胶体电池属于铅酸蓄电池的一种发展分类,简单的做法,是在硫酸中添加胶凝剂,使硫酸电液变为胶态。电液呈胶态的电池通常称之为胶体电池。广义而言,胶体电池与常规铅酸电池的区别不仅仅在于电液改为胶凝状。例如非凝固态的水性胶体,从电化学分类结构和特性看同属胶体电池。又如在板栅中结附高分子材料,俗称陶瓷板栅,亦可视作胶体电池的应用特色。近期已有实验室在极板配方中添加一种靶向偶联剂,大大提高了极板活性物质的反应利用率,据非公开资料表明可达到70wh/kg的重量比能量水平,这些都是现阶段工业实践及有待工业化的胶体电池的应用范例。胶体电池与常规铅酸电池的区别,从初理解的电解质胶凝,进一步发展至电解质基础结构的电化学特性研究,以及在板栅和活性物质中的应用推广。其重要的特点为:用较小的工业代价,沿已有150年历史的铅酸电池工业路子制造出更的电池,其放电曲线平直,拐点高,比能量特别是比功率要比常规铅酸电池大20%以上,寿命一般也比常规铅酸电池长一倍左右,高温及低温特性要好得多。鐢垫睁gc-4-11.jpg
1.功率定型法
这种方法比较简便,根据蓄电池恒功率放电参数表可以准确地选出蓄电池型号。首先计算在后备时间内,每个2V的蓄电池至少应向提供的恒功率:PScosφ/ηN?K1
式中:S-标称输出功率
cosφ-输出功率因数;
η逆变器效率;
N-在中以12V电池计算时所需的串联电池个数,由正常工作电压确定;K-系数,厂家提供的电池恒功率放电数据表,一般是以2V单元电池为计算基准的,12V/节电池相当于6个2V单元串联,此时取K6;如果电池厂家提供的电池恒功率放电数据表是以12V单元电池为计算基准的,则K1。
然后确定蓄电池的放电终止电压UT:UTUmin/N*62
式中:Umin-工作电压
我们可以在厂家提供的UT下的恒功率放电参数表中,找出等于或稍大于P的功率值,这一功率值所对应的型号即能满足系统的要求。如果表中所列的功率值均小于P,可通过多组电池并联来达到功率要求,一般并联不应超过4组。
下面举例说明:例如一台80kVA梅兰日兰后备15min,已知输出功率因数cosφ为0.8,逆变器效率η为0.94,正常工作电压为384V,工作电压Umin为320V,则配套蓄电池组N应为32节384V/12V12V/节电池串联,根据式1得出P354.6W,根据式2得出放电终止电压UT1.67V。如我们选用美国GNBSprinter系列电池,根据GNBSprinter样本提供的在25℃时每单元恒功率放电数据表,查找15min列下等于或稍大于354.6W的功率值为373W,对应的型号为S12V370,其额定容量为100Ah,也就是说,用32节GNBS12V370蓄电池串联,可以满足该系统的要求。如果选用2V/节电池串联,则在2V系列电池的恒功率放电数据表中查出相应型号,整组串联电池数量为6N。
2.电流定型法
这是根据某一蓄电池的恒流放电曲线来确定蓄电池容量和型号的方法。首先计算系统要求的蓄电池放电电流:ImaxScosφ/ηUmin(3)
式3中各符号的含义与功率定型法中所定义的相同。在计算出电池串联数量N和放电终止电压UT后,就可以根据要求的后备时间从蓄电池恒流放电曲线中查出放电速率n,然后根据放电速率的定义:nImax/C10,得出配置蓄电池的额定容量C10并确定电池型号。
下面仍以80kVA梅兰日兰后备15min系统配套美国GNBSprinterl2V电池为例来说明。首先按式3计算蓄电池的放电电流,Imax212.8A,由式2得出每2V单元的放电终止电压UT1.67V。在sprinter恒流放电曲线图图1中,根据后备时间15min横坐标和放电终止电压1.67V纵坐标,可得出放电速率n