本上是一个压力铸造铅合金脊柱,而不是重力铸造网格,这是覆盖织物鬼怪,然后充满正活性材料(PAM)。 这可以是干铅氧化物粉,也可以是湿铅氧化物浆料。 板材的管状凝胶电池设计有几个优点:第一是它与酸接触的表面面积较高,可提供更好的材料利用率(60%)。 (如上图所示)。 第二个原因,管状凝胶电池和2v电池具有最高的循环寿命的整个铅酸电池范围。

与管状与平板表面接触的附加酸区
与管状与平板表面接触的附加酸区

线性距离 a 到 c 中包含的板区域取决于板长度 L
假设两个板的板长度 L 相同,则平板和管状板设计的一个板面的酸接触面积将分别通过以下方式定义:
长度 a 到 c (AC) 时间 L 和弧线 ab 和 bc 时间 L 的长度
平板单侧接触区域 = ca x L
管状板单侧接触区域 = (弧 ab = arc bc) x L x (管 – 1 无)

平板一个表面的酸接触面积 = L x ca
管板一个表面的酸接触面积 = (L x = x ca)/2
管状板面积与平板面积的比率 = (L x + x ca)/2 (L x ca)
管面/平板的近似理论面积增加 = +/2=1.6
这忽略了平板板的板边和栅格框架

在标准深度循环测试条件下(80% 的放电深度),管状设计中某些 2v 电池可以实现 2,000 多个循环,然后容量降至原始值的 80%。 正脊柱中使用的耐腐蚀合金可确保市场上任何 2v VRLA 管状凝胶电池的使用寿命最长。 Microtex 生产自己的铅合金,以确保其 2v 电池具有最高的质量和最佳规格。 使用优化的铅 – 含锡量高的钙合金可确保有效防止因电网正增长和脊柱腐蚀而导致的电池过早故障。

This is not the cheapest material and self-manufactured not the most convenient way of obtaining the components for lead-acid tubular gel battery, but it does give the best form of control to meet the demanding quality standards for which Microtex tubular gel battery are renowned. Tailor-made lead calcium tin alloys used in the positive tubular plates and flat negative plates almost eliminate the hydrogen and oxygen gases produced on a charge. Because the volumes of gas produced are not excessive (as with conventional flooded battery designs) they can be recombined to form water within the operating pressure of the SMF battery. Because the Microtex alloys produce so little gas, premature failure due to water loss is prevented.

当水在充电过程中分解时,氢气和氧气分别产生在负极和正极。 在水电解时产生的负氧和正氢离子的简化铅酸电池反应包括:

• 充电时水分解: H2O = 2H = O-
• 正板上的气体演化反应:2O- + 2e = O2 气体
• 负板上的气体演化反应:2H= 2e = H2 气体

从这些简化的方程中,可以看到水分解产生的带电氧离子和氢离子是作为离子物种的溶液。

然后,它们被吸引到相反充电的电极上(由于充电过程的电化学),氢通过获得电子而减少,而氧气通过失去电子而氧化。 由于气体随后被捕获,水会从电解质中丢失。 然而,管状凝胶电池设计有效地包含这些气体在固定电解质中产生的空隙中,这些电解质现在变成了小气袋。 这些口袋有效地储存了成为储层的气体,以便随后重新组合形成水。

凝胶电池的 PT 袋
凝胶电池的 PT 袋
凝胶电池分离器
凝胶电池分离器

管状凝胶电池需要高质量的建筑材料:特别是,板中使用的多管护目镜(PT袋)和PVC分离器由 Microtex 按照铅酸电池行业最苛刻的规格制造。 这可确保 PT 袋中的高爆裂压力,以抵抗活性材料的循环体积变化。 如果使用具有较低冲积力的较低等级材料 PT 袋,这种体积变化可能导致粘贴脱落和产能损失。

同样,Microtex 的时间测试 PVC 分离器具有最佳的孔隙度、低收缩率和高硫酸稳定性。 这可确保管状凝胶电池符合其设计标准并保证使用寿命,即使在非常艰苦的条件下。

对购买组件(如用于控制电池内部压力的压力释放阀)的材料规格不折不扣。 除非减压阀的开路压力完全相同,否则某些电池可能会因气体逸出而造成水损失。 这会导致管状凝胶电池的单个细胞之间的不平衡,从而导致早期故障。 使用最高质量的组件可确保在管状凝胶电池操作期间,电池与电池的变异最小。

同样,连接器和容器使用最佳材料进行作业,由认证制造商根据 Microtex 的要求规格提供。 Microtex 的设计、建筑材料和购买组件的规格是数十年经验的结果,他们与其供应商和客户密切合作,支持这些产品。 正是这种专注且不折不扣的客户满意度方法,帮助 Microtex 与竞争对手区别开来。

管状凝胶电池内活性材料的平衡良好。

任何设计铅酸电池的性能和寿命都严重取决于三种活性材料的含量:正活性材料 (PAM)、负活性材料 (NAM) 和酸。 在充满电的铅酸电池中,PAM 是二氧化铅,NAM 是海绵状纯铅。 这些反应与硫酸电解质一起形成铅硫酸盐和水在以下电池反应:
• PbO2 = Pb = 2H2SO4 = 2pbSO4 = 2H2O
• (PAM) (NAM) (ACID) (放电板) (水)
这称为双硫酸盐理论,它预测了提供电池额定容量所需的最小活性材料量。

然而,这是真实的,而不是理论的世界。 在实践中,材料的物理特性、材料质量和制造工艺的质量也会影响所需材料量和电池在使用寿命中的时间。 PAM 的效率低于 NAM,最高为 20%,因此可能需要更多才能提供与负材料相同的容量。 此外,材料利用率越高,预期寿命越低。 使问题复杂化的优化平衡变化时,考虑重组管状凝胶电池。

Microtex 与国际德国和英国专家合作,优化了材料和制造工艺,以在板材和管状凝胶电池中的酸含量之间实现最佳平衡。 可以说,管状凝胶电池的性能和使用寿命可能是铅酸电池行业其他行业羡慕的。

管状凝胶电池的有用性的其他重要方面是其范围和尺寸。 有许多应用大多具有不同的容量、电压和性能要求。 除此之外,还有必须安装电池的容器或空间,在这些情况下,安装电池的人的技能也是一个重要的考虑因素。 在这方面,Microtex 已经覆盖了所有基地,Microtex 管状凝胶电池广泛范围为 12v 单体电池和 2V 管状凝胶电池电池,其尺寸和容量不一,可满足核电站的严格要求。

The tubular gel battery banks are fully insulated and designed to carry the high loads necessary for occasional or frequent high-rate discharges. The complete range of 2v OPzV tubular gel battery provides for applications like telecom, solar, standby, switchgear and controls, power generating stations and substations, nuclear and thermal power stations, electricity transmission substations with reliable and durable backup power and energy storage.

对于 Microtex 技术和制造团队来说,在绝缘钢容器中按订单或标准尺寸制造的电池没有问题。 提供高水平的技术援助,无需额外付费,帮助客户设计最佳且最具成本效益的安装,以满足其需求。 这包括在客户场所设计和安装 4 号地震机架和外壳。

凝胶电池
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