铅酸蓄电池

充电：2PbSO₄+2H₂O=PbO₂+Pb+2H₂SO₄（电解池）

铅蓄电池

放电：PbO₂+Pb+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O（原电池）

阳极：PbSO₄ + 2H₂O－ 2e ‐ === PbO₂ + 4H﹢ + SO₄²‐

阴极：PbSO₄ + 2e ‐=== Pb + SO₄²‐

负极：Pb + SO₄²‐－ 2e=== PbSO₄

正极：PbO₂ + 4H ﹢ +SO4²‐ + 2e ‐=== PbSO₄ + 2H₂O

蓄电池是1859年由法国人普兰特（Plante）发明的，至今已有一百多年的历史。铅酸蓄电池自发明后，在化学电源中一直占有绝对优势。这是因为其价格低廉、原材料易于获得，使用上有充分的可靠性，适用于大电流放电及广泛的环境温度范围等优点。

普兰特（G.Plante）于1859年发明铅酸蓄电池，已经历了近150年的发展历程，铅酸蓄电池在理论研究方面，在产品种类及品种、产品电气性能等方面都得到了长足的进步，不论是在交通、通信、电力、军事还是在航海、航空各个经济领域，铅酸蓄电池都起到了不可缺少的重要作用。

到20世纪初，铅酸蓄电池历经了许多重大的改进，提高了能量密度、循环寿命、高倍率放电等性能。然而，开口式铅酸蓄电池有两个主要缺点：①充电末期水会分解为氢，氧气体析出，需经常加酸、加水，维护工作繁重；②气体溢出时携带酸雾，腐蚀周围设备，并污染环境，限制了电池的应用。近二十年来，为了解决以上的两个问题，世界各国竞相开发密封铅酸蓄电池，希望实现电池的密封，获得干净的绿色能源。

1912年ThomasEdison发表专利，提出在单体电池的上部空间使用铂丝，在有电流通过时，铂被加热，成为氢、氧化合的催化剂，使析出的H2与O2重新化合，返回电解液中。但该专利未能付诸实现：①铂催化剂很快失效；②气体不是按氢2氧1的化学计量数析出，电池内部仍有气体发生；③存在爆炸的危险。

60年代，美国Gates公司发明铅钙合金，引起了密封铅酸蓄电池开发热，世界各大电池公司投入大量人力物力进行开发。

1969年，美国登月计划实施，密封阀控铅酸蓄电池和镉镍电池被列入月球车用动力电源，最后镉镍电池被采用，但密封铅酸蓄电池技术从此得到发展。

1969-1970年，美国EC公司制造了大约350,000只小型密封铅酸蓄电池，该电池采用玻璃纤维棉隔板，贫液式系统，这是最早的商业用阀控式铅酸蓄电池，但当时尚未认识到其氧再化合原理。

1975年，GatesRutter公司在经过许多年努力并付出高昂代价的情况下，获得了一项D型密封铅酸干电池的发明专利，成为今天VRLA的电池原型。

1979年，GNB公司在购买Gates公司的专利后，又发明了MFX正板栅专利合金，开始大规模宣传并生产大容量吸液式密封免维护铅酸蓄电池。

1984年，VRLA电池在美国和欧洲得到小范围应用。

1987年，随着电信业的飞速发展，VRLA电池在电信部门得到迅速推广使用。

1991年，英国电信部门对正在使用的VRLA电池进行了检查和测试，发现VRLA电池并不象厂商宣传的那样，电池出现了热失控、燃烧和早期容量失效等现象，这引起了电池工业界的广泛讨论，并对VRLA电池的发展前途、容量监测技术、热失控和可靠性表示了疑问，此时，VRLA电池市场占有率还不到富液式电池的50%，原来提到的“密封免维护铅酸电池”名称正式被“VRLA电池”取代，原因是VRLA电池是一种还需要管理的电池，采用“免维护”容易引起误解。

1992年，针对1991年提出的问题，电池专家和生产厂家的技术员纷纷发表文章提出对策和看法，其中DrDaridFeder提出利用测电导的方法对VRLA电池进行监测。I．c．Bearinger从技术方面评述VRLA电池的先进性。这些文章对VRLA电池的发展和推广应用起了很大的促进作用。

1992年，世界上VRLA电池用量在欧洲和美洲都大幅度增加，在亚洲国家电信部门提倡全部采用VRLA电池；1996年VRLA电池基本取代传统的富液式电池，VRLA电池已经得到了广大用户的认可。

“十一五”期间，我国铅酸蓄电池市场规模迅速扩大，产量平均以每年约20%的速度快速增长，总体规模增长了2倍，由2005年的约7000万多KVAh上升至2010年的14416.68万KVAh。

2011年，我国铅酸蓄电池行业产销规模均有所扩大，利润及销售利润均大幅上升，行业经营效益较好。2011年我国铅酸蓄电池行业的资产总额为880.91亿元，同比增长39.35%;实现销售收入965.15亿元，同比增长32.40%;实现利润总额57.20亿元，同比增长10.81%，详见前瞻《中国铅酸蓄电池行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。

与此同时，铅酸蓄电池技术经过多年发展，其比能量、循环寿命、高低温适应性等问题已有所突破。目前我国正逐渐缩小与国际领先技术的差距，在部分核心技术方面已达到国际水平，并且越来越多地进入国际市场。

随着铅酸蓄电池行业竞争的不断加剧，大型铅酸蓄电池生产企业间并购整合与资本运作日趋频繁，国内优秀的铅酸蓄电池生产企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究。正因为如此，一大批国内优秀的铅酸蓄电池品牌迅速崛起，逐渐成为铅酸蓄电池行业中的翘楚！

目前铅酸蓄电池产业发展中主要存在三个方面的问题：一是非法铅酸蓄电池和再生铅生产企业仍然存在，技术装备水平不高，经营规范企业在市场竞争中仍处于不利地位，影响了行业的健康发展。二是少数企业无视国家危险废物管理要求，违法从事废铅蓄电池收集、贮存和处置活动，大量废铅酸蓄电池涌入非法回收利用渠道，使得规范的回收企业缺乏价格竞争优势。三是铅酸蓄电池行业缺少技术支持，经济合理的污染治理技术，特别是蓄电池的清洁生产技术产业化运作明显不足，先进技术推广不够，制约了行业的技术进步。

根据国家统计局公布数据，2014年1~12月全国铅酸蓄电池行业累计完成产量同比增长4.58%。其中：12月份完成产量同比增长-7.87%。

常用的铅酸蓄电池主要分三大类：

1）普通蓄电池；普通蓄电池的极板是由铅和铅的氧化物构成，电解液是硫酸的水溶液。它的主要优点是电压稳定、价格便宜；缺点是比能低（即每公斤蓄电池存储的电能）、使用寿命短和日常维护频繁。

2）干荷蓄电池：它的全称是干式荷电铅酸蓄电池，它的主要特点是负极板有较高的储电能力，在完全干燥状态下，能在两年内保存所得到的电量，使用时，只需加入电解液，等过20—30分钟就可使用。

2V铅酸蓄电池

3）免维护蓄电池：免维护蓄电池由于自身结构上的优势，电解液的消耗量非常小，在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。它还具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点。使用寿命一般为普通蓄电池的两倍。市场上的免维护蓄电池也有两种：第一种在购买时一次性加电解液以后使用中不需要维护（添加补充液）；另一种是电池本身出厂时就已经加好电解液并封死，用户根本就不能加补充液.

铅酸电池有2伏，4伏，6伏，8伏，12伏，24伏等系列，容量从200毫安时到3000安时。VRLA电池是基于AGM（吸液玻璃纤维板）技术和钙栅板的可充电电池，具有优越的大电流放电特性和超长的使用寿命。它在使用中不需加水。

VRLA电池（ValveRegulatedLeadAcidBattery）用途广泛，可用在电动工具，应急灯，UPS，电动轮椅，计算机和通讯设备等方面。

VRLA电池是这样设计的：在电池中，一部分数量的电解液被吸收在极片和隔板中，以此增加负极吸氧能力，阻止电解液损耗，使电池能够实现密封。

电极中的电化学反应

阀控铅酸电池的电化学反应式如下所示。充电是将外部直流电源连在蓄电池上进行充电，使电能转化成化学能储存起来。放电是电能从电池中释放出来去驱动外部设备。

当VRLA蓄电池充电将达到顶点时，充电电流只被用来分解电解液中的水，此时，电池正极产生氧气，负极产生氢气，气体会从蓄电池中溢出，造成电解液减少，需不定时加水。

另一方面，充电末期或过充条件下，充电能量被用来分解水，正极产生的氧气与负极的海绵状铅反应，使负极的一部分处于未充满状态，拟制负极氢气的产生。

浇铸板栅和拉网板栅以及铅布板栅等

全免维护、少维护、干荷电等

铸焊和手工焊等

安全密封

在正常操作中，电解液不会从电池的端子或外壳中泄露出。

没有自由酸

特殊的吸液隔板将酸保持在内，电池内部没有自由酸液，因此电池可放置在任意位置。

泄气系统

电池内压超出正常水平后，VRLA(Valve-Regulated Lead Acid Battery即“阀控式密封铅酸蓄电池”的缩写）电池会放出多余气体并自动重新密封，保证电池内没有多余气体。

维护简单

由于独一无二的气体复合系统使产生的气体转化成水，在使用电池的过程中不需要加水。

使用寿命长

采用了有抗腐蚀结构的铅钙合金栏板，电池可浮充使用10-15年。

质量稳定，可靠性高

采用先进的生产工艺和严格的质量控制系统，电池的质量稳定，性能可靠。电压、容量和密封在线上进行100%检验。

配合金--铸板栅--涂片(之前应有制铅粉--和膏过程)--固化、干燥--分片打磨--配组--包片--极群焊接--装壳--上盖密封--端子焊接--入槽--注酸---化成--清洗--入库---包装发货

(1)切勿短路电池。当电池的正负极通过外部物质实现电接触，电池就短路了，例如放在口袋中的无外包装电池就会因与钥匙或硬币等金属材料接触而产生短路。

(2)正确安装电池，使电池的极性标记(“+”和“-”)和用电器具的标记正确对应。如果电池被不正确地反向安装到用电器具中，则可能发生短路或充电，导致电池温度的迅速升高。

(3)不要试图对电池充电。对不能充电的原电池进行充电，会使电池内部产生气体和热量。

(4)不要对电池强制放电。电池被强制放电时，其电压将会低于设计性能并在电池内部产生气体。

(5)不要加热或直接焊接电池。电池被加热或焊接时，热量会造成电池内部发生短路。

(6)不要拆解电池。电池被拆解或分开时，电池组分之间有可能发生接触，从而导致短路。

(7)不要将新旧电池或是不同型号、品牌的电池混用。当需要更换电池时，应同时用同品牌、同型号、同批次的新电池更换所有的电池。当不同品牌和型号的电池或是新旧不同的电池共同使用时，由于不同电池之间电压或容量的不同，部分电池会发生过放电。

(8)不要使电池变形。不要对电池进行挤压、戳穿或其他形式的损伤，这些滥用往往会导致电池发生短路。

(9)不要将电池放入火中。将电池放入火中时，热量的集聚会导致爆炸和人身伤害，除了合适的可控制的焚烧处理方式外，不要试图烧毁电池。

(10)不要让儿童接触电池或是在没有成人监督的情况下更换电池。那些有可能被吞咽的电池应尽量避免让儿童接触，特别是那些能放入图中所示的摄食量规内的电池。一旦某人摄食了电池，应立即寻求医生帮助。

(11)不要密封或改变电池。密封电池或是其他形式的改变电池，会使电池的安全阀被堵塞，从而当电池内部产生气体时不能及时排出。如果认为必须改变电池，则应尽量获得制造商的建议。

(12)对于不用的电池，应以它们的原始包装进行保存，并尽量远离金属物质，如果包装已打开，则应有序排放，不要混乱堆放。无包装的电池和金属物质混放在一起时，有可能使电池发生短路。避免这种情况发生的最好办法就是使用它们的原始包装来保存不用的电池。

(13)除非是用于紧急情况，对于长期不用的电池应尽量从用电装置中取出。当一个电池达不到满意的效果或是可以预计长期不使用，则将其从装置中取出是有益的，尽管目前市场上的电池都带有保护性外壳或是以其他方式来控制漏液，但是一个部分或是完全用完的电池还是会比一个没用过的电池更容易漏液。

备用电源

*电信

*太阳能系统

*电子开关系统

*通讯设备：基站，PBX，CATV,WLL,ONU,STB，无绳电话等

*后备电源：UPS,ECR，电脑后备系统，sequence，etc

*紧急设备：应急灯，手电筒，火警盗警，防火闸

主电源

*通讯设备：收发器

*电力控制机车：采集车，自动运输车，电动轮椅，清洁机器人，电动车等

*机械工具启动器：剪草机，hedge trimmers，无绳电钻，电动起子，电动雪橇，等等

*工业设备/仪器

*摄像：闪光灯，VTR/VCR，电影灯等

其它便携式设备，等等

⑴ 避免将电池与金属容器直接接触，应采用防酸和阻热材料，否则会引起冒烟或燃烧。

⑵使用指定的充电器在指定的条件下充电，否则可能会引起电池过热、放气、泄露、燃烧或破裂。

⑶不要将电池安装在密封的设备里，否则可能会使设备浦破裂。

⑷将电池使用在医护设备中时，请安装主电源外的后备电源，否则主电源失效会引起伤害。

⑸将电池放在远离能产生火花设备的地方，否则火花可能会引起电池冒烟或破裂。

⑹不要将电池放在热源附近（如变压器），否则会引起电池过热、泄漏、燃烧或破裂。

⑺应用中电池数目超过一只时，请确保电池间连接无误，且与充电器或负载连接无误，否则会引起电池破裂、燃烧或电池损害，某些情况下还会伤人。

⑻特别注意别让电池砸在脚上。

⑼电池的指定使用范围如下。超出此范围可能会引起电池损害。

电池的正常操作范围为：77.F（25℃）

电池放电后（装在设备中）：5.F到122.F(-15℃到50℃）

充电后：32.F到104.F(0℃到40℃）

储存中：5.F到104.F（-15℃到40℃）

⑽不要将装在机车上的电池放在高温下、直射阳光中、火炉或火前，否则可能会造成电池泄漏、起火或破裂。

⑾不要在充满灰尘的地方使用电池，可能会引起电池短路。在多尘环境中使用电池时，应定期检查电池。

安装调试

⑴ 使用带有绝缘套的工具如钳子等。使用不绝缘的工具会造成电池短路、发热或燃烧，损害电池。

⑵ 不要将电池放置在密闭的房间或近火源的地方，否则可能会由于电池释放的氢气造成爆炸或起火。

⑶ 不要用稀释剂、汽油、煤油或合成液去清洁电池。使用上述材料会导致电池外壳破裂泄漏或起火。

⑷ 当处理45伏或更高电压的电池时，要采取安全措施带上绝缘橡皮手套，否则可能会遭到电击。

⑸ 不要将电池放在可能被水淹的地方。如果电池浸在水中，它可能会燃烧或电击伤人。

⑹ 拆卸电池时请缓慢处理。不要使电池破裂、泄漏。

⑺ 将电池装在设备上时，应尽量将它装在设备的最下面，以便检查、保养和更换。

⑻ 电池充电时不要搬动电池。不要低估电池的重量，不细心的处理可能会对操作者造成伤害。

⑼ 不要用能产生静电的材料覆盖电池。静电会引发起火或爆炸。

⑽在电池端子、连接片上使用绝缘盖，以防电击伤人。

⑾电池的安装和维护需要合格的专人进行。不熟练的人进行那样的操作可能会造成危险。

使用前注意事项

⑴ 确保在电池和设备之间和周围进行充分的绝缘措施。不充分的绝缘措施可能引起电击、短路发热、冒烟或燃烧。

⑵ 充电应用充电器，直接连在直流电源可能会引起电池泄漏、发热或燃烧。

⑶ 由于自放电，电池容量会缓慢减少。在储存长时间后使用前，请重新对电池充电。

使用环境与安全

⒈铅酸蓄电池使用在自然通风良好，环境温度最好在25±10℃的工作场所。

⒉铅酸蓄电池在这些条件下使用将十分安全：导电连接良好，不严重过充，热源不直接辐射，保持自然通风。

安装注意事项

⒈蓄电池应离开热源和易产生火花的地方，其安全距离应大于0.5m。

⒉蓄电池应避免阳光直射，不能置于大量放射性、红外线辐射、紫外线辐射、有机溶剂气体和腐蚀气体的环境中。

⒊安装地面应有足够的承载能力。

⒋由于电池组件电压较高，存在电击危险，因此在装卸导电连接条时应使用绝缘工具，安装或搬运电池时应戴绝缘手套、围裙和防护眼镜。电池在安装搬运过程中，只能使用非金属吊带，不能使用钢丝绳等。5.脏污的连接条或不紧密的连接均可引起电池打火，甚至损坏电池组，因此安装时应仔细检查并清除连接条上的脏污，拧紧连接条。

⒍不同容量、不同性能的蓄电池不能互连使用，安装末端连接件和导通电池系统前，应认真检查电池系统的总电压和正、负极，以保证安装正确。

⒎电池外壳，不能使用有机溶剂清洗，不能使用二氧化碳灭火器扑灭电池火灾，可用四氯化碳之类的灭火器具。

⒏蓄电池与充电器或负载连接时，电路开关应位于“断开”位置，并保证连接正确：蓄电池的正极与充电器的正极连接，负极与负极连接。

运输、储存

⒈ 由于有的电池重量较重，必需注意运输工具的选用，严禁翻滚和摔掷有包装箱的电池组。

⒉搬运电池时不要触动极柱和安全阀。

⒊蓄电池为带液荷电出厂，运输中应防止电池短路。

⒋电池在安装前可在0～35℃的环境下存放，但存放不能超过六个月，超过六个月储存期的电池应充电维护，存放地点应清洁、通风、干燥。

使用与注意事项

⒈ 蓄电池荷电出厂，从出厂到安装使用，电池容量会受到不同程度的损失，若时间较长，在投入使用前应进行补充充电。如果蓄电池储存期不超过一年，在恒压2.27V/只的条件下充电5天。如果蓄电池储存期为1～2年，在恒压2.33V/只条件下充电5天。

⒉蓄电池浮充使用时，应保证每个单体电池的浮充电压值为2.25～2.30V，如果浮充电压高于或低于这一范围，则将会减少电池容量或寿命。

⒊当蓄电池浮充运行时，蓄电池单体电池电压不应低于2.20V，如单体电压低于2.20V，则需进行均衡充电。均衡充电的方法为：充电电压2.35V/只，充电时间12小时。

⒋蓄电池循环使用时，在放电后采用恒压限流充电。充电电压为2.35～2.45V/只，最大电流不大于0.25C10 具体充电方法为：先用不大于上述最大电流值的电流进行恒流充电，待充电到单体平均电 压升到2.35～2.45V时改用平均单体电压为2.35～2.45V恒压充电，直到充电结束。

⒌电池循环使用时充电完全的标志：

在上述限流恒压条件下进行充电，其充足电的标志，可以在以下两条中任选一条作为判断依据：

⑴充电时间18～24小时（非深放电时间可短）。

⑵充电末期连续三小时充电电流值不变化。

⑶ 恒压2.35～2.45V充电的电压值，是环境温度为25℃的规定值。当环境温度高于25℃时，充电电压要相应降低，防止造成过充电。当环境温度低于25℃时，充电电压应提高，以防止充电不足。通常降低或提高的幅度为每变化1℃每个单体增减0.005V。

⒍蓄电池放电后应立即再充电，若放电后的蓄电池搁置时间太长，即使再充电也不能恢复其原容量。

⒎电池使用时，务必拧紧接线端子的螺栓，以免引起火花及接触不良。

电池运行检查和记录

⒈电池投入运行后，应至少每季测量浮充电压和开路电压一次，并作记录：每个单体电池浮充电压或开路电压值；

⒉蓄电池系统的端电压（总压）；

⒊环境温度。

⒋每年应检查一次连接导线是否有松动和腐蚀污染现象，松动的导线必须及时拧紧，腐蚀污染的接头应及时作清洁处理。

⒌运行中，如发现以下异常情况，应及时查找故障原因，并更换故障的蓄电池：

⒍电压异常；

⒎物理性损伤（壳、盖有裂纹或变形）；

⒏电池液泄漏；

⒐温度异常。

电量计算

大多数使用VRLA的场合都需要在放电过程中得知剩余电量信息，此信息可能用百分比或剩余工作时间等方式表示。在蓄电池电量耗尽前需要完成某些操作，关停设备或启动其它发电设备。完全充电后的VRLA的放电剩余电量与电池的劣化程度有关，还与放电的电源大小、温度相关，尤其是在高倍率下。

与SOC相关的研究主要集中在电动汽车（EV-Electrical Vehicle）的“油料表”（Gauge），它必 须准确指示剩余电量，以便及时充电，而EV的变电流使用方式和刹车电量回授的影响使得SOC的计算更为复杂。

SOC计算方法有以下几种。

（1） 电压—电量对应

世界最大的电池电量仪表制造商CURTIS公司的产品，部分使用电压—电量对应方法。

（2） 安时积分法

针对电动汽车的电池使用特点，研究了计算补偿系数的电量计量方法。

（3）Peukert定律

一种计算在不同电流和温度下放电容量的方法，其系数的确定较为困难。对于劣化到一定程度的电池，该定律是否仍然有效，还没有相关证实。

（4） 阻抗分析

Kenneth Bundy等人进行了通过阻抗谱数据的分析预测镍氢(Ni/MH)电池的SOC，获得了最大误差为7%的预测效果；Alvin J.Salkind等采用模糊逻辑算法，分析3个不同频点的阻抗虚部预测Li/SO2和Ni/MH电池的SOC亦获得5%的准确度。

（5） 复合技术

部分研究是采用以上几种方法的复合。

由于备用方式与循环深度放电使用方式存在本质的区别，如何计算备用方式的SOC受劣化程度的影响仍是难题。

工业和信息化部、环境保护部等五部委联合下发《关于促进铅酸蓄电池和再生铅产业规范发展的意见》(以下简称《意见》)。目标到2015年，废铅酸蓄电池的回收和综合利用率达到90%以上，铅循环再生比重超过50%，推动形成全国铅资源循环利用体系。

据了解，《意见》加大了淘汰落后产能的力度及对技术研发的支持，要求立即淘汰开口式普通铅酸蓄电池生产能力，并于2015年底前淘汰未通过环境保护核查、不符合准入条件的落后生产能力；加强双极性密封电池、超级电池、泡沫石墨电池等新型铅酸蓄电池的技术研发，推广卷绕式、胶体电解质铅酸蓄电池技术；加快废铅酸蓄电池规模化无害化再生关键技术装备的研发与应用。

为规范企业环境行为，《意见》要求铅酸蓄电池和再生铅企业建设完善的铅烟、铅尘、酸雾和废水收集、处理设施，并保证设施稳定运行和达标排放；要逐步安装铅在线监测设施并与当地环境保护部门联网，逐月报告日常监测情况。严格执行固体废物分类贮存、处置和危险废物转移联单等制度，含铅废渣、污泥等危险废物应按规定委托有资质的单位进行安全处置。《意见》指出，未来将制定《废铅酸蓄电池回收利用管理办法》，以进一步落实生产者责任延伸制度。

为规范个体商贩废铅酸蓄电池回收行为，严厉打击非法拆解和土法炼铅等行为，《意见》提出，完善危险废物经营许可制度，鼓励生产企业通过其零售网络组织回收废铅酸蓄电池，支持生产企业、销售企业、专业回收企业和再生铅企业共建回收网络。加强对废铅酸蓄电池收集、储存、运输全过程的监管。支持规模化、规范化的铅再生利用示范工程建设。

《意见》还指出，“十二五”期间，中央财政淘汰落后产能奖励资金将对全国范围内的铅酸蓄电池企业淘汰落后产能予以支持并加大中央财政清洁生产专项资金支持力度，重点支持符合准入条件、排放达标的企业运用先进节能环保技术改造现有生产能力；对利用废铅酸蓄电池生产再生铅的企业，实行增值税即征即退50%的税收优惠政策，并进一步研究完善再生铅行业鼓励政策，加大税收扶持力度。