太阳能储能用铅酸蓄电池技术研究

【摘要】：太阳能作为目前最具发展潜力的能源，其储能系统是太阳能利用最薄弱的环节之一，作为太阳能发电系统的关键部分——储能电池，成为了制约太阳能利用的瓶颈。阀控密封铅酸蓄电池(VRLA)是太阳能储能电池的首选。但是，太阳光的不稳定性、工作环境恶劣等因素使得VRLA储能电池很难到达其预期寿命。 正极活性物质的软化和脱落限制了电池的实际应用，管式正极板的使用很好的阻碍了活性物质的膨胀脱落，保证了电池的最佳使用性能。所以目前较多的大型电池使用管式正极板，已具备了性能可靠，寿命较长和高输出容量的特点。胶体技术作为一种行业的新技术，在很多方面完善了阀控电池性能。几乎消除了电解液分层现象；采用富液设计，保证了深放电恢复特性；在较高的环境温度下，电池使用寿命长。 通过对正、负极所选定的配方进行单片电池试验，从正、负极各优选出一种配方，制造极板组装样品电池进行性能试验。用优选出的配方制造的电池在初期容量、低温容量、充电接受能力、高温充电后低温放电能力等方面均优于车间现有配方。 本文通过改变铅钙合金板栅中锡含量，板栅表面处理，极板表面冲洗方式研究管式正极板的充电接受能力，同时通过改变正极配方，向其中加入少量气相SiO2，研究了正极配方中加入SiO2对充电接受能力的影响。发现Sn含量为0.9%的PbCa合金板栅充电接受能力较好；板栅经浸酸处理，可以提高充电接受能力；用Na2CO3溶液浸洗可以快速达到极板表面处理要求，减少蓄电池用水的使用，并且可以提高充电接受能力。 酸循环化成工艺具有清洁、环保、节能等优点。对样品电池进行了酸循环化成放电后灌胶试验，电池首次放电容量达到了额定容量的100%，而且随着循环次数的增加，电池容量也逐渐增加并趋于稳定，达到了预期目的。 本文将装配好的电池，灌注自制胶体电解液后进行初充电。初充电结束后安上不同压力的安全阀，对电池称重后进行试验。发现胶体电池的安全阀开阀压力为（30±5）kPa为时，密封反应效率较高；开阀压力公差在±3kPa范围内对胶体电池电压一致性影响较小，且随着充放电循环的进行，电池电压差异性变化较小。 最后根据优选的胶体电池正、负极配方、极板处理方式等提高充电接受能力的途径及化成方法等制作工艺，组装CNF-400J管状胶体太阳能储能电池样品，其各项性能均满足GB/T22473-2008《储能用铅酸蓄电池》的要求。 【关键词】：太阳能系统 铅酸蓄电池 管式正极板 胶体电解液 性能测试
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM912
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1. 绪论10-25
• 1.1 太阳能光伏系统简介10-11
• 1.2 铅酸蓄电池发展简介11-12
• 1.3 储能用铅酸蓄电池12-18
• 1.3.1 储能用铅酸蓄电池简介12-13
• 1.3.2 储能铅酸蓄电池的基本要求13-14
• 1.3.3 阀控密封式铅酸蓄电池14-16
• 1.3.4 胶体技术及其应用16-18
• 1.4 铅酸蓄电池板栅概述18
• 1.5 铅酸蓄电池活性物质添加剂概述18-20
• 1.5.1 正极添加剂18-19
• 1.5.2 负极添加剂19-20
• 1.6 铅酸蓄电池正生极板固化概述20
• 1.7 铅酸蓄电池化成概述20-22
• 1.8 本论文选题依据、意义及主要研究内容22-25
• 1.8.1 选题依据和研究意义22
• 1.8.2 主要研究内容22-25
• 2. 高低温条件下正、负极配方研究25-34
• 2.1 研究方案25
• 2.2 正、负极试验配方25-26
• 2.2.1 正极配方25
• 2.2.2 负极配方25-26
• 2.3 模拟样品26-27
• 2.4 模拟样品试验与结果27-31
• 2.4.1 试验程序27
• 2.4.2 正极配方试验结果27-29
• 2.4.3 负极配方试验结果29-31
• 2.5 样品电池试验及结果31-33
• 2.5.1 样品电池31
• 2.5.2 试验程序31
• 2.5.3 常温容量试验结果31-32
• 2.5.4 低温试验结果32-33
• 2.5.5 低温充电接受能力试验33
• 2.5.6 高温充电低温放电33
• 2.6 本章小结33-34
• 3. 管式正极板充电接受能力研究34-39
• 3.1 研究方案34
• 3.2 试验及结果34-37
• 3.2.1 充电接受能力试验方法34
• 3.2.2 试样准备34-35
• 3.2.3 板栅合金中锡含量对充电接受能力的影响35
• 3.2.4 板栅处理方式对充电接受能力的影响35
• 3.2.5 极板冲洗方式对充电接受能力的影响35-37
• 3.2.6 正极配方中加入 SiO2 对充电接受能力的影响37
• 3.3 本章小结37-39
• 4. 胶体电解液灌注工艺研究39-42
• 4.1 研究方案39
• 4.2 试验电池39
• 4.3 性能试验39-41
• 4.3.1 凝胶性能39-40
• 4.3.2 工艺性能40
• 4.3.3 初期容量性能40-41
• 4.3.4 充电性能41
• 4.4 本章小结41-42
• 5. 安全阀开阀压力研究42-49
• 5.1 研究方案42-43
• 5.1.1 安全阀压力对电池密封反应效率的影响42
• 5.1.2 电压一致性试验42-43
• 5.2 试验结果与讨论43-48
• 5.2.1 开阀压力对电池密封反应效率的研究43-47
• 5.2.2 电压一致性的研究47-48
• 5.3 本章小结48-49
• 6. 样品电池49-52
• 6.1 研制方案49
• 6.2 性能试验49-51
• 6.2.1 样品电池重量49
• 6.2.2 初期性能试验49-50
• 6.2.3 充电接受能力试验50-51
• 6.2.4 循环寿命试验51
• 6.3 本章小结51-52
• 总结52-54
• 参考文献54-59
• 致谢59-60

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