南都蓄電池6-GFM-150F 12V150AH性能及參數(shù)

南都蓄電池與超級(jí)電容性能和應(yīng)用分析

目前，主要的儲(chǔ)能裝置有兩大類，蓄電池和超級(jí)電容；  
一、概述 
南都蓄電池是較為傳統(tǒng)的儲(chǔ)能電池，按正極材料可分以下幾類：鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鎳鎘電池、鎳鋅電池、鋰電池。技術(shù)發(fā)展到今天，以磷酸鐵鋰為正極材料的鋰離子電池代表了當(dāng)前、能夠大功率應(yīng)用的動(dòng)力蓄電池。在汽車、軌道車輛等方面應(yīng)用較為廣泛。 
超級(jí)電容又叫雙電層電容器，是20世紀(jì)七八十年代發(fā)展起來(lái)的一種新型儲(chǔ)能裝置，結(jié)構(gòu)上同普通電解電容非常相似，屬于雙電層電容器。但由于采用活性炭多孔電極和電解質(zhì)組成了雙電層結(jié)構(gòu)，加上極小的電極間隙，可以獲得超大的容量，可達(dá)80000F。目前正處于快速成長(zhǎng)期。它具有充電時(shí)間短、使用壽命長(zhǎng)、溫度特性好、節(jié)約能源和綠色環(huán)保等特點(diǎn)。 
表1：蓄電池和超級(jí)電容的特性對(duì)比 特性對(duì)比 蓄電池（鋰電池） 超級(jí)電容 能量轉(zhuǎn)換 化學(xué)能電能 電能 
內(nèi)部反應(yīng) 氧化還原化學(xué)反應(yīng) 極化電解質(zhì)的物理反應(yīng) 過(guò)程可逆性 充放電過(guò)程可逆， 能量轉(zhuǎn)換有損耗 
充放電過(guò)程可逆 使用損耗 
化學(xué)介質(zhì)活性的降低 
負(fù)極材料鈍化使得容量衰減 充放電能量轉(zhuǎn)換損耗正極材料 使用不當(dāng)造成電解液泄漏  
內(nèi)部阻抗 充電時(shí)內(nèi)阻下降，放電時(shí)內(nèi)阻上升 
低阻抗，根據(jù)耐壓要求可調(diào) 單體標(biāo)稱電壓 鋰電池3.0-3.7V 
1.2~1.5V左右 
受溫度影響 較大，明顯的活性極化溫度關(guān)系 工作范圍：-25℃~+45℃ 不大，很小的活性極化 工作范圍：-40℃-+70℃ 
充放電速度 一般充放電為1~5倍率， 大放電可達(dá)10倍率。 充電電流越大速度越快， 
10秒內(nèi)即能達(dá)到額定容量的95%。 充放電時(shí)間 一次充滿電5-6小時(shí) 單體數(shù)秒 
功率密度 （W） 低 
50-200 W 高，南都蓄電池 低阻抗帶來(lái)高的功率輸出 1000-2000W 能量密度 （Wh） 高 
20~100 Wh 低，為蓄電池的1/10， 3-15 Wh 充放電效率 % 
＞95% 
＞95% 循環(huán)壽命，次 平均約為5000~10000次 
大倍率充放電對(duì)壽命影響較大 ＞10萬(wàn)次  
荷電保持能力 存在低自放電 
幾乎不存在自放電 環(huán)保 即使采用無(wú)害化學(xué)材料，仍然具有潛在污染 幾乎不存在化學(xué)污染 
工程使用 單體的大規(guī)模串并聯(lián) 單體的大規(guī)模并聯(lián)，采用均壓措施后可以串聯(lián)使用 使用維護(hù) 
電池密封免維護(hù) 
*免維護(hù)

 二、工程應(yīng)用的主要考量指標(biāo) 

1、能量密度：?jiǎn)挝恢亓克鶅?chǔ)存的總能量多少，與材料有關(guān)。綜合重量和能量密度，就可以判斷其是否可以作為純動(dòng)力源。 
2、功率密度：?jiǎn)挝恢亓吭诜烹姇r(shí)可以以何種速率進(jìn)行能量輸出，表征其放電輸出特性。功率密度高，瞬態(tài)釋放能量高，在高功率輸出的時(shí)候特別有用。 
3、循環(huán)次數(shù)：充放電次數(shù)，決定了使用壽命和維護(hù)成本。

 4、重量體積：決定了其安裝和移動(dòng)性。 
超級(jí)電容的能量密度低，可以進(jìn)行短時(shí)短線供能，若通過(guò)多個(gè)超級(jí)電容串并聯(lián)，可以提高總能量，但會(huì)同時(shí)帶來(lái)重量、體積的增加。 
超級(jí)電容功率密度很高，可以提供瞬時(shí)高峰能量吸收和輸出，特別適合車輛的起動(dòng)和制動(dòng)。 
蓄電池循環(huán)壽命比超級(jí)電容低很多，但是在能量密度上具有非常好的優(yōu)勢(shì)，特別適用于有限空間的應(yīng)用，如軌道車輛。 
表2 關(guān)鍵工程指標(biāo)對(duì)比 
 磷酸鐵鋰鋰離子電池 雙層結(jié)構(gòu)的超級(jí)電容 
能量密度 高 低 功率密度 適中 高 循環(huán)次數(shù) 適中 高 重量體積 
適中 
大 
  
三、工程應(yīng)用的優(yōu)缺分析

 1、南都蓄電池 
優(yōu)點(diǎn)在于： 
1）單體電壓高、能量密度高，適當(dāng)?shù)闹亓亢腕w積能帶來(lái)較大的能量輸出。

 2）在額定充放電倍率，使用次數(shù)和循環(huán)壽命較長(zhǎng)。 3）采用了無(wú)害和環(huán)保材料，環(huán)境公害很低。

 缺點(diǎn)在于：

1）大電流充放電特性不理想。 
2）對(duì)過(guò)充過(guò)放耐受性差，需要精細(xì)的管理保護(hù)系統(tǒng)。 
3）受溫度影響大，高溫下性能惡化并直接影響鋰電池的容量。 
4）具有存在爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，如是高溫、大電流等。需要多重保護(hù)機(jī)制。

 5）目前價(jià)格較高  目前，蓄電池在軌道交通上，主要作為后備和緊急電源使用，作為主要供能裝置用于短距離的公交、有軌電車運(yùn)輸也是其新的應(yīng)用領(lǐng)域。   
2、超級(jí)電容 其優(yōu)點(diǎn)在于： 
1）儲(chǔ)存電容量大。 
2）功率密度大，短時(shí)大功率充放電能力強(qiáng)。

 3）物理能量轉(zhuǎn)換，充放電時(shí)間短，效率高。 
4）充放電循環(huán)次數(shù)可達(dá)50萬(wàn)次，長(zhǎng)使用壽命，除非電流集電極被腐蝕。

 5）具有很寬的工作溫度范圍。 
6）理論上較為安全，電容器的高溫會(huì)導(dǎo)致電路斷路，而不是爆炸。 其缺點(diǎn)在于： 
1）單體電壓低，能量密度低。相比蓄電池，在同樣容量輸出下，需要大量并串聯(lián)，必然帶來(lái)體積和重量的急劇增加。 
2）串聯(lián)使用需要采取必要的均壓控制電路，均壓控制電路的設(shè)計(jì)直接影響中后期超級(jí)電容的影響壽命。  目前，超級(jí)電容典型的應(yīng)用為兩種，其一是作為能量?jī)?chǔ)存裝置，在車輛制動(dòng)過(guò)程中吸收能量，在車輛處于加速牽引過(guò)程中釋放能量，其效率和可靠性都比傳統(tǒng)的蓄電池高。南都蓄電池 其二作為穩(wěn)壓平衡電源，保持在高容量的狀態(tài)，當(dāng)供電系統(tǒng)的電壓低于規(guī)定值時(shí)才開(kāi)始放電。亦可以和蓄電池進(jìn)行組合并聯(lián)使用作為啟動(dòng)電源，啟動(dòng)加速時(shí)，若蓄電池限定電流不夠，則由超 級(jí)電容彌補(bǔ)差額電流，提高總輸出功率；制動(dòng)時(shí)，發(fā)電電流超過(guò)蓄電池限定電流，則由超級(jí) 電容吸收，達(dá)到節(jié)能的目的。此外，在軍事上，作為脈沖能量。  
四、未來(lái)技術(shù)發(fā)展的方向  電池和超級(jí)電容各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)用中各有利弊。 
目前，大功率動(dòng)力電池上，鋰電池較受業(yè)內(nèi)歡迎，也是目前鋰電池研發(fā)的熱點(diǎn)，并在公交車、有軌電車等低功率需求領(lǐng)域進(jìn)入應(yīng)用階段，未來(lái)鋰電池將主要從正負(fù)極材料、電解液、隔膜、內(nèi)部結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)，增強(qiáng)其大功率應(yīng)用和安全性。  超級(jí)電容的低能量密度限制了其在車輛上的應(yīng)用，未來(lái)將朝著高能量密度進(jìn)行改進(jìn)，主要是從材料入手，提高隔膜的制造水平和電極表面積，使得能夠達(dá)到鉛酸蓄電池的能量。  從技術(shù)發(fā)展上看，超級(jí)電容和電池的結(jié)合體能夠集兩者的優(yōu)點(diǎn)于一身，將是新技術(shù)發(fā)展的方向。該結(jié)合體從內(nèi)部結(jié)構(gòu)上將超級(jí)電容和蓄電池2種不同的電極組成雜化超級(jí)電容器，亦稱為超級(jí)電池。 
超級(jí)電池實(shí)現(xiàn)了兩種儲(chǔ)能方式的性能互補(bǔ)，具有低成本、高能量密度、高能量存儲(chǔ)、循環(huán)使用壽命長(zhǎng)、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。超級(jí)電池的開(kāi)發(fā)應(yīng)用成功將會(huì)帶來(lái)革命性的突破。

一、干涸失效模式

從閥控鉛酸蓄電池中排出氫氣、氧氣、水蒸氣、酸霧，都是電池失水的方式和干涸的原因。干涸造成電池失效這一因素是閥控鉛酸蓄電池所*的。失水的原因有四：①氣體再化合的效率低；②從電池殼體中滲出水；③板柵腐蝕消耗水；④自放電損失水。
（一）氣體再化合效率
氣體再化合效率與選擇浮充電壓關(guān)系很大。電壓選擇過(guò)低，雖然氧氣析出少，復(fù)合效率高，但個(gè)別電池會(huì)由于長(zhǎng)期充電不足造成負(fù)極鹽化而失效，使電池壽命縮短。浮充電壓選擇過(guò)高，氣體析出量增加，氣體再化合效率低，雖避免了負(fù)極失效，但安全閥頻繁開(kāi)啟，失水多，正極板柵也有腐蝕。影響電池壽命。
（二）從殼體材料滲透水分
各種電池殼體材料的有關(guān)性能見(jiàn)下表。從表中數(shù)據(jù)看出，ABS材料的水蒸氣滲透率較大，但強(qiáng)度好。電池殼體的滲透率，除取決于殼體材料種類、性質(zhì)外，還與其壁厚、殼體內(nèi)外間水蒸氣壓差有關(guān)。
性能材料數(shù)值水蒸汽相對(duì)滲透率（%）氧相對(duì)滲透率（%）機(jī)械強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度（Mpa）缺口沖擊強(qiáng)度（KJ·m-2）ABS16.60.3521~636.0~53PP1.00130~402.2~6.4PVC4.224.4135~5522~108
（三）板柵腐蝕
板柵腐蝕也會(huì)造成水分的消耗，其反應(yīng)為：
（四）自放電
正極自放電析出的氧氣可以在負(fù)極再化合而不于失水，但負(fù)極析出的氫不能在正極復(fù)合，會(huì)在電池累積，從安全閥排出而失水，尤其是電池在較高溫度下貯存時(shí)，自放電加速。
二、容量過(guò)早損失的失效模式
在閥控鉛酸蓄電池中使用了低銻或無(wú)銻的板柵合金，早期容量損失常容易在如下條件發(fā)生：
①不適宜的循環(huán)條件，諸如連續(xù)高速率放電、深放電、充電開(kāi)始時(shí)低的電流密度；
②缺乏特殊添加劑如Sb、Sn、H3PO4；
③低速率放電時(shí)高的活性物質(zhì)利用率、電解液高度過(guò)剩、極板過(guò)薄等；
④活性物質(zhì)視密度過(guò)低，裝配壓力過(guò)低等。

南都Narada蓄電池應(yīng)用領(lǐng)域與分類：

免維護(hù)無(wú)須補(bǔ)液； UPS不間斷電源；

內(nèi)阻小，大電流放電性能好； 消防備用電源；

適應(yīng)溫度廣； 安全防護(hù)報(bào)警系統(tǒng)；

自放電??； 應(yīng)急照明系統(tǒng)；

使用壽命長(zhǎng)； 電力，郵電通信系統(tǒng)；

荷電出廠，使用方便； 電子儀器儀表；

安全防爆； 電動(dòng)工具,電動(dòng)玩具；

特配方，深放電恢復(fù)性能好； 便攜式電子設(shè)備；

無(wú)游離電解液，側(cè)倒仍能使用； 攝影器材；

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

板柵：采用子母板柵結(jié)構(gòu)技術(shù)；

正極板：涂膏式正極板，高溫高濕4BS固化工藝；

隔板：具有高吸附、高穩(wěn)定性的多微孔超細(xì)玻璃纖維隔板；

電池殼體：抗沖擊、耐震動(dòng)的高強(qiáng)度ABS(可選用阻燃級(jí)) 端子密封：采用多層極柱密封技術(shù)；

安全閥：迷宮式雙層濾酸閥體結(jié)構(gòu)；

接線端子：采用嵌銅芯圓端子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

密封性

采用電池槽蓋、極柱雙重密封設(shè)計(jì)，防止漏酸，可靠的安全閥可防止外部空氣和塵埃進(jìn)入電池內(nèi)部。

免維護(hù)

H2O再生能力強(qiáng)，密封反應(yīng)效率高，吸附式玻璃纖維棉技術(shù)使氣體符合效率高達(dá)99，使電解液具有免維護(hù)功能，因此電池在整個(gè)使用過(guò)程中無(wú)需補(bǔ)水或補(bǔ)酸維護(hù)。

安全可靠

正常使用下無(wú)電解液漏出,電池外殼無(wú)膨脹及破裂現(xiàn)象，要求選擇蓄電池電壓必須與逆變器直流輸入電壓一致。例如，12V 逆變器必須選擇12V蓄電池。電池內(nèi)部裝有特制安全閥和防暴裝置，能有效隔離外部火花 ，不會(huì)引起電池內(nèi)部發(fā)生，使電池在整個(gè)使用過(guò)程中更加安全可靠。

長(zhǎng)壽命

通過(guò)計(jì)算機(jī)精密設(shè)計(jì)的耐腐蝕鈣鉛錫等多元合金板柵，ABS耐腐蝕材料外殼，高強(qiáng)度緊裝配工藝，提高電池裝配緊度，,提高電池使用壽命，增多酸量設(shè)計(jì)，確保電池不會(huì)因電解液枯竭而導(dǎo)致電池使用壽命縮短。

性能高

(1) 重量、體積小，能量高，內(nèi)阻小，輸出功率大。

(2) 充放電性能高。采用高純度原料和制造工藝，自放電控制在每個(gè)月2以下，室溫(25)儲(chǔ)存半年以上仍可正常使用。

(3) 恢復(fù)性能好，在深放電或者充電器出現(xiàn)故障時(shí)，短路放置30天后，仍可充電恢復(fù)其容量。

(4) 無(wú)需均衡充電。由于單體電池的內(nèi)阻、容量、浮充電壓一致性好， 選擇高頻機(jī)必然要從三個(gè)方面進(jìn)行：性能、價(jià)格和售后。確保電池在浮充狀態(tài)下無(wú)需均衡充電。

南都蓄電池6-GFM-150F 12V150AH性能及參數(shù)

太陽(yáng)能通信基站-南都鉛酸蓄電池組的維護(hù)與保養(yǎng)

一是要防止過(guò)充。南都蓄電池的壽命和性能與電池內(nèi)部產(chǎn)生的熱積累密切相關(guān)，而電池內(nèi)部的熱源主要來(lái)之于內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng)的功率損耗，可以簡(jiǎn)單地看著充電電壓和充電電流的乘積。在氧再化合反應(yīng)中，浮充電流會(huì)增大而產(chǎn)生較多的熱量，在恒壓充電時(shí)，浮充電流又會(huì)隨溫度上升而增大，從而又使溫度進(jìn)一步上升。熱失控現(xiàn)象是閥控密封蓄電池的結(jié)構(gòu)方式所造成的*現(xiàn)象。熱失控常帶來(lái)嚴(yán)重危害如電池失水、外殼‘鼓肚子’等，嚴(yán)重者造成電池報(bào)廢。防止過(guò)充就是要嚴(yán)格按廠家說(shuō)明書(shū)提供充電電壓值?，F(xiàn)在的組合電源均可以設(shè)置，并實(shí)現(xiàn)智能化的管理，需要注意的是先是要設(shè)置正確，其次是未經(jīng)人員平常不可以隨便改動(dòng)。
 南都蓄電池
二是要防止充電不足。和過(guò)充正好相反，充電不足主要是充電電壓設(shè)置偏低或過(guò)低所致?；蛘呤菣C(jī)架系統(tǒng)出現(xiàn)了問(wèn)題。
 
三是要防止過(guò)放。放電深度與電池設(shè)計(jì)充放電循環(huán)次數(shù)（使用壽命）密切相關(guān)。例如放電深度為5％時(shí)，循環(huán)次數(shù)為10000次，當(dāng)放電深度為50％時(shí)，循環(huán)次數(shù)只有800次。過(guò)度放電嚴(yán)重者會(huì)造成電池?zé)o法再激活到佳狀態(tài)，甚報(bào)廢。不同的放電速率其放電時(shí)間和終止電壓是不同的，所放出的有效容量也是不同的，并且受到環(huán)境溫度的影響。這里不再列表及繪制有關(guān)曲線，不同廠家的電池說(shuō)明書(shū)中是給出了的。維護(hù)人員應(yīng)該予以關(guān)注，并嚴(yán)格按有關(guān)數(shù)據(jù)在監(jiān)控單元中設(shè)定，不得隨便更改?，F(xiàn)在機(jī)架電源廠家都設(shè)計(jì)有電池下電功能，即當(dāng)電池放電設(shè)定的終止電壓時(shí)，通過(guò)監(jiān)控指令自動(dòng)切斷電池放電回路。更有廠家考慮到監(jiān)控單元因故（視其工作電源而定）無(wú)法檢測(cè)到電池終止電壓或無(wú)法發(fā)出指令時(shí)另設(shè)備份強(qiáng)制切斷電路。因此維護(hù)人員還應(yīng)在巡檢中關(guān)注這些硬件電路的可靠性，予以檢查與維護(hù)。
 
四是控制環(huán)境溫度。電池溫度升高時(shí)，電解液活動(dòng)加劇，電池內(nèi)阻減小，其浮充電流增大導(dǎo)致導(dǎo)電元件腐蝕加劇，壽命減少；反之，電解液活動(dòng)減弱，電池內(nèi)阻加大，電池對(duì)負(fù)載的放電能力則減弱。所以，對(duì)電池溫度的監(jiān)測(cè)和環(huán)境溫度的控制與并保持是十分必要的。同時(shí)還必須對(duì)充電電壓進(jìn)行溫度補(bǔ)償，南都蓄電池以避免高溫下的過(guò)充和低溫下的欠充。大多數(shù)使用VRLA電池組的地方，都把環(huán)境溫度控制在25度左右，加速壽命試驗(yàn)表明，環(huán)境溫度升高10度，又不對(duì)充電電壓進(jìn)行調(diào)整，其電池使用壽命將縮短一半。
 
五是要及時(shí)更換故障電池。由于每一個(gè)單體的工藝差異，長(zhǎng)期浮充下可能逐度漸‘落后’，因此在監(jiān)控單元中會(huì)有定期對(duì)電池組進(jìn)行均充的管理功能，以期激活這一落后單體，使之不再落后。但經(jīng)常落后，終可能變成故障電池。我們可以用多種方法來(lái)判定其是否己病入膏肓，如對(duì)其單進(jìn)行容量試驗(yàn)?zāi)隙茧姵?，或在線測(cè)試其內(nèi)阻值等。關(guān)鍵是要及時(shí)更換故障電池，這樣對(duì)電池組的可用性乃整組壽命是非常重要的。
 
六是建議定期進(jìn)行電池組的容量測(cè)試和放電試驗(yàn)。容量測(cè)試是為了對(duì)電池組進(jìn)行體檢，當(dāng)然工作量較大，但從需要和可能性考慮，建議有條件時(shí)進(jìn)行抽樣試驗(yàn)還是必要的。