供貨周期 | 一個月以上 | 規格 | ZC100-12 |
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貨號 | 卓肯蓄電池 | 主要用途 | UPS電源、配電柜、應急電源、直流屏 |
產品分類品牌分類
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產品簡介
詳細介紹
卓肯蓄電池ZC100-12 12V100AH放電無內阻
卓肯蓄電池ZC100-12 12V100AH放電無內阻
太陽能是各種可再生能源中zui重要的基本能源,生物質能、風能、海洋能、水能等都來自太陽能,廣義地說,太陽能包含以上各種可再生能源。太陽能作為可再生能源的一種,則是指太陽能的直接轉化和利用。通過轉換裝置把太陽輻射能轉換成熱能利用的屬于太陽能熱利用技術,再利用熱能進行發電的稱為太陽能熱發電,也屬于這一技術領域;通過轉換裝置把太陽輻射能轉換成電能利用的屬于太陽能光發電技術,光電轉換裝置通常是利用半導體器件的光伏效應原理進行光電轉換的,因此又稱太陽能光伏技術。
二十世紀50年代,太陽能利用領域出現了兩項重大技術突破:一是1954年美國貝爾實驗室研制出6%的實用型單晶硅電池,二是1955年以色列Tabor提出選擇性吸收表面概念和理論并研制成功選擇性太陽吸收涂層。這兩項技術突破為太陽能利用進入現代發展時期奠定了技術基礎。
太陽能電池的特性:太陽能電池是一個巨大的PN結,它把太陽能轉換為電能,對于單片太陽能電池來說,它是一個小的PN結,除了當太陽光照射在上面時,它能夠產生電能外,它還具有PN結的一切特性。在標準光照條件下,它的額定輸出電壓為0.48V。在太陽能照明燈具使用中的太陽能電池組件都是由多片太陽能電池連接構成的。它具有負的溫度系數,溫度每上升一度,電壓下降2mV。
對于多片太陽能電池組成的太陽能電池組件,太陽能電池一般都如下參數:Isc是短路電流,Im是峰值電流,Voc是開路電壓。Vm是峰值電壓,Pm是峰值功率。在使用中,太陽能電池開路或者短路都不會造成損壞,實際上我們也正是利用它的這個特性對系統蓄電池充放電進行控制的。
太陽能電池的選擇:我們所說的太陽能電池輸出功率Wp是標準太陽光照條件下,即:歐洲委員會定義的101標準,輻射強度1000W/m2,大氣質量AM1.5,電池溫度25℃條件下,太陽能電池的輸出功率。這個條件大約和平時晴天中午前后的太陽光照條件差不多,(在長江下游地區只能接近這個數值)這并不象有些人想象的那樣,只要有陽光就會有額定輸出功率,甚至認為太陽能電池在夜晚日光燈下也可以正常使用。這就是說,太陽能電池的輸出功率是隨機的,在不同的時間,不同的地點,同樣一塊太陽能電池的輸出功率是不同的。
2.光伏效應
光生伏*應簡稱為光伏效應,指光照使不均勻半導體或半導體與金屬組合的不同部位之間產生電位差的現象。
太陽能電池是一種近年發展起來的新型的電池。太陽能電池是利用光電轉換原理使太陽的輻射光通過半導體物質轉變為電能的一種器件,這種光電轉換過程通常叫做“光生伏打效應”,因此太陽能電池又稱為“光伏電池”,用于太陽能電池的半導體材料是一種介于導體和絕緣體之間的特殊物質,和任何物質的原子一樣,半導體的原子也是由帶正電的原子核和帶負電的電子組成,半導體硅原子的外層有4個電子,按固定軌道圍繞原子核轉動。當受到外來能量的作用時,這些電子就會脫離軌道而成為自由電子,并在原來的位置上留下一個“空穴”,在純凈的硅晶體中,自由電子和空穴的數目是相等的。如果在硅晶體中摻入硼、鎵等元素,由于這些元素能夠俘獲電子,它就成了空穴型半導體,通常用符號P表示;如果摻入能夠釋放電子的磷、砷等元素,它就成了電子型半導體,以符號N代表。若把這兩種半導體結合,交界面便形成一個P-N結。太陽能電池的奧妙就在這個“結”上,P-N結就像一堵墻,阻礙著電子和空穴的移動。當太陽能電池受到陽光照射時,電子接受光能,向N型區移動,使N型區帶負電,同時空穴向P型區移動,使P型區帶正電。這樣,在P-N結兩端便產生了電動勢,也就是通常所說的電壓。這種現象就是上面所說的“光生伏打效應”。如果這時分別在P型層和N型層焊上金屬導線,接通負載,則外電路便有電流通過,如此形成的一個個電池元件,把它們串聯、并聯起來,就能產生一定的電壓和電流,輸出功率。制造太陽電池的半導體材料已知的有十幾種,因此太陽電池的種類也很多。目前,技術zui成熟,并具有商業價值的太陽電池要算硅太陽電池。
太陽能電池就是利用光伏效應將太陽能直接轉換為電能的一種裝置。常規太陽電池簡單裝置如左圖所示。當N型和P型兩種不同型號的半導體材料接觸后,由于擴散和漂移作用,在界面處形成由P型指向N型的內建電場。當光照在太陽電池的表面后,能量大于禁帶寬度的光子便激發出電子和空穴對,這些非平衡的少數載流子在內電場的作用下分離開,在電池的上下兩極累積,這樣電池便可以給外界負載提供電流。
3.晶硅太陽電池向高效化和薄膜化方向發展
單晶硅高效電池
單晶硅高效電池的典型代表是斯但福大學的背面點接觸電池(PCC),新南威爾士大學(UNSW)的鈍化發射區電池(PESC,PERC,PERL以及德國Fraumhofer太陽能研究所的局域化背表面場(LBSF)電池等。
新南威爾士大學高效電池; 斯但福大學的背面點接觸電池(PCC) 德國Fraunhofer太陽能研究所的深結局部背場電池(LBSF) 日本SHARP的C一Si/µc-Si異質pp+結高效電池
多晶硅高效電池
多晶硅太陽電他的出現主要是為了降低成本,其優點是能直接制備出適于規模化生產的大尺寸方型硅錠,設備比較簡單,制造過程簡單、省電、節約硅材料,對材質要求也較低。晶界及雜質影響可通過電池加工工藝進行改善;由于材質和晶界影響,電池效率較低。電池工藝主要采用吸雜、鈍化、背場等技術。
常規鋁吸雜工藝是在電池的背面蒸鍍鋁膜后經過燒結形成,也可同時形成電池的背場。近幾年在吸雜上的工作證明,它對高效單晶硅太陽電池及多晶硅太陽電池都會產生一定的作用。
鈍化是提高多晶硅質量的有效方法。一種方法是采用氫鈍化,鈍化硅體內的懸掛鍵等缺陷。在晶體生長中受應力等影響造成缺陷越多的硅材料,氫鈍化的效果越好。氫鈍化可采用離子注入或等離子體處理。在多晶硅太陽電池表面采用PECVD法鍍上一層氮化硅減反射膜,由于硅烷分解時產生氫離子,對多晶硅可產生氫鈍化的效果。
在高效太陽電池上常采用表面氧鈍化的技術來提高太陽電他的效率,近年來在光伏級的晶體硅材料上使用也有明顯的效果,尤其采用熱氧化法效果更明顯。使用PECVD法在更低的溫度下進行表面氧化,近年來也被使用,具有一定的效果。
多晶硅太陽電池的表面由于存在多種晶向,不如(100)晶向的單晶硅那樣能經由腐蝕得到理想的絨面結構,因而對其表面進行各種處理以達減反射的作用也為近期研究目標,其中采用多刀砂輪進行表面刻槽,對10cmX10cm面積硅片的工序時間可降到30秒,具有了一定的實用潛力。
多孔硅作為多晶硅太陽電池的減反射膜具有實用意義,其減反射的作用已能與雙重減反射膜相比,所得多晶硅電池的效率也能達到13。4%。
Geogia Tech.電池 UNSw電池 Kysera電池 多晶硅薄膜電池
為了大幅度降低太陽電池的成本,光伏界一直在研究開發薄膜電池,并先后開發出非晶硅薄膜電他,硫化鎬(CdTe)電池,銅鋼硒(C1S)電池等。特別是非晶硅電池,
CVD多晶硅薄膜電池 多層多晶硅薄膜電池 目前太陽能電池的封裝形式主要有2種,層壓和滴膠,層壓工藝可以保證太陽能電池工作壽命25年以上,滴膠雖然當時美觀,但是太陽能電池工作壽命僅僅1~2年。因此,1W以下的小功率太陽能草坪燈,在沒有過高壽命要求的情況下,可以使用滴膠封裝形式,對于使用年限有規定的太陽能燈,建議使用層壓的封裝形式。另外,有一種硅凝膠用于滴膠封裝太陽能電池,據說工作壽命可以達到10年。
太陽能發電系統
光伏發電系統分為獨立型與并網型。
1.獨立型太陽能交流發電系統一般包括以下幾個部分:
· 太陽電池陣列:按一定方式排列和連結組合的太陽電池組件,以及支撐這些組件的支架和基礎。
·儲能電池:根據使用要求,可以是不同種類的可充電電池。
·控制器:用于控制太陽電池陣列給儲能電池充電過程的設備,它具有各種保護功能,可以確保系統安全穩定的連續運行。
·逆變器,輸入從儲能電池來的直流電,輸出所需要的交流電,例如:中國是220V50Hz。
·配電箱及連接導線:用于連結系統設備和管理輸出電力的設備。
2.獨立型太陽能直流發電系統一般包括以下幾個部分:
· 太陽電池陣列:按一定方式排列和連結組合的太陽電池組件,以及支撐這些組件的支架和基礎。
·儲能電池:根據使用要求,可以是不同種類的可充電電池。
·控制器:用于控制太陽電池陣列給儲能電池充電過程的設備,它具有各種保護功能,可以確保系統安全穩定的連續運行。
·配電箱及連接導線:用于連結系統設備和管理輸出電力的設備。
3.并網型太陽能交流發電系統一般包括以下幾個部分:
· 太陽電池陣列:按一定方式排列和連結組合的太陽電池組件,以及支撐這些組件的支架和基礎。
·儲能電池:根據使用要求,可以是不同種類的可充電電池。
·控制器:用于控制太陽電池陣列給儲能電池充電過程的設備,它具有各種保護功能,可以確保系統安全穩定的連續運行。
·并網逆變器,輸入從儲能電池來的直流電,輸出所需要的交流電,例如:中國是220V50Hz。
·配電箱及連接導線:用于連結系統設備和管理輸出電力的設備。
太陽能照明系統
太陽能燈具的設計和燈具的使用地區有關。太陽能電池組件額定輸出功率和燈具輸入功率之間關系在華東地區大約是2~4:1,具體比例要根據燈具每天工作時間以及對連續陰雨天照明要求決定。
太陽能電池的安裝:許多的太陽能燈具的工廠將太陽能電池水平放置,這樣太陽能電池的輸出功率將減少15%~20%,如果再在太陽能電池上面增加一個裝飾性外罩,太陽能電池的輸出功率又將減少5%左右,太陽能電池價格昂貴,我們收集了許多國外太陽能燈資料,在美觀和節能兩者之間,大多數都選擇節能。在長江下游太陽能電池的傾斜角度是40度左右,方向為正南方。
單片太陽能電池一般是不能使用的,實際應用的是太陽能電池組件。太陽電池組件是由多片太陽能電池組合而成,用以達到期望的電壓值。太陽能電池組件在使用過程中,如果有一片太陽能電池單獨被遮擋,例如樹葉鳥糞等,單獨被遮擋的太陽能電池在強烈陽光照射下就會發熱損壞,于是整個太陽能電池組件損壞。這就是所謂熱島效應。為了防止熱島效應,一般是將太陽能電池傾斜放置,使樹葉等不能附著,在鳥類比較聚集的地方還要求安裝防鳥針。
無論太陽能燈具的款式與功率如何,需要一個性能良好的充放電控制電路是*的。為了延長蓄電池的使用壽命,必須對它的充放電條件加以限制,防止蓄電池過充電及深度放電,另外,由于太陽能光伏發電系統的輸入能量極不穩定,光伏發電系統中對蓄電池充電的控制要比普通蓄電池充電的控制要復雜些。對于太陽能燈具的設計來說,成功與失敗往往就取決于充放電控制電路的成功與失敗,沒有一個性能良好的充放電控制電路,就不可能有一個性能良好的太陽能燈具。
儲能鉛酸蓄電池的選用
近年來,太陽電池的光伏發電技術得到了世界各國的高度重視。從歐美的太陽能光伏“屋頂計劃”到我國的西部光伏發電項目以及“光明工程”。太陽能光伏發電已經顯示了其強勁的發展勢頭。隨著光伏發電技術的發展和低成本光伏組件的產業化,太陽能燈具、光伏電站和光伏戶用電源,均要求蓄電池供應商能夠提供全天候運行的蓄電池,而目前光伏系統多采用閥控式密封鉛酸蓄電池(以下簡稱鉛酸蓄電池縮寫為VRLAB)膠體鉛酸蓄電池和免維護鉛酸蓄電池(不是VRLA蓄電池)作為儲能電源。耐候性是指蓄電池適應自然環境的特性。本文主要討論自然環境下溫度對蓄電池壽命、容量的影響及解決方法,以及儲能鉛酸蓄電池選用。
一、溫度對鉛酸蓄電池壽命的影響
VRLA鉛酸蓄電池受溫度影響較大,按阿里紐斯原理,在大于40℃,溫度升高10度,壽命降低一倍,壽命終止的主要原因是:(一)硫酸電解液干涸;(二)熱失控;(三)內部短路等。
(一)硫酸電解液干涸:關鍵問題因素之一。酸液干涸將造成電池容量降低,甚至失效。造成電池干涸失效這一因素是鉛酸電池所*的。酸液干涸的原因:(1)氣體再化合的效率偏低,析氫析氧、水蒸發;(2)從電池殼體內部向外滲水;(3)控制閥設計不當;(4)充電設備與電池電壓不匹配,電池電壓過高、發熱、失水、干涸而失效。
VRLA鉛酸蓄電池受到上述(1)(2)(3)(4)四種因素的影響,其中(2)(3)(4)三種因素引起的失水速度隨環境溫度的上升而加快,從而加速了鉛酸蓄電池以干涸方式失效。酸液干涸是影響VRLA鉛酸蓄電池壽命的致命因素,VRLA蓄電池不適于在35℃以上高溫條件下使用。
(二)熱失控:
蓄電池在充放電過程中一般都產生熱量。充電時正極產生的氧到達負極,與負極的絨面鉛反應時會產生大量的熱,如不及時導走就會使蓄電池溫度升高。蓄電池若在高溫環境下工作,其內部積累的熱量就難以散發出去,就可能導致蓄電池產生過熱、水損失加劇,內阻增大,更加發熱,產生惡性循環,逐步發展為熱失控,zui終導致蓄電池失效。
VRLA鉛酸蓄電池由于采用了貧液式緊裝配設計,隔板中保持著10%的孔隙酸液不能進入,因而電池內部的導熱性極差,熱容量極小。VRLA鉛酸蓄電池之所以在高溫環境下易發生熱失控,是由于安全閥排出的氣體量太少,難以帶走電池內部積累的熱量。熱失控的巨熱將使蓄電池殼體發生嚴重變形、脹裂、蓄電池*失效。
(三)內部短路:由于隔膜物質的降解老化穿孔,活性物質的脫落膨脹使兩極連接,或充電過程中生成枝晶穿透隔膜等引起內部短路。深放電之后的蓄電池,其吸附式隔板易出現鉛絨或彌散型沉淀,或形成枝晶,導致正負極板微短路。
由于VRLA鉛酸蓄電池的負極冗余設計,充電的初、中期充電效率比正極板充電效率高,所以在正極板析氧之前,負極已生成足夠的絨面鉛,用于使氧進行再化合。在制作蓄電池過程中,以負極活性物質的量作為控制因素,可以減緩電池性能的惡化。
除此而外,目前在鉛酸蓄電池中還普遍采用添加劑,用以改善蓄電池性能,如添加鋅、鎘、鋰、鈷、銅、鎂等金屬鹽或氧化物。這些添加劑均為強電解質,在放電過程中其離子向負極遷移。這些金屬離子起化合配位作用,降低形成硫酸鉛的概率,既使形成了硫酸鉛,也比較松軟,易于軟化或還原。在電池的使用中,應盡量保持溫度恒定,避免溫度的大起大落,減少枝晶析出產生的機會。
綜上所述,高溫對蓄電池失水干涸、熱失控、正極板柵腐蝕和變形等都起到加速作用,低溫會引起負極鈍化失效,溫度波動會加速鉛酸蓄電池內部短路等等。這些都將影響電池壽命。
二、溫度對鉛酸蓄電池容量的影響
(一)*類早期容量損失,縮寫為PCL-Ⅰ。
鉛酸蓄電池容量突然損失的主要原因是阻擋層。由于Pb-Ca-Sn-Al合金再生缺陷和半導體效應,正極活性物質與板柵間形成了單項導電的阻擋層,導電層組成成分較為復雜并具有半導體特性的晶體,對溫度極為敏感,通過對腐蝕層的研究,改進了電池的合金和鉛膏添加劑等半導體摻雜制造工藝,其原理是半導體晶體對純度極為敏感這一原理,一個ppm的摻雜能增加103的電導率,通過合理的摻雜工藝,這種失效模式基本上解決。
(二)第二類早期容量損失,縮寫為PCL-Ⅱ
鉛酸蓄電池容量緩慢損失的主要原因是不是通常所見的板柵腐蝕硫酸鹽化或活性物質軟化脫落等,而是由于多孔活性物質膨脹引起顆粒之間互相隔絕,受溫度影響很大,由PbO2→PbSO4 軟化過程中膨脹收縮,引起的正極活性物松軟和絡合結構的不可逆損壞,逐漸軟化脫落。造成正極板以較低的速度損失容量。 (三)第三類早期容量損失,縮寫為PCL-Ⅲ
鉛酸蓄電池無法充電的主要原因是由于負極添加劑活性降低或損失,而使充電困難,充電接受能力差,再充電不足,從而導致負極板底部1/3處硫酸鹽化而造成的。
在常溫10h--20h率放電時電池容量受限于正極,在低溫(-15℃以下)和高倍率(1h率以上)放電時電池容量收限于負極,低溫大電流放電或受高溫影響負極極易發生鈍化,其原因是放電過程中有大量的離子要在很短時間內進入酸液,而形成晶核需要一些時間,這樣在電極表面的呈現過大的飽和度,與正常放電電流密度相比就能夠形成數量多而尺寸小的晶核,使得電極表面變成孔隙小的致密層,阻礙放電反應的繼續進行,類似于部分放電量消耗于這種硫酸鉛鹽層上。
高溫促使負極添加劑的分解或溶解在電解液中而早期損失,使負極絨面鉛鈍化。在低溫狀態,溶解度明顯降低,即使放電電流與低溫低濃度時相同、放電時產生的速度不變,但相對于低平衡溶解度來說提高了飽和度。在低溫狀態,還導致酸液的粘度增加,導致酸擴散速度下降,增大蓄電池的內阻,高速傳質性能變壞。
鈍化層厚度與硫酸鉛的結晶尺寸、孔隙率和孔徑結構有關,即與硫酸鉛的溶解度以及鉛電極表面溶液飽和度有關。在低溫及電流密度、硫酸濃度高時,使負極表面溶液飽和度過高,鈍化層隨之變厚。所以很易造成蓄電池因放電困難而失效。負極板的鈍化表現為既充不進電 也放不出電 。
溫度對上述(一)(二)(三)諸因素影響的機理及程度涉及到電化學熱力學、電化學動力學、半導體物理學、金屬物理學等方面的理論,仍在進一步研究之中。但高溫確實會使蓄電池中的添加劑氧化失效,引起活性物質脫落,負極鈍化使蓄電池早期的容量衰減速度加快。這種早期容量衰減,將導致鉛酸蓄電池壽命縮短,可靠性變差。(四)正極板腐蝕
根據化學熱力學原理,環境溫度過高,鉛酸蓄電池放電深度越大,電解液密度越高,板柵腐蝕越劇烈;儲存時間愈長,腐蝕層越厚。伴隨著板柵腐蝕而產生板柵變形拉伸,其結果使板柵抗張強度變小。活性物質脫落,當腐蝕產物變得很厚或板柵變得相當薄時,板柵電阻增大,使電池容量下降,容量下降20%蓄電池就算失效了。
如前所述,由于蓄電池是一個電化學容器,對環境溫度變化極為敏感,環境溫度既影響蓄電池的壽命也影響蓄電池的容量,這兩者是密不可分的。
三、膠體鉛酸蓄電池(閥控式鉛酸蓄電池)發展
短短幾年時間,鉛酸蓄電池在太陽能燈具中得到了廣泛應用。鑒于VRLA鉛酸蓄電池在自然環境下全天候工作而面臨的耐候性較差(-20℃~40℃)的問題,成功地開發出自主知識產權的耐候性較好(-40℃~60℃)的膠體蓄電池,膠體蓄電池也屬于閥控式鉛酸蓄電池,膠體鉛酸蓄電池采用了富液設計方案,比VRLA鉛酸蓄電池多加了20%的酸液,極群組周圍及槽體之間充滿凝膠電解質,有較大的熱容量和好的散熱性。
膠體蓄電池受溫度影響較小,能克服以上三種早期容量損失,并具備以下優勢:
(一)采用特殊的非液非膠電解質,提高裝配壓力(正極板表面的壓力),裝配壓力25—60Kp,抑制正極板活性物質的軟化脫落。設計合理的控制閥,增加氧氣復合,減少失水,提高電池壽命(在各種環境中可以提高壽命二倍以上)。
(二)采用特殊的板柵結構(正負板柵質量比1:0.75)、工藝手段及材料配方,有機和無機添加劑。形成微孔結構的板柵,增大了電極與電解質的反應界面,降低接觸電阻,減小了電極的極化,大幅度提高電極的活性物質利用率、提高了充電效率,增大電池放電和輸出功率,有效的成倍延長電池壽命,全面提高電池性能。
(三)正極板柵采用Pb-Ca-Sn-Al-Sb-Zn-Cd其中的組合多元合金,負極板柵采用鉛鈣錫鋁高氫過電位材料板柵和涂膏成型的電極板,容量大、壽命長。鉛錫多元合金集流排,內阻小,耐腐蝕,可經受長期浮充使用,分析純極電解質,自放電小。
(四)采用新技術、改進板柵材配方,提高抗蠕變及抗腐蝕性能,適當提高Pb-Ca合金中的Sn、Ag含量,可以提高抗蠕變性能。
(五)采用低阻多孔PE隔板,極板設計要給電池殼中留出富液空間,酸液不外溢、*、*設備機件,可以順利進行氣體陰極吸收。提高極群組的壓力,緊裝配,可以延長蓄電池壽命。
(六)電池殼蓋采用迷宮式特殊設計的透氣閥,和特殊的添加劑,減少了水份的散失。
(七)采用適當的添加劑,有利于保持負極的正常充電狀態,避免負極硫化并減小負極自放電。所以在保持負極正常充電狀態的同時,也降低了正極極化電位,從而降低了正極板柵的腐蝕速度,利于延長壽命。