設(shè)備的動力來源--選擇標(biāo)準(zhǔn)和充電器的實(shí)現(xiàn)
鉛酸電池:
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/140705.htm顧名思義,鉛酸電池采用鉛衍生材料作為電極,酸性溶液作為電解液。鉛酸電池在硫酸(H2SO4)電解液中以二氧化鉛和多孔鉛分別作為電池的正負(fù)極。由于使用了重金屬元素,因此這種電池毒性較大,如果處置不當(dāng),就會造成危險。
鉛酸電池是工業(yè)中最受歡迎也使用最廣泛的電池,因為其成本低,性能穩(wěn)定。鉛酸電池種類繁多,能滿足多種不同最終應(yīng)用的需求。鉛酸電池的最大市場就是需要大電流驅(qū)動的汽車產(chǎn)業(yè)。在此類應(yīng)用中,鉛酸電池用來發(fā)動引擎,在交流發(fā)電機(jī)生成的電荷不足以滿足負(fù)載要求時提供電荷。根據(jù)相應(yīng)的應(yīng)用需求,汽車中的鉛酸電池在設(shè)計上就是不能完全放電的。
對于需要深度放電的應(yīng)用而言,要求較厚的正負(fù)極板,這會提高電極板的電阻,進(jìn)而降低峰值電流,但同時能經(jīng)受頻繁的放電。
鉛酸電池也可不帶電解質(zhì)供貨,這樣做的最突出的優(yōu)勢就是保存期限可以做到“無限”長。每節(jié)鉛酸電池電壓為2.1V,堆疊在一起可組成不同大小和容量的電池組。鉛酸電池也存在如下缺點(diǎn):
- 放氣:電池充電速度太快,超過其所能吸收的電能,過高的能量就會轉(zhuǎn)變成熱量,導(dǎo)致電解質(zhì)沸騰蒸發(fā),從而產(chǎn)生氫氣和氧氣。密封電池根據(jù)設(shè)計能讓氫氣和氧氣結(jié)合生成水,從而延長電池使用壽命,但如果電池漏氣,流失的電解質(zhì)可能引發(fā)爆炸,導(dǎo)致電池永久損壞。因此,鉛酸電池需要對含水量進(jìn)行常規(guī)維護(hù)。
- 硫化:深度放電導(dǎo)致電池電極上的硫酸鉛結(jié)晶,這會阻礙電池充電,甚至也可能造成兩個電極間短路,進(jìn)而導(dǎo)致電池永久受損。有時我們可以在可控環(huán)境下對電池進(jìn)行過度充電,讓電解質(zhì)沸騰放氣,破壞硫化結(jié)晶,從而糾正硫化問題。
- 腐蝕:外部金屬接觸腐蝕會隨不同接觸材料的使用而出現(xiàn)。由于過度充電或電解質(zhì)的外泄,會排放出硫酸性煙氣,電解質(zhì)也可能與金屬發(fā)生反應(yīng),出現(xiàn)腐蝕情況。
鋰離子電池:
鋰是最輕的金屬,也是電化勢最高的金屬之一,現(xiàn)已成了電池制造中常用的金屬材料。不過,用鋰金屬作為充電電池的電極存在爆炸的風(fēng)險。在鋰離子電池中,鋰化合物電極是正極,石墨為負(fù)極。鋰離子電池的能量密度最高,單節(jié)電池電壓為3.7V到4.2V(相當(dāng)于鎳鎘電池的3倍)。
除了重量輕、能量密度高之外,鋰離子電池還有如下優(yōu)勢:
- 所需維護(hù)少:鋰離子電池省去了很多麻煩事,無需像鉛酸電池檢查含水量,也不用像鎳鎘電池充電前完全放電(應(yīng)對記憶效應(yīng))等常規(guī)維護(hù)工作。
- 低自放電率:鋰離子電池的自放電率每月約為5%到10%,比鎳氫電池低3倍。
鋰離子電池也存在一些明顯缺點(diǎn):
- 電池單元的壽命:鋰離子電池使用一兩年后充電頻率增加,這是因為充電過程中會在電解質(zhì)中形成沉淀,進(jìn)而加大內(nèi)部電阻,降低容量。
- 充電過度和溫度:如果鋰離子電池充電過度,高溫工作,就會損失容量。
- 成本:鋰離子電池應(yīng)在特定的電壓和溫度范圍內(nèi)工作,因此需要一個監(jiān)控電路,一旦電壓和溫度超過規(guī)定范圍就關(guān)閉系統(tǒng)。這種額外的電路會增加完整鋰離子電池充電器的成本。
盡管鋰離子電池存在上述缺點(diǎn),但仍在越來越多的移動應(yīng)用中得到推廣使用,這是因為其能量密度高、重量輕的優(yōu)點(diǎn)使然。
下表對上述各種不同類型電池進(jìn)行了歸納總結(jié):
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