廣州尚能新能源科技有限公司風光互補發電系統的電站一般安裝在偏僻遠離電網的地區：如森林叢林、沿海流域、河流湖泊、高速公路、沙漠地區、高山地區、礦山地區、海上平臺等等；風光互補發電系統中閥控式膠體電池部分屬于儲能部分，對于系統選型、存儲恒溫、低溫場景應用都有特別的解決方案。

閥控式膠體蓄電池結構和工作原理：

廣州尚能閥控式膠體蓄電池是對液態電解質的普通鉛酸蓄電池的改進，用膠體電解液代換了硫酸電解液，在安全性、蓄電量、放電性能和使用壽命等方面優于較普通電池；閥控式膠體蓄電池采用二氧化硅凝膠狀電解質，內部無游離液體存在，在同等體積下電解質容量大，熱容量大，熱消散能力強，能避免一般蓄電池易產生熱失控現象；電解質濃度低，對極板的腐蝕作用弱；濃度均勻，不存在電解液分層現象，從而在風光互補發電系統中使用壽命方面得到很大的提升。

電池具備閥控氣壓設計，電池充電時，正極會析出氧氣，負極會析出氫氣。正極析氧是在正極充電量達到70%時就開始，析出的氧到達負極，跟負極起下述反應，達到陰極吸收的目的。2Pb十O2=2PbO，2PbO十2H2SO4：2PbS04+2H20。負極析氫則要在充電到90%時開始，再加上氧在負極上的還原作用及負極本身氫過電位的提高，從而避免了大量析氫反應，利用陰極吸收原理使電池得以密封的。

1.極板

活性物質二氧化鉛（正極）和海綿狀鉛（負極）都是疏松的多孔體，需要固定在載體上。用鉛或鉛基合金制成的柵欄片狀物為載體，使活性物質固定在其中，這種物體稱之為板柵。它的作用是支撐活性物質并傳輸電流。電池采用Pb-Sb合金制作正負極板柵。電池對板柵要求極為嚴格，負板柵應該具有很大的析氫過電位，正極板柵應該具有很低的腐蝕速率，所以通常選用Pb-Ca-Sn-Al或Pb-Sb-Cd作正極板柵材料，Pb-Ca合金作負極板柵材料。

鉛粉（主要成分為PbO）與稀硫酸混合后鉛膏后填涂在板柵上并經固化、干燥等，再于稀硫酸中化成就可分別形成正負極活性物質。鉛膏中可添加纖維來提高活性物質的機械強度；另外正極鉛膏中可添加碳素材料（如石墨、碳纖維或乙炔黑等）來提高正極活性物質的利用率；負極鉛膏中可添加BaSO4、炭黑、腐植酸、木質素等膨脹劑來防止負極活性物質收縮及負極板變形，添加松香、甘油和萘等抑制氫氣發生和防止生極板的氧化。

2.隔膜

電池中隔膜的作用是：①防止正負極板短路和活性物質的脫落；②吸收并保持電解液；③作為氧氣、離子傳輸通道。

電池隔膜，一直被國內外廣泛使用的是超細玻璃纖維隔膜（AGM）。這種隔膜一般以堿玻璃為原料，經高溫熔化制成一次纖維，再經高溫高速氣流牽引形成直徑小于3μm的超細纖維，最后以抄紙法的工藝生產成隔膜。

隔膜質量和性能的好壞將影響蓄電池內阻、氧復合效率、蓄電池大電流放電性能及蓄電池使用容量。AGM隔膜應該具有如下特性：

①優良的耐酸能力和抗氧化能力；

②厚度均勻一致，外觀無針孔、無機械雜質；

③孔徑小孔率大；

④吸收和保留電解液能力強；

⑤電阻低，能保證導電離子自由遷移；

⑥具有一定的機械強度，耐折性好，能保證蓄電池工藝操作要求；

⑦雜質含量低，尤其是鐵、銅的含量要低。

3. 安全閥

電池蓋子上裝置有單向節流閥（也叫安全閥）：

①使電池保持一定的內壓，以提高密閉反應效率；

②當電池內部氣壓過高時，排氣閥自動打開，排出氣體，防止殼蓋變形或發生爆炸；

③在電池內部壓力正常的條件下，防止外部空氣進入電池。

④防止電解液蒸發，避免電池干涸。

4. 電解液

電池中，電解液分別與活性物質PbO2組成氧化鉛電極，或以活性物質Pb組成鉛電極，用來參與電極反應和傳導電流。

工業硫酸含雜質較多，不適合蓄電池使用，因此蓄電池必須使用嚴格控制雜質含量尤其是鐵、氯、銅含量的硫酸。另外用于配制電解液的水也要使用嚴格控制雜質含量的純水，純水可以采用離子交換法制得，其純度可用電導率表示，電導率越小，說明純水雜質含量越低。

電解液密度對電解液的冰點、粘度、電池電動勢、正極板柵腐蝕、負極板活性物質硫酸鹽化等都有密切關系，設計電池電解液密度時需要綜合考慮以上各因素。電解液密度隨著溫度的升高而減小。

5.殼蓋

用于盛裝電池的正、負極板、隔膜和電解液，以及附件的容器稱為電池槽，包括電池殼和電池蓋。電池殼蓋目前采用PP、ABS、PVC等材料，但主要以ABS為主。ABS是丙烯腈-丁二烯-本乙烯的三元共聚物，ABS樹脂為粒狀或珠狀，不透明，無毒無味。采用ABS塑料制作的電池殼蓋主要優點是機械性能好，其抗沖擊強度、拉伸強度和硬度都較大。

閥控式膠體蓄電池優勢：

1.質量高，循環壽命長。廣州尚能膠體電解質可對極板周圍形成固態保護層，保護極板避免因震動或碰撞而產生損壞，破裂，防止極板被腐蝕，同時也減少了蓄電池在大負荷使用時產生極板彎曲和極板間的短路，不至于導致容量下降，具有很好的物理及化學保護作用，是普通鉛酸電池壽命的兩倍。

2.單體電池的內阻、容量、浮充電壓一致性好，無需均衡充電，免維護。膠體電池最簡單的做法是在硫酸中添加膠凝劑，使硫酸電液呈膠態。電液呈膠態的電池通常稱之為膠體電池。膠體電池與常規鉛酸電池的區別不僅僅在于電液改為膠凝狀。例如非凝固態的水性膠體，從電化學分類結構和特性看同屬膠體電池。又如板柵中解分高分子材料，俗稱陶瓷板柵，亦可視作膠體電池的應用特色。

3.使用安全，利于環保，屬于真正意義上的綠色電源。膠體電池的電解質呈固態，密封結構，凝膠電解液，永不漏液，使電池內每一部位的比重保持一致。使用特殊的鈣鉛錫合金板柵，更耐腐蝕，充電接受能力更好。采用超高強度隔板避免短路的產生。進口優質安全閥，精確閥控調節壓力。裝備了過濾酸霧隔爆裝置，更安全可靠。使用時無酸霧氣體析出，無電解質外溢，生產過程中不含對人體有害元素，無毒，無污染，避免了傳統鉛酸電池在使用過程中電解質大量外溢滲透。浮充電流小，電池發熱量少，電解液不發生酸分層。

4.深放電循環性能好。電池深放電后再及時補充電的情況下容量能100%得到回充，能迎合高頻率、深程度放電的需要，因此其使用范圍比鉛酸蓄電池更廣泛。

5.自放電小，深放電性能好，充電接受能力強，上下電位差小，電容量大。在低溫啟動能力，荷電保持能力，電解液保持能力，循環耐久能力，耐震動性能，耐溫變性能等方面有顯著提高。在20℃室溫下儲存2年，無需充電即可投入運行。

發電系統中電池安裝/選型注意事項：

l 電池在充電時電解液中的水分，被電解之后會產生氫氣和氧氣，這些都是易燃易爆氣體，當電池中或空氣中的含氫量累積至爆炸極限時，外部遇到明火，極可能會發生燃燒或爆炸。所以電池存儲需要保持通風環境，避免密閉環境使用。

電池安裝前需要考慮好恒溫問題。避免電池安裝太陽光能直接暴曬，因為溫度高會加速電解液的揮發，影響電池壽命?？墒褂秒姵氐芈裣浒央姵卮鎯υ诘孛嫦?，存儲高度根據不同地區的凍土層厚度，建議安裝在凍土層以下位置最為佳。

l 標準電池柜地面安裝。電池柜設計需要有足夠的安全距離和空間，需要具備良好的通風設計，避免陽光直射暴曬。

l 電池極板硫酸鹽化。長期充不飽電，放電后長時間擱置，不及時充電，酸密度過高， 長期過放電都會嚴重減少電池的壽命。

審核編輯 黃昊宇