蓄电池是独立太阳能系统中重要的一个组成部分,其主要作用是收集、存储太阳能光伏板产生的电能,为负载设备提供不间断的电力供给,本文通过从宏观角度阐述行业常用电池的分类和相关技术指标,希望能为太阳能光伏产品使用者提供一些帮助和参考。
目前蓄电池的种类很多,分类的方法也不尽相同,可以根据蓄电池中存储能量的活性物质的特征、电池结构特点、内部电解液的性质以及蓄电池的用途等进行分类。根据蓄电池内部使用的电解液性质分类可以分为酸性蓄电池以及碱性蓄电池,如现在广泛在太阳能光伏系统中使用的铅酸蓄电池就是属于酸性电池,小型设备上常用的镍镉电池就是属于碱性电池。
一、按用途分类
按使用环境和应用目标进行分类,蓄电池可分为储能型和非储能型两大分类,储能型蓄电池其应用特点是电池充放电深度高,自放电流小,适合于光伏发电站、UPS、通信备用电源等;非储能型蓄电池通常应用于车辆起动点火、设备触发等应用环境,其充放电深度较低,但对工作环境要求较低,可以工作于低温环境,可大电流放电等特征,汽车中用于起动点火电池均属该类。
二、按活性物质分类
电池内部的活性物质用于完成电能与化学能的转换,活性物质不同,蓄电池的特性不同,同一种活性物质的不同配比,表现出的特性也不同,例如,以稀硫酸为活性物质的铅酸电池,根据硫酸浓度的不同,可制造出更适合深充深放的储能型蓄电池也可以制造适用于大电流放电的非储能型电池。目前,常用的蓄电池按活性物质分类可分为如下几种:
<1>铅酸蓄电池
铅酸蓄电池已有100多年的历史,广泛用作内燃机汽车的起动动力源,它可靠性好、原材料易于获取、价格低廉。铅酸蓄电池用于铅或铅的氧化物为极板,以稀硫酸为电解液,主要优点是电压稳定、价格低廉;缺点是比能低(即每公斤蓄电池所存储的电能)、使用寿命短(通常以充放循环次数300-800次为参考)、维护频繁。近几十年来,铅酸电池的材料和结构一直在改进,衍生出如干荷蓄电池、免维护蓄电池、VRLA电池等多种新型铅酸电池,从一定程度上提高了铅酸电池的比能和减少了铅酸电池的维护次数。
<2>锂离子电池
锂离子二次电池作为新型高电压、高能量密度的可充电电池,其独特的物理和电化学性能,具有广泛的民用和国防应用前景。其突出特点是重量轻、比能大、无污染、无记忆效应、使用寿命长。在同体积重量性况下,锂电池的蓄电能力是镍氢电池的1.6倍,是镍镉电池的4倍,并且目前人类只开发利用了其理论电量的20%-30%,开发前景非常光明。同时它是一种真正的绿色环何电池,不会对环境造成污染。锂离子电池目前广泛应用于电动车、手机、便携式电脑等应用环境。
<3>镍镉电池
镍镉电池的应用广泛程度仅次于铅酸蓄电池,镍镉电池的优点是循环寿命长,是铅酸蓄电池的两倍多,可达2000多次并且可快速充电,缺点是价格较高,约为铅酸电池的4~5倍,并且镍镉电池有记忆效应,须在使用十次左右后,作一次完全充放电,如果已经有了记忆效应,应连续作3~5次完全充放电,以释放记忆,否则镍镉电池会因记忆效应出现容量降低等问题。
在接下来的文章里,我们将对不同种类的铅酸电池、锂离子电池进行逐一介绍,包括电池的主要性能参数、充电方法、维护方法及使用注意事项等。