光伏發(fā)電系統(tǒng)儲能專用鉛酸蓄電池-理士蓄電池
閥控式密封和免維護鉛酸蓄電池作為太陽能燈具、光伏電站和光伏戶用系統(tǒng)的儲能電源，在全天候運行時的耐候性問題，即自然環(huán)境下溫度對蓄電池壽命、容量的影響，以及光伏系統(tǒng)儲能鉛酸蓄電池研究、開發(fā)。關鍵詞：VRLA蓄電池膠體鉛酸蓄電池免維護鉛酸蓄電池環(huán)境溫度蓄電池壽命蓄電池容量蓄電池研發(fā)方向近年來，太陽電池的光伏發(fā)電技術得到了世界各國的高度重視。從歐美的太陽能光伏“屋頂計劃”到我國的西部光伏發(fā)電項目。太陽能光伏發(fā)電已經顯示了其強勁的發(fā)展勢頭。隨著光伏發(fā)電技術的發(fā)展和低成本光伏組件的產業(yè)化，太陽能燈具、光伏電站和光伏戶用電源，均要求蓄電池供應商能夠提供全天候運行的蓄電池，而目前光伏系統(tǒng)多采用閥控式密封鉛酸蓄電池（以下簡稱鉛酸蓄電池縮寫為VRLAB）膠體鉛酸蓄電池和免維護鉛酸蓄電池（不是VRLA蓄電池）作為儲能電源。耐候性是指蓄電池適應自然環(huán)境的特性。本文主要討論自然環(huán)境下溫度對蓄電池壽命、容量的影響及解決方法，以及儲能鉛酸蓄電池研究發(fā)展方向。上述三種產品在河北奧冠電源公司已批量生產，山東皇明太陽能公司做儲能蓄電池已配套應用，現(xiàn)場試驗效果很好。一、溫度對鉛酸蓄電池壽命的影響VRLA鉛酸蓄電池受溫度影響較大，按阿里紐斯原理，在大于40℃，溫度升高10度，壽命降低一倍，壽命終止的主要原因是：（一）硫酸電解液干涸；（二）熱失控；（三）內部短路等。（一）硫酸電解液干涸：硫酸電解液作為參加化學反應的電解質，在鉛酸蓄電池中是容量的主要控制因素之一。酸液干涸將造成電池容量降低，甚至失效。造成電池干涸失效這一因素是鉛酸電池所特有的。酸液干涸的原因：（1）氣體再化合的效率偏低，析氫析氧、水蒸發(fā)；（2）從電池殼體內部向外滲水；（3）控制閥設計不當；（4）充電設備與電池電壓不匹配，電池電壓過高、發(fā)熱、失水、干涸而失效。VRLA鉛酸蓄電池受到上述（1）（2）（3）（4）四種因素的影響，其中（2）（3）（4）三種因素引起的失水速度隨環(huán)境溫度的上升而加快，從而加速了鉛酸蓄電池以干涸方式失效。酸液干涸是影響VRLA鉛酸蓄電池壽命的致命因素，VRLA蓄電池不適于在35℃以上高溫條件下使用。（二）熱失控：蓄電池在充放電過程中一般都產生熱量。充電時正極產生的氧到達負極，與負極的絨面鉛反應時會產生大量的熱，如不及時導走就會使蓄電池溫度升高。蓄電池若在高溫環(huán)境下工作，其內部積累的熱量就難以散發(fā)出去，就可能導致蓄電池產生過熱、水損失加劇，內阻增大，更加發(fā)熱，產生惡性循環(huán)，逐步發(fā)展為熱失控，最終導致蓄電池失效。VRLA鉛酸蓄電池由于采用了貧液式緊裝配設計，隔板中保持著10的孔隙酸液不能進入，因而電池內部的導熱性極差，熱容量極小。VRLA鉛酸蓄電池之所以在高溫環(huán)境下易發(fā)生熱失控，是由于安全閥排出的氣體量太少，難以帶走電池內部積累的熱量。熱失控的巨熱將使蓄電池殼體發(fā)生嚴重變形、脹裂、蓄電池徹底失效。（三）內部短路：由于隔膜物質的降解老化穿孔，活性物質的脫落膨脹使兩極連接，或充電過程中生成枝晶穿透隔膜等引起內部短路。深放電之后的蓄電池，其吸附式隔板易出現(xiàn)鉛絨或彌散型沉淀，或形成枝晶，導致正負極板微短路。由于VRLA鉛酸蓄電池的負極冗余設計，充電的初、中期充電效率比正極板充電效率高，所以在正極板析氧之前，負極已生成足夠的絨面鉛，用于使氧進行再化合。在制作蓄電池過程中，以負極活性物質的量作為控制因素，可以減緩電池性能的惡化。除此而外，目前在鉛酸蓄電池中還普遍采用添加劑，用以改善蓄電池性能，如添加鋅、鎘、鋰、鈷、銅、鎂、等金屬鹽或氧化物。這些添加劑均為強電解質，在放電過程中其離子向負極遷移。這些金屬離子起化合配位作用，降低形成硫酸鉛的概率，既是形成了硫酸鉛，也比較松軟，易于軟化或還原。在電池的使用中，應盡量保持溫度恒定，避免溫度的大起大落，減少枝晶析出產生的機會。綜上所述，高溫對蓄電池失水干涸、熱失控、正極板柵腐蝕和變形等都起到加速作用，低溫會引起負極鈍化失效，溫度波動會加速鉛酸蓄電池內部短路等等。這些都將影響電池壽命。