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電池容量以安培小時(Ah)表示,即為固定電流放電與放電至截止電壓之時間兩者乘積。
通常放電率以C/T 表示,C 為該電池之額定容量,T 為放電時間。
密閉式鉛酸電池的額定 ...
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電池與充電機
電池與充電機
文/固也泰電子工業有限公司技術部
1、電池容量表示
電池容量以安培小時(Ah)表示,即為固定電流放電與放電至截止電壓之時間兩者乘積。
通常放電率以C/T表示,C為該電池之額定容量,T為放電時間。
密閉式鉛酸電池的額定容量是以20小時放電率(20HR)來訂定。
例如,容量為10Ah,放電率=C/20,即0.5A,作定電流放電可達20小時。
電池容量之大小受到放電率影響,放電電流愈大,電池放電效率愈小。
放電率
20HR
10HR
5HR
3HR
1HR
1CA
3CA
容量%
100%
95%
85%
77%
60%
45%
35%
電池放電容量與電池溫度有關。
溫度
0℃
10℃
20℃
30℃
40℃
容量%
1HR~3CA
82%
91%
100%
106%
113%
20HR~1HR
87%
93%
100%
105%
110%
2、電池好壞的測量
電池好壞量測方法有:開路電壓、內電阻、電池容量、電池充電時的電壓/電流變化等。
其中最常用的方法是測量電池的開路電壓。
全新電池之開路電壓應在12.9V(12V電池)以上。
經貯藏或過放電因素,電池會呈現從12.9V降到0.0V之開路電壓。
其中若出現11.58V(12V電池)之電池,則均屬過度放電或其他原因之不良品。
該電池即使再充飽電,也已經有永久傷害。
量測開路電壓需在電池剛充完電至少1小時後進行。
充飽的電池之開路電壓應在12.9V(12V電池)以上,若介於12.5~12.9V(12V電池)之間者,該電池可能尚未完全充飽,請再以適當充電器予以完全充飽電。
若仍未改善,則該電池容量已減損。
3、電池自放電
鉛酸電池在開路狀態,內部會有自放電反應,即鉛與硫酸反應生成硫酸鉛並產生氫氣。
此反應隨溫度上升而加速,其結果是容量降低及電壓下降。
電池經過包裝、運輸、貯存之過程,會因自放電而容量略為下降,且受溫度影響很大。
貯存溫度、時間和容量關係表如下:
貯存溫度,時間和容量關係表:
時間溫度
1個月
3個月
6個月
12個月
0°C~5°C
96%
93%
90%
80%
5°C~20°C
92%
90%
80%
65%
20°C~30°C
90%
80%
65%
50%
30°C~40°C
83%
70%
50%
不可貯存
電池貯存超過3個月以上,均應補充電之後再使用。
4、電池內阻&電池壽命
鉛酸電池容量下降或電池老化後,其內電阻會升高。
一般可用來判定電池的狀況。
內電阻量測有多種方法,所得數值往往有差距。
電池壽命
一般型:
待機使用電池壽命:3~5年(於13.8V浮充及25℃情況下)
循環使用電池壽命:200次(100%DOD)225次(80%DOD)500次(50%DOD)
DOD:放電深度
高率型:
待機使用電池壽命:3~5年(於13.8V浮充及25℃情況下)
循環使用電池壽命:225次(100%DOD)250次(80%DOD)750次(50%DOD)
5、鉛酸電池極板硫酸化的現象及原因
鉛酸電池內的極板硫酸化,系指鉛酸電池的極板上,生成白色堅硬的硫酸鉛結晶,此時將鉛酸電池進行充電,硫酸鉛非常難轉化為活性物質,電池的電容很小,無法將電流充進電池,鉛酸蓄電池極板硫酸化後主要有以下幾種現象:
鉛蓄電池在充電過程中電壓上升的很快,其初期和終期電壓過高,終期充電電壓可達17.4V左右。
(1)在放電過程中,電壓降低很快,即過早的降至終止電壓,所以其容量比其他電池顯著降低。
(2)充電時,電解液溫度上升的快,易超過45℃。
(3)充電時,電解液密度低於正常值,且充電時過早地發生氣泡。
(4)電池解剖時可發現極板的顏色和狀態不正常。
正極板呈淺褐色(正常為深褐色),極板表面有白色硫酸鉛斑點,負極板呈灰白色(正常為灰色)極板表面粗糙,觸摸時如同有砂粒的感覺,並且極板發硬。
(5)嚴重的硫酸鹽化,極板形成的硫酸鉛白色結晶體粗大,在一般情況下不能復原成活性物質。
6、造成極板硫酸化主要有以下幾方面的原因:
(1)鉛蓄電池初充電不足或初充電中斷時間較長。
(2)鉛蓄電池長期充電不足。
(3)放電後未能及時充電。
(4)經常過量放電或小電流深放電。
(5)電解液密度過高或者溫度過高,硫酸鉛將深入形成不易恢復。
(6)鉛蓄電池擱置時間較長,長期不使用而未定期充電。
(7)內部短路局部作用或電池表面水多造成漏電。
(8)電解液不純,自放電大。
(9)電池內部電解液面低,使極板裸露部分硫酸化。
7、電池使用前的處置
在購買蓄電池後,初次使用或長期未使用時,必須充份充電後再使用。
蓄電池於靜置貯存時會因為自行放電而逐漸降低其容量,如不經充份充電會造成其性能無法發揮。
電池使用溫度:充電0°C~40°C;放電-15°C~50°C,超過此溫度範圍將可能導致電池損壞或變形。
8、鉛酸電池的維護
1、貯存溫度範圍建議:-30°C~50°C,濕度範圍:25%~85%。
2、電池必須充飽電後才予以貯存,如果不充飽電即予以貯存,將會造成壽命的短縮。
3、電池儘量即早使用,電池在貯存中會逐漸劣化。
貯存過久時就算是再予以補充電,其容量也不一定能回復。
4、安裝電池時,將⊕正極及--負極端子處可用砂紙給予酌磨乾淨,可避免端子空氣氧化而造成導電性下降;接上負載後可噴上少許黃油或防鏽油,幫助電池發揮最大效能。
5、傳統加水式電池,要適時予以補充電瓶液,當水分於使用期間有減少的跡象時就必須要補充蒸餾水或電池水,若水位過低時會造成電池內部極板損壞,降低電池的使用壽命。
6、過放電電池會造成電池受損,要儘量避免持續放電以至電池完全沒電的狀態。
7、過充電電池同樣會造成電池受損,大部分是的充電機過強,或是用充電機所充的電流量過高,其損壞程度不一,嚴重時電池會發燙發熱、熱變形膨脹,甚至爆裂…。
而過充電之現象有主要幾種:(1)、電池水比重異常高。
(2)、電解液混濁。
(3)、極板腐蝕。
(4)、水份消失較以往快很多。
9、關於充電器:
充電器最大的目的就是把電池快速充滿,在這個原則上使用一般的電源供應器就可達成,為何有上萬元的充電器,原因就在於一些附加功能,所以好的充電器應含有昇壓迴路,另外好的充電器含有電池特性分析功能,在電池故障時可以自動執行充電放電程序,嘗試將電池救回來,市面上的充電器價格差異極大,從9百多元到上萬元不等。
充電器名詞解釋:
定電流:充電過程中電流保持一定,而不管電壓的變化(均流充電)。
定電壓:充電過程中電壓保持一定,而不管電流的變化(浮動充電)。
CA:1小時X額定放電電流,例如一棵20AH的電池,它的1CA=20A
標準充電=0.1CAX15小時
快速充電=0.3CAX5小時
最大充電=0.5CA~1CA依電壓及溫度變化決定何時停止充電
10、充電注意事項:
1.充電電流越小,充電效率越高,充得越飽(標準充電)。
2.溫度越低對電池越好,切忌超過50度。
3.快充後最好施以保養充電0.03~0.05CA,以便達到充飽狀態。
4.電池會自我放電,長期低於截止放電壓(EDV)會造成鈍化,並減低壽命。
5.鈍化後須經約3次完全充放電來活化(不一定能回到標準容量)。
6.長時間過充會使電池過熱,減低壽命。
7.全新電池儲存時建議每2~3個月拿出來放充電一次。
8.為防止電池過熱,通常使用定電壓定電流或者脈衝來充電較佳。
11、待機使用電池的充電
待機使用電池充電目的是補足自放電的損失,一般均採用定電壓充電。
浮動充電:待機使用電池之定電壓充電值均選擇於略高於開路電壓,為使充電電流盡量減小。
此種充電模式可對電池長年累月持續充電,通稱為浮動充電。
浮動充電電壓於25°C時為13.5~13.8V,由於開路電壓隨溫度而變動,故浮充電壓值亦需隨溫度而變動,其變動係數為–3.0mV/°C/cell,或如下表所列:
溫度(°C)ㄔ>
0
5
10
15
20
25
30
35
40
浮動電壓(Vpc)
14.4
14.0
13.9
13.9
13.8
13.7
13.6
13.5
13.4
12、電池熱變形現象
所謂「熱變形」是發生在充電時使電池膨脹變形的異常現象。
原因是因電池充電時熱量產生速率大於熱量散逸速率,造成電池溫度上升。
為避免熱變形現象發生,需注意下列事項:
1、避免使電池失水―不可在高於氣化電壓(14.4V)以上長期充電(如12小時以上)。
2、串聯電池中若有不良電池(如短路、老化等)需立刻取走,避免造成其他電池過充電。
3、氧氣循環反應多半在充電末期之定電壓充電階段,在該階段原來己漸漸減小的充電電流,反而會慢慢上升。
因此,若充電器之截止條件是充電電流小於某設定值時,往往因該設定值過低無法達到,而使充電器持續充電造成熱變形現象發生。
4、需避免電池局部過熱,例如加強散熱裝置或加裝溫度感測器來截止充電。
13、電池的回收
不良電池或是使用過的電池必須予以回收。
蓄電池回收時應將端子部位做絕緣處理,就算是使用過的蓄電池,其內部亦殘存著電氣量,如果端子未予以絕緣處理將會造成爆炸、火災等危險。
依法民眾可將廢鉛蓄電池交給販賣業者回收。
如果數量較多時,可洽詢資源回收專線0800-085717,專線人員將提供回收商資料。
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