什麼是閥控式密封鉛酸蓄電池?
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什麼是閥控式密封鉛酸蓄電池?

閥控式鉛酸(VRLA)電池只是一種鉛酸電池,其中電解質已被固定以重新組合氫氣和氧氣。 它具有密封結構,帶有壓力釋放閥,以防止氣體逸出,這就是它的名字。

由於電解質不再處於流體狀態,由於與矽微粉混合形成凝膠或被吸收到細膩的玻璃墊中,產生的氣體不能自由形成氣泡並上升到電解質的表面。 相反,它們被困在固定的矩陣中,並通過充電時產生的壓力梯度迫使它們行進到相反的兩極。 在遊離液體中,這是不可能的。

在VRLA電池中,正極產生的氧氣遷移到負極,在那裡它被還原為改造水。

  • 正極板的過充反應:H2O = 2H+ + 2e- + 1/2O2
  • 正極板複合:1/2O2 + Pb + H2SO4 = PbSO4 + H2O

第一批閥控式密封鉛酸蓄電池(矽膠)由Elektrotechnische Fabrik Sonnenburg於20世紀30年代生產,然後在20世紀50年代後期由Sonnenschein改進和商業化,同樣是凝膠型。

AGM電池出現在20世紀70年代初,是蓋茨橡膠公司的心血結晶。 這是一種類似於電容器的螺旋纏繞結構。 在20世紀80年代,英國的氯化物和鎢石公司引入了熟悉的平板結構。 現代閥控式密封鉛酸蓄電池一般分為平板AGM和管板GEL電池,管板結構具有循環壽命長和耐深迴圈性較好的優點。 AGM受益於更高的放電率和更快的充電時間。 因為電池在 充電時會保留和重組產生的氧氣和氫氣,因此在保證的使用壽命內不需要加滿水。

除了缺乏 維護 的好處之外,還具有密封電池的能力,這可以防止可燃氫氣的釋放。 固定電解質的其他好處包括不溢出或洩漏腐蝕性酸,這使得處理和運輸更安全。 這些屬性對企業和消費者來說都是明顯的優勢,使這項技術比淹沒的鉛酸電池更加使用者友好。 在商業運營中,通過移除氣體提取設備可以降低成本,並且由於其能夠在側面操作,因此可以更好地利用可用的存儲空間,從而提供更靈活的安裝選項。

憑藉這些優勢,什麼是VRLA電池的問題得到解答並被視為鉛酸家族中最通用和使用者友好的成員也就不足為奇了。 這反映在離網市場應用中,其中該技術具有顯著的市場份額。 本 博客中討論了25個這樣的應用程式。

什麼是VRLA電池?
閥控式密封鉛控制2v電池組
VRLA 12v SMF Battery
閥控式密封鉛控制 12v SMF 電池

首先要研究的市場部門是那些附屬於休閒 行業的市場部門,特別是: 海洋,露營, 高爾夫球車 和高爾夫球車。 在所有這些應用中,電池都需要深度放電。 雖然要求相似,但負載的大小和操作模式可以非常多樣化。 典型的電動 高爾夫 球童將使用12 V 18-35 ah的容量,主要在夏季使用,可能每兩周使用一次。 相比之下,大型商用車上載有乘客的高爾夫球車通常需要48V結構,總容量高達200 Ah。

它們將每天運行,通常放電到其額定容量的80%。 在這種類型的商業運營中,閥控式密封鉛酸蓄電池的低維護成本將是一個優勢。 迴圈壽命也是一個重要因素:RTI越長越好。 在許多情況下,使用具有更好的循環壽命和深度放電的2V管狀凝膠電池,抗損傷性將具有很大的經濟意義。

露營和露營車的使用依靠 電池為 照明和小型電器(如電視或冰箱)供電。 使用是不規則和間歇性的,但通常在性質上是深迴圈的。 缺乏維護,或充電時的氣體生產以及防潑濺設計和安全處理使VRLA電池成為這些情況下的理想選擇。 電池始終採用單體設計,適用於12或24 V系統,容量範圍為85至200 Ah。 這些電池通常不用於日常使用,並且在許多情況下會因長時間以放電或半放電狀態儲存而損壞,特別是在冬季或淡季。

海洋應用的標題涵蓋了從電動駁船(使用電池作為主要電源)到輔助設備(如導航設備和設施(如冰箱,電視或機艙照明)的用途。 當主要動力源用於推進時,要求是長而穩定的輸出,在加速或啟動時偶爾會出現峰值爆發。

對於輔助使用,隨著設備的打開和關閉,功率輸出通常更低,變化更大。 在後一種情況下,電池通常在運行期間從推進電機充電。 還有一個相對較新的海洋要求,即拖釣船電機。 這些是電動機和螺旋槳裝置,能夠在水中靜靜地推動漁船,而不會嚇跑附近的魚灘。

船舶應用的尺寸、容量和電壓要求差異很大,需要根據使用模式和供電設備進行識別。 例如,電動駁船可以在110V下運行,為電動機和所有船上生活設施提供動力。 這通常需要串並聯配置的2 V管狀凝膠電池,以提供電氣系統所需的電壓、高容量和循環壽命。

在提供輔助設備的情況下,最常用的是整體式設計。 這些將是12V單體,容量範圍為80至220 Ah。 然而,拖釣船電機通常需要12V 35 ah電池。

要考慮的下一個類別是不間斷電源(UPS)。 在這種情況下,電池必須提供非常短的高電流突發,以抵消功率或電壓的暫態下降。 它通常用於無線電發射器或計算機等設備,以防止傳輸中斷或程式和數據丟失。 在此類別中,我們可以包括:電話備份電源,電信塔,小型通信,PC終端,ICT,伺服器機房,數據中心和基於工業變壓器的網路。 在這些情況下,功率要求通過間歇性、快速的高電流突發來滿足。

雖然頻繁,但這些是淺放電,並且由於恆定的充電條件,電池永遠不會深度放電。 對於非工業商業用途,缺乏氣體和酸性煙霧使電池能夠用於有人員和敏感電子設備的辦公室和高科技環境。 與淹沒電池相比,較低的維護成本是另一個重要的吸引力。

從單個家用PC的電源到440V的工業三相交流電源,工作電壓變化很大。 雖然大多數裝置在串聯/並聯配置中使用12V單通道以滿足應用電壓和自主性要求,但較大的工業裝置通常採用2V管狀凝膠選項。 容量可以從小型辦公室的 25 Ah 或家庭安裝到工業 UPS 的 250 Ah 不等。 對於備用電源操作,與UPS有不同的要求。

這些可以是間歇性或定期的深度放電,並完全充電以涵蓋應急緊急情況,例如應急照明,用於環境監測的攜帶型測試設備的操作或便攜式通信設備,例如用於軍事用途的對講機。 安全警報和系統、辦公室或電話備用電源將具有類似的使用配置檔,即間歇性深度放電至容量的80%。

  • 設備定期迴圈的應用將包括臨時交通信號燈、移動照明、定期停電的家庭和工業區、柴油混合動力或太陽能發電裝置等用途。 所有這些都將具有定義的操作時間,並且通常每天發生。
  • 沒有理想的電池尺寸或配置,因為功耗和工作電壓差異很大。 對於較大的安裝,2V管狀凝膠電池通常是最佳解決方案,因為它們能夠承受深度放電並具有出色的迴圈壽命。 對於較小或不太繁重的操作,通常首選單體電池,特別是在有空間限制的情況下。 電池安裝的大小取決於設備的工作電壓、負載和運行時間。

  • 並非所有市場部門都整齊地屬於一類。 許多手機電信塔和其他無線電通信系統使用 備用電池作為備用電源或常規電源 ,具體取決於本地電源(如果有)的品質和可用性。 無論哪種情況,電池都很可能有深迴圈要求。 最常見的電池類型是12V單體電池,因為它具有高功率密度,緊湊的尺寸和易於安裝。 在一些大型大功率塔式單元中,側面安裝的2V VRLA單元是最佳解決方案。 由於缺乏維護和氣體生產,VRLA電池非常適合偏遠地區,特別是電池安裝在密閉空間中的地方。

跨越多個市場的另一個主要類別是 牽引 電池,它是行動裝置的主要來源。 這適用於可能類別的車輛,從 叉車 到涵蓋工業和私人用途的電動自行車。 在所有情況下,它都需要對電池進行深度放電。 對於叉車來說,缺乏維護成本是一個主要的好處。 然而,缺點是電池充電時間更長,價格更高,並且不能像被淹沒的電池那樣深度放電。 然而,這必須與淹沒電池的成本相平衡,其中包括煙霧提取設備。

由於充電時沒有酸性煙霧和氣體釋放,還有另一個顯著的好處。 在封閉的食品倉庫中,即使使用空氣提取設備,充電產生的一些酸性煙霧也會留在被淹沒的電池內,這些煙霧在 叉車 運行期間逸出並可能污染儲存的食物。 對於包括電動托盤搬運車在內的這個市場來說,理想的電池是2V管狀電池,通常採用12至80 V系列配置。 容量可以在託盤搬運車的25 Ah到大型高噸位叉車的1,000 Ah之間變化。

非工業用途涵蓋移動滑板車和醫療輪椅等市場。 有一小部分人將鉛酸電池用於電動自行車,人力車和小型EV應用,這些應用被視為非休閒用途。 所有這些應用都需要具有相當高能量密度的緊湊型電池。 這主要由單體電池系列提供。

閥控式密封鉛酸蓄電池的一個不常見用途是發動機啟動。 然而,許多現代車輛正在使用AGM版本來實現這一目的。 由於其固定的電解質,與淹沒式設計相比,它更不容易因電解質分層和硫酸化而失效。 它特別適用於蓄電池續航時間短至6個月的啟停車輛。 由於它具有高度壓縮的玻璃墊,將板的活性材料固定到位,因此非常適合越野和全地形車輛,在這些車輛中,衝擊和振動很容易損壞被淹沒的電池板。

由於它的成本高於淹沒的電池,因此它不是大多數批量生產的汽車中的標準元件。 然而,對於豪華車市場來說,這是一個自然的選擇,其高啟動功率,更長的使用壽命和卓越的冷啟動能力被認為值得花費少量額外費用。

潛艇 在淹沒時完全依賴於電池供電,因為沒有氧氣供應內燃機。 潛艇的大小各不相同,從小型休閒和研究船到長約70米,重量超過2,000噸的軍用水下船。 軍用潛艇傳統上使用非常大的淹沒管狀設計,每個單元大約2,000 Wh,最多串聯連接175個單元。 出於顯而易見的原因,在密封的飛行器上安裝不產生爆炸性氣體的電池是非常可取的。 在軍事用途中,當飛行器在水面上並適當通風時,電池通常由柴油發動機充電。

但是,如果在非常狹窄和困難的條件下取消了電池維護工作,則這是一個主要優勢。 由於它是深度放電應用,更長的迴圈壽命意味著更換電池的停機時間更少, 因此2V管狀凝膠電池 是該應用的明顯且幾乎是強制性的選擇。 相比之下,小型研究和休閒工藝可能會使用單體電池來節省空間。 由於設計範圍廣泛,工作電壓和容量可能會有很大差異。

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