南都蓄电池6-GFM-150F 12V150AH性能及参数

南都蓄电池6-GFM-150F 12V150AH性能及参数

南都蓄电池与超级电容性能和应用分析

目前，主要的储能装置有两大类，蓄电池和超级电容；  
一、概述 
南都蓄电池是较为传统的储能电池，按正极材料可分以下几类：铅酸蓄电池、镍氢电池、镍镉电池、镍锌电池、锂电池。技术发展到今天，以磷酸铁锂为正极材料的锂离子电池代表了当前、能够大功率应用的动力蓄电池。在汽车、轨道车辆等方面应用较为广泛。 
超级电容又叫双电层电容器，是20世纪七八十年代发展起来的一种新型储能装置，结构上同普通电解电容非常相似，属于双电层电容器。但由于采用活性炭多孔电极和电解质组成了双电层结构，加上极小的电极间隙，可以获得超大的容量，可达80000F。目前正处于快速成长期。它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。 
表1：蓄电池和超级电容的特性对比 特性对比 蓄电池（锂电池） 超级电容 能量转换 化学能电能 电能 
内部反应 氧化还原化学反应 极化电解质的物理反应 过程可逆性 充放电过程可逆， 能量转换有损耗 
充放电过程可逆 使用损耗 
化学介质活性的降低 
负极材料钝化使得容量衰减 充放电能量转换损耗正极材料 使用不当造成电解液泄漏  
内部阻抗 充电时内阻下降，放电时内阻上升 
低阻抗，根据耐压要求可调 单体标称电压 锂电池3.0-3.7V 
1.2~1.5V左右 
受温度影响 较大，明显的活性极化温度关系 工作范围：-25℃~+45℃ 不大，很小的活性极化 工作范围：-40℃-+70℃ 
充放电速度 一般充放电为1~5倍率， 大放电可达10倍率。 充电电流越大速度越快， 
10秒内即能达到额定容量的95%。 充放电时间 一次充满电5-6小时 单体数秒 
功率密度 （W） 低 
50-200 W 高，南都蓄电池 低阻抗带来高的功率输出 1000-2000W 能量密度 （Wh） 高 
20~100 Wh 低，为蓄电池的1/10， 3-15 Wh 充放电效率 % 
＞95% 
＞95% 循环寿命，次 平均约为5000~10000次 
大倍率充放电对寿命影响较大 ＞10万次  
荷电保持能力 存在低自放电 
几乎不存在自放电 环保 即使采用无害化学材料，仍然具有潜在污染 几乎不存在化学污染 
工程使用 单体的大规模串并联 单体的大规模并联，采用均压措施后可以串联使用 使用维护 
电池密封免维护 
*免维护

 二、工程应用的主要考量指标 

1、能量密度：单位重量所储存的总能量多少，与材料有关。综合重量和能量密度，就可以判断其是否可以作为纯动力源。 
2、功率密度：单位重量在放电时可以以何种速率进行能量输出，表征其放电输出特性。功率密度高，瞬态释放能量高，在高功率输出的时候特别有用。 
3、循环次数：充放电次数，决定了使用寿命和维护成本。

 4、重量体积：决定了其安装和移动性。 
超级电容的能量密度低，可以进行短时短线供能，若通过多个超级电容串并联，可以提高总能量，但会同时带来重量、体积的增加。 
超级电容功率密度很高，可以提供瞬时高峰能量吸收和输出，特别适合车辆的起动和制动。 
蓄电池循环寿命比超级电容低很多，但是在能量密度上具有非常好的优势，特别适用于有限空间的应用，如轨道车辆。 
表2 关键工程指标对比 
 磷酸铁锂锂离子电池 双层结构的超级电容 
能量密度 高 低 功率密度 适中 高 循环次数 适中 高 重量体积 
适中 
大 
  
三、工程应用的优缺分析

 1、南都蓄电池 
优点在于： 
1）单体电压高、能量密度高，适当的重量和体积能带来较大的能量输出。

 2）在额定充放电倍率，使用次数和循环寿命较长。 3）采用了无害和环保材料，环境公害很低。

 缺点在于：

1）大电流充放电特性不理想。 
2）对过充过放耐受性差，需要精细的管理保护系统。 
3）受温度影响大，高温下性能恶化并直接影响锂电池的容量。 
4）具有存在爆炸的风险，如是高温、大电流等。需要多重保护机制。

 5）目前价格较高  目前，蓄电池在轨道交通上，主要作为后备和紧急电源使用，作为主要供能装置用于短距离的公交、有轨电车运输也是其新的应用领域。   
2、超级电容 其优点在于： 
1）储存电容量大。 
2）功率密度大，短时大功率充放电能力强。

 3）物理能量转换，充放电时间短，效率高。 
4）充放电循环次数可达50万次，长使用寿命，除非电流集电极被腐蚀。

 5）具有很宽的工作温度范围。 
6）理论上较为安全，电容器的高温会导致电路断路，而不是爆炸。 其缺点在于： 
1）单体电压低，能量密度低。相比蓄电池，在同样容量输出下，需要大量并串联，必然带来体积和重量的急剧增加。 
2）串联使用需要采取必要的均压控制电路，均压控制电路的设计直接影响中后期超级电容的影响寿命。  目前，超级电容典型的应用为两种，其一是作为能量储存装置，在车辆制动过程中吸收能量，在车辆处于加速牵引过程中释放能量，其效率和可靠性都比传统的蓄电池高。南都蓄电池 其二作为稳压平衡电源，保持在高容量的状态，当供电系统的电压低于规定值时才开始放电。亦可以和蓄电池进行组合并联使用作为启动电源，启动加速时，若蓄电池限定电流不够，则由超 级电容弥补差额电流，提高总输出功率；制动时，发电电流超过蓄电池限定电流，则由超级 电容吸收，达到节能的目的。此外，在军事上，作为脉冲能量。  
四、未来技术发展的方向  电池和超级电容各有优缺点，应用中各有利弊。 
目前，大功率动力电池上，锂电池较受业内欢迎，也是目前锂电池研发的热点，并在公交车、有轨电车等低功率需求领域进入应用阶段，未来锂电池将主要从正负极材料、电解液、隔膜、内部结构上进行改进，增强其大功率应用和安全性。  超级电容的低能量密度限制了其在车辆上的应用，未来将朝着高能量密度进行改进，主要是从材料入手，提高隔膜的制造水平和电极表面积，使得能够达到铅酸蓄电池的能量。  从技术发展上看，超级电容和电池的结合体能够集两者的优点于一身，将是新技术发展的方向。该结合体从内部结构上将超级电容和蓄电池2种不同的电极组成杂化超级电容器，亦称为超级电池。 
超级电池实现了两种储能方式的性能互补，具有低成本、高能量密度、高能量存储、循环使用寿命长、环境适应能力强。超级电池的开发应用成功将会带来革命性的突破。

一、干涸失效模式

从阀控铅酸蓄电池中排出氢气、氧气、水蒸气、酸雾，都是电池失水的方式和干涸的原因。干涸造成电池失效这一因素是阀控铅酸蓄电池所*的。失水的原因有四：①气体再化合的效率低；②从电池壳体中渗出水；③板栅腐蚀消耗水；④自放电损失水。
（一）气体再化合效率
气体再化合效率与选择浮充电压关系很大。电压选择过低，虽然氧气析出少，复合效率高，但个别电池会由于长期充电不足造成负极盐化而失效，使电池寿命缩短。浮充电压选择过高，气体析出量增加，气体再化合效率低，虽避免了负极失效，但安全阀频繁开启，失水多，正极板栅也有腐蚀。影响电池寿命。
（二）从壳体材料渗透水分
各种电池壳体材料的有关性能见下表。从表中数据看出，ABS材料的水蒸气渗透率较大，但强度好。电池壳体的渗透率，除取决于壳体材料种类、性质外，还与其壁厚、壳体内外间水蒸气压差有关。
性能材料数值水蒸汽相对渗透率（%）氧相对渗透率（%）机械强度拉伸强度（Mpa）缺口冲击强度（KJ·m-2）ABS16.60.3521~636.0~53PP1.00130~402.2~6.4PVC4.224.4135~5522~108
（三）板栅腐蚀
板栅腐蚀也会造成水分的消耗，其反应为：
（四）自放电
正极自放电析出的氧气可以在负极再化合而不于失水，但负极析出的氢不能在正极复合，会在电池累积，从安全阀排出而失水，尤其是电池在较高温度下贮存时，自放电加速。
二、容量过早损失的失效模式
在阀控铅酸蓄电池中使用了低锑或无锑的板栅合金，早期容量损失常容易在如下条件发生：
①不适宜的循环条件，诸如连续高速率放电、深放电、充电开始时低的电流密度；
②缺乏特殊添加剂如Sb、Sn、H3PO4；
③低速率放电时高的活性物质利用率、电解液高度过剩、极板过薄等；
④活性物质视密度过低，装配压力过低等。

南都Narada蓄电池应用领域与分类：

免维护无须补液； UPS不间断电源；

内阻小，大电流放电性能好； 消防备用电源；

适应温度广； 安全防护报警系统；

自放电小； 应急照明系统；

使用寿命长； 电力，邮电通信系统；

荷电出厂，使用方便； 电子仪器仪表；

安全防爆； 电动工具,电动玩具；

特配方，深放电恢复性能好； 便携式电子设备；

无游离电解液，侧倒仍能使用； 摄影器材；

结构特点

板栅：采用子母板栅结构技术；

正极板：涂膏式正极板，高温高湿4BS固化工艺；

隔板：具有高吸附、高稳定性的多微孔超细玻璃纤维隔板；

电池壳体：抗冲击、耐震动的高强度ABS(可选用阻燃级) 端子密封：采用多层极柱密封技术；

安全阀：迷宫式双层滤酸阀体结构；

接线端子：采用嵌铜芯圆端子结构设计。

密封性

采用电池槽盖、极柱双重密封设计，防止漏酸，可靠的安全阀可防止外部空气和尘埃进入电池内部。

免维护

H2O再生能力强，密封反应效率高，吸附式玻璃纤维棉技术使气体符合效率高达99，使电解液具有免维护功能，因此电池在整个使用过程中无需补水或补酸维护。

安全可靠

正常使用下无电解液漏出,电池外壳无膨胀及破裂现象，要求选择蓄电池电压必须与逆变器直流输入电压一致。例如，12V 逆变器必须选择12V蓄电池。电池内部装有特制安全阀和防暴装置，能有效隔离外部火花 ，不会引起电池内部发生，使电池在整个使用过程中更加安全可靠。

长寿命

通过计算机精密设计的耐腐蚀钙铅锡等多元合金板栅，ABS耐腐蚀材料外壳，高强度紧装配工艺，提高电池装配紧度，,提高电池使用寿命，增多酸量设计，确保电池不会因电解液枯竭而导致电池使用寿命缩短。

性能高

(1) 重量、体积小，能量高，内阻小，输出功率大。

(2) 充放电性能高。采用高纯度原料和制造工艺，自放电控制在每个月2以下，室温(25)储存半年以上仍可正常使用。

(3) 恢复性能好，在深放电或者充电器出现故障时，短路放置30天后，仍可充电恢复其容量。

(4) 无需均衡充电。由于单体电池的内阻、容量、浮充电压一致性好， 选择高频机必然要从三个方面进行：性能、价格和售后。确保电池在浮充状态下无需均衡充电。

南都蓄电池6-GFM-150F 12V150AH性能及参数

太阳能通信基站-南都铅酸蓄电池组的维护与保养

一是要防止过充。南都蓄电池的寿命和性能与电池内部产生的热积累密切相关，而电池内部的热源主要来之于内部电化学反应的功率损耗，可以简单地看着充电电压和充电电流的乘积。在氧再化合反应中，浮充电流会增大而产生较多的热量，在恒压充电时，浮充电流又会随温度上升而增大，从而又使温度进一步上升。热失控现象是阀控密封蓄电池的结构方式所造成的*现象。热失控常带来严重危害如电池失水、外壳‘鼓肚子’等，严重者造成电池报废。防止过充就是要严格按厂家说明书提供充电电压值。现在的组合电源均可以设置，并实现智能化的管理，需要注意的是先是要设置正确，其次是未经人员平常不可以随便改动。
 南都蓄电池
二是要防止充电不足。和过充正好相反，充电不足主要是充电电压设置偏低或过低所致。或者是机架系统出现了问题。
 
三是要防止过放。放电深度与电池设计充放电循环次数（使用寿命）密切相关。例如放电深度为5％时，循环次数为10000次，当放电深度为50％时，循环次数只有800次。过度放电严重者会造成电池无法再激活到佳状态，甚报废。不同的放电速率其放电时间和终止电压是不同的，所放出的有效容量也是不同的，并且受到环境温度的影响。这里不再列表及绘制有关曲线，不同厂家的电池说明书中是给出了的。维护人员应该予以关注，并严格按有关数据在监控单元中设定，不得随便更改。现在机架电源厂家都设计有电池下电功能，即当电池放电设定的终止电压时，通过监控指令自动切断电池放电回路。更有厂家考虑到监控单元因故（视其工作电源而定）无法检测到电池终止电压或无法发出指令时另设备份强制切断电路。因此维护人员还应在巡检中关注这些硬件电路的可靠性，予以检查与维护。
 
四是控制环境温度。电池温度升高时，电解液活动加剧，电池内阻减小，其浮充电流增大导致导电元件腐蚀加剧，寿命减少；反之，电解液活动减弱，电池内阻加大，电池对负载的放电能力则减弱。所以，对电池温度的监测和环境温度的控制与并保持是十分必要的。同时还必须对充电电压进行温度补偿，南都蓄电池以避免高温下的过充和低温下的欠充。大多数使用VRLA电池组的地方，都把环境温度控制在25度左右，加速寿命试验表明，环境温度升高10度，又不对充电电压进行调整，其电池使用寿命将缩短一半。
 
五是要及时更换故障电池。由于每一个单体的工艺差异，长期浮充下可能逐度渐‘落后’，因此在监控单元中会有定期对电池组进行均充的管理功能，以期激活这一落后单体，使之不再落后。但经常落后，终可能变成故障电池。我们可以用多种方法来判定其是否己病入膏肓，如对其单进行容量试验南都电池*，或在线测试其内阻值等。关键是要及时更换故障电池，这样对电池组的可用性乃整组寿命是非常重要的。
 
六是建议定期进行电池组的容量测试和放电试验。容量测试是为了对电池组进行体检，当然工作量较大，但从需要和可能性考虑，建议有条件时进行抽样试验还是必要的。