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影响光伏发电系统储能VRLA电池寿命的因素

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-10-19 2:33:54 * 浏览: 4
VRLA电池,由于长期使用,正极板会在电解液的作用下逐渐腐蚀并长大,并且板网的生长会减少活性物质与板板之间的结合力,从而逐渐失去电池容量。正极格栅的腐蚀和生长主要受格栅合金成分,电解质密度和格栅肋条形状的影响。 (1)正极活性物质软化和脱落VRLA电池在循环条件下,电池故障主要是由正极活性物质(PAM)的软化和脱落引起的。在铅酸电池循环期间,正极和负极活性物质经历可逆的溶解和再沉积过程,从而改变了多孔二氧化铅电极的结构。特别是对于二氧化铅电极,它可能导致表观体积的增加,改变颗粒和孔径分布,并降低多孔二氧化铅结构中颗粒之间的机械结合性能和导电性。随着周期的继续,这种情况将变得更糟,导致该地区活性物质软化和脱落。 (2)放电电流会影响电池寿命。在光伏系统中,电池的放电电流非常小。在低电流条件下形成的PbSO4比在高电流条件下形成的PbSO4转化困难得多。这是因为在低电流条件下形成的PbSO4晶体颗粒比在高电流条件下形成的PbSO4晶体颗粒大。粗大的PbSO4晶体颗粒会减小PbSO4的有效面积,从而在充电过程中加速板的极化。结果,PbSO4的转化困难。随着周期的继续,这种情况将变得更加严重。结果,极板无法充电,并且电池寿命结束。 (3)深度放电后电池容量的恢复在光伏系统中,电池的放电率低于其他应用中的电池放电率,通常在C20〜C240之间,甚至更低。低电流下的深度放电意味着将更充分地利用板上的活性材料。在许多光伏系统中,除非充电系统出现故障或恶劣的天气持续很长时间,否则通常不会发生深度放电。在这种情况下,如果无法及时为电池充电,则硫化问题将变得更加严重,并进一步导致容量损失。 (4)酸分层会影响电池寿命。电解液分层是由电池在充电和放电过程中的重力引起的,也就是说,在充电过程中,正极板和负极板的表面会产生H2SO4。它的密度高,是由重力引起的。下沉的效果。在放电过程中,正负极板的表面消耗了H2SO4,因此表面液层的密度较小,低密度电解质在极板之间上升,而高密度电解质位于电极组的上部从电极组的侧面下降。作为液体流动的结果,上部具有低密度,而下部具有高密度。分层的产生对电池的使用寿命和容量有不利影响,加速了栅极的腐蚀和正极活性材料的脱落,并导致负极板的硫酸化。 (5)电液密度对铅酸蓄电池寿命的影响电解液浓度不仅与蓄电池容量有关,而且与正极格栅的腐蚀和负极活性物质的硫酸化有关。硫酸浓度过高会加速正极格栅的腐蚀和负极活性物质的硫酸化,并导致水分损失增加。 (6)网格合金VRLA电池的影响,由于长期使用,正极板会在电解液的作用下逐渐腐蚀并长大。栅格的增长将减少活性材料与栅格的结合,导致电池容量逐渐丧失。正极格栅的腐蚀和生长主要受格栅合金成分,电解质密度和格栅形状的影响d肋骨。在电池的充电过程中,在栅极与活性材料之间的界面上形成非导电层。这些非导电或低电导率层会在栅极和PAM之间的界面处引起高阻抗,从而导致在充电和放电过程中产生热量以及靠近栅极的PAM。膨胀,从而限制了电池的容量(所谓的PCL效应)。 (7)电极板的厚度的影响在电池设计中,电极板的厚度应该成为问题。一般而言,较厚的电极板的循环寿命长于较薄的电极板的循环寿命,并且活性材料的利用率较差。一些。但这有利于延长循环寿命。 (8)组装压力的影响组装压力对VRLA电池的寿命有很大的影响。 AGM隔板的弹性差。在组装过程中,电极组未加压或压力过小,并且隔膜与电极板之间无法保持良好的接触。电池容量大大降低。在循环过程中,活性物质的膨胀,松弛和脱落是电池寿命尽早的原因之一,使用较高的组装压力可以防止活性物质在深循环中膨胀。如果组装压力太低,也会导致隔板过早地从电极板上分离,导致电液传输困难,电池内阻迅速增加,这很容易导致电池耗尽。电池寿命。因此,使用更高的装配压力是电池长寿命的保证。 (9)温度的影响。高温会加速电池的水分流失,热失控,正向网格腐蚀和变形等。低温会导致负极故障,温度波动会加速枝晶短路等,从而影响电池寿命。当在一定的环境温度范围内放电时,使用容量随着温度的升高而增加,而随着温度的降低而降低。在10〜45℃的环境温度范围内,铅蓄电池的容量随温度而增加。例如,阀控密封铅蓄电池在40℃时的放电容量比在25℃时的放电容量大约10%,但超过一定水平。温度范围相反。如果电池在45-50°C的环境温度下放电,电池容量将大大减少。在低温(≤5℃)下,电池容量会随着温度的降低而降低。当电解质的温度降低时,其粘度增加,离子的运动受到很大阻碍,并且扩散能力降低。在低温下,电解质的电阻也增加。 ,电化学反应电阻增加,导致电池容量降低。其次,低温也会降低负极活性物质的利用率,从而影响电池容量。例如,当电池在-10°C的环境温度下放电时,负极板容量将仅达到额定容量的35%。通常情况下,如果在25°C下使用时电池寿命为3年,则在30°C下使用时电池寿命将降至2.5年,在40°C下使用时电池寿命将降至1.5年。也就是说,以25℃为基础,每增加10℃,使用寿命就会缩短一半。 4.用于光伏系统的储能VRLA电池的设计实践基于光伏系统的工作条件和对光伏系统性能的特殊要求。以上影响电池寿命的因素,在原始VRLA电池的基础上进行了一系列研究和技术改进,并且已经设计和开发了用于光伏系统的专用VRLA电池。具体的改进措施包括以下几个方面:(1)格栅合金:使用适用于可回收利用的铅锑或铅镉格栅合金不仅可以防止使用过程中钢板的腐蚀增长,而且可以消除格栅活性材料界面上的阻挡层防止早期容量降低。它深放电后的充电效率和恢复性能是理想的。由于镉是有毒元素,因此现在限制了它的使用。然而,由于铅锑合金电池的严重失水,开放式电池需要定期补充水并需要人员定期维护。 (2)栅网结构:采用特殊的栅网结构,以防止由于栅网的增长而损坏电池,并增加栅网的厚度以延长电池的使用寿命。如今,常用的管状正极网格设计将解决方案限制在活动与网格之间接触不良的问题上。 (3)铅膏:在正负铅膏中,添加可以提高导电性的添加剂,例如石墨,乙炔黑等,并改善了膏工艺和固化工艺,以提高电池的充电接受度超放电能力恢复能力强,循环寿命长。 (4)组装压力:增加电池的组装压力以增加电池的循环寿命。高强度紧密组装技术用于确保可以达到电池紧密组装压力。 (5)电解液:降低硫酸电解液的比重,并加入特殊的电液添加剂,可以减少电极板的腐蚀,减少电液分层的产生,改善电池的使用寿命。充电接受和过放电性能。 (6)杂质控制:严格控制各种材料(如Sb,Fe,Ni等)中的杂质,特别是合金中杂质的控制,可减少电池的自放电并防止发生腐蚀。负极母线。 (7)正极和负极活性材料的比例:根据光伏系统储能VRLA电池的充放电特性,调整正极和负极活性材料的比例,以提高电池的循环寿命。 (8)安全阀:安全阀还考虑了海拔2500m以上高原气候的影响,对启闭阀的压力进行了专门调节,并采用了专用安全阀。 (9)电池结构:减小了电池的总高度。使用薄型结构产品可大大减少由于电液分层现象而对电池使用寿命和容量造成的不利影响。但是,由于凝胶电池不易于电解质分层,因此没有这种限制。 (10)电池单体的一致性:这里所说的一致性不仅指电池的开路电压和初始容量,还指电池的内阻,自放电和充电效率,需要进行充分的制造。精度,即铅粉,流延膜,糊剂,涂片,固化,化学转化,干式装配,添加酸,最后装料的四个功能检查必须控制在较小的公差范围内,因此机器浇铸,机器涂覆,组装,机器组装和注酸是确保电池一致性并最大程度减少人为因素的可靠保证。概述由于光伏发电系统的转换效率低,成本高以及没有相应的鼓励发展的配套法律法规,光伏系统的发展缓慢。但是,新能源的发展是大势所趋,必将迅速发展。当前的储能电池主要包括镉镍电池和铅酸电池,其中镉镍电池正在逐步淘汰。铅酸电池包括富液型和稀液型,近年来必将在光伏发电系统中使用。