铅酸蓄电池工作原理.docx
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铅酸蓄电池工作原理
铅酸蓄电池充放电工作原理
通过以前的介绍我们知道一个基本的铅酸蓄电池是由正、负极板浸润在它们之间的电解液中组成的。
说的更细致一点，正极板和负极板与电解液形成各自的‘半电池’。
在各自的半电池构造里正极板具有正电势、负极板具有负电势。
基本单电池可以看作上述两个‘半电池’按正极板-电解液——电解液-负极板组合而成，正、负相对电势为2V，6个单电池串联在一起就是电动车常用的12V电池。
铅酸蓄电池充满电时，正极板上的物质是二氧化铅（PbO2）,负极板上的物质是绒状的铅（Pb）,电解液硫酸（H2SO4）的密度约为1.33g/cm3（指电动车用铅酸蓄电池，其他用途铅酸蓄电池密度稍低）。
在放电过程中，通过放电回路正极板上的二氧化铅得到电子，负极板上的铅失去电子，分别产生二价铅（Pb2+）并且与电解液中的硫酸作用，在各自极板上沉淀为硫酸铅（PbSO4）；析出的氧离子和氢离子化和成水。
随着放电的进行，电解液浓度下降，正、负极板上的硫酸铅逐渐积累。
当这个过程发展到一定的程度，放电极化现象越来越重，正极板的电势越来越趋向于负，负极板电势越来越趋向于正，电解液中硫酸的密度越来越低，电池的电压低到终止电压，放电就必须终止。
在充电过程中，溶液中的二价铅离子将电子传给外电路氧化为正四价铅（Pb4+），同时电解液水（HO2）中的氧离子和正四价铅进入正极板的二氧化铅晶格。
由于溶液中的二价铅被消耗，于是正极板上的硫酸铅不断溶解，二氧化铅不断生成；负极板上的硫酸铅先溶解成二价铅和硫酸根（SO4），二价铅接受充电回路传来的电子在负极板上还原成铅。
同时电解液中留下的氢和硫酸根合成硫酸。
随着充电的进行，极板上的硫酸铅逐步溶解，电解液浓度不断提高。
当这个过程进行到一定程度，充电极化现象越来越重，正、负极板先后分别析出氧和氢，充电电流越来越多的产生水解，电解液中硫酸密度越来越高，正极板电势趋向最正，负极板电势趋向最负，电池电压不断升高，最终恢复到上述充满电的状态。
铅酸蓄电池的工作状况
蓄电池作为供电电源有下列3种典型的工作状况：
一、浮充电状况。
浮充状况是指蓄电池和充电设备长期连接，共同对负载（用电设备）供电的一种工作形态。
当负载耗电量大时，蓄电池和充电设备同时向负载提供电流；当负载耗电不大时，仅由充电设备向负载提供电流；当负载耗电较小或者不工作时，充电设备向蓄电池充电。
在此状态下工作，充电设备的恒定电动势比较低，一般为13.85V/每12V电池，蓄电池电压的波动也不太大。
当充电设备因故停止供电时，负载电流将全部由蓄电池提供，直到供电恢复为止。
汽车、摩托车的启动电池、计算机的UPS、通讯系统的后备电池等都工作在浮充电状况。
二、循环充放状况。
用电设备仅以电池供电，虽然可以保证随时充电或更换电池，但每充电或更换一次都很麻烦，所以总是尽可能把电池的电量用到接近或者等于终止电压后才重新充电或者更换，充满电再投入下一次使用，如此循环。
航标灯、蓄电池场地运输车辆等，都属于此类。
三、半循环充放状况。
同样是用电设备仅以电池供电，但是没有随时充电的保证，也没有可供随时更换的电池，故必须在电池使用一段时间放出一部分电量后就酌情充电，有时为条件所限还没有充满就得再次使用。
电动自行车就是一例。
铅酸蓄电池充放电系统的不匹配将会产生什么影响？
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2010-9-23 点击数：
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铅酸蓄电池
铅酸蓄电池是储存和释放电能的化学电源装置，按其用途可分为起动用、储能用、动力电源用和备用电源用四大类。
铅酸蓄电池经历150年而不衰，至今仍占据化学电源50%以上的市场份额。
其特点是技术成熟、价格低廉、安全性高和材料可再生循环使用。
铅酸蓄电池由电池槽、正负极板、电解液、隔板组成。
工作原理是依靠正负极板活性物质与电解液发生化学反应而释放电能，充电时以可逆的化学反应储存电能。
正极板活性物质是二氧化铅，负极板活性物质是海绵状铅。
电解液主要成分是硫酸。
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铅酸蓄电池产品按用途进行设计制造，不同用途的蓄电池设计不同和放电制度不同，能适应所有用途的铅酸蓄电池是很难制造的。
这就使得铅酸蓄电池产品标准种类很多。
关键性能
1.放电容量。
根据铅酸蓄电池用途不同，不同的产品标准规定了不同的放电量和放电率。
在测试时体现在放电终止电压和放电电流大小不同。
标准中规定蓄电池在给定条件下放电时，应达到其明示的放电容量。
如果电池放电容量不合格，就会造成电池使用时间不能满足用户的使用设计要求。
使用容量不合格的蓄电池，会造成使用设备的可靠性、安全性降低。
同时，蓄电池与充放电系统的不匹配，将会造成蓄电池寿命的大大缩短。
2.低温性能。
有低温性能要求的蓄电池，在低温状态下使用时应满足使用要求。
电池的低温性能在制造中可通过活性物质配方得到改善。
产品标准中规定：
电池在给定的低温和放电条件下，放电时间或电压不能低于规定值。
如果该项目不合格，就无法保证电池在低温环境中的正常使用，给用户带来不便或经济损失。
3.循环寿命。
铅酸蓄电池经历一次充/放电为一个循环。
循环寿命是指蓄电池按照一定的充放电条件，循环充放电至电池容量下降到规定值时经历的循环次数。
不同的蓄电池标准规定了不同的循环寿命次数（或周期）。
循环寿命不合格，会造成电池用户使用成本的提高、资源的浪费。
同时大量的蓄电池回收处理还会造成一定的环境污染。
4.电池内阻。
电池内阻是电池性能的一个关键参数。
电池内阻与电池制造工艺、电池结构、极板、隔板、电解液等因素有关。
电池内阻越小，电池性能就越好。
电池内阻可以通过内阻仪测得或充放电数据计算得到。
选购提示
1.选购电池时应注意电池外观是否完好，是否有漏液。
端子是否有锈蚀和使用过的痕迹。
重量是否达到要求。
产品名称型号、生产厂家信息、许可证编号等必备标识是否齐全。
选购电池的标示名称一定要与用途一致。
例如：
标识“固定型铅酸蓄电池”的电池可用于备用电源，不能用于汽车起动。
2.电池在使用中的充放电参数对电池寿命影响很大。
电池充电推荐使用“恒压限流”方式，放电时应避免超过设计的大电流放电和深放电。
使用后及时充电。
使用环境尽量选择在20℃～35℃通风良好的环境内。
3.对于能由用户加液的蓄电池，应定期检查液面高度，及时添加蒸馏水，保证液面高度在要求的范围内。
电池久放不用时，应3个月进行一次充放电维护。
有关铅酸蓄电池充电过程中的温升和气体的产生所限制的原因介绍
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2010-9-23 点击数：
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铅酸蓄电池
常规充电制度是依据1940年前国际公认的经验法则设计的。
铅酸蓄电池其中最著名的就是“安培小时规则”：
充电电流安培数，不应超过蓄电池待充电的安时数。
实际上，常规充电的速度被蓄电池在充电过程中的温升和气体的产生所限制。
这个现象对蓄电池充电所必须的最短时间具有重要意义。
一般来说，常规充电有以下3种。
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1恒流充电法
恒流充电法是用调整充电装置输出电压或改变与蓄电池串联电阻的方法，保持充电电流强度不变的充电方法，如图2所示。
控制方法简单，但由于电池的可接受电流能力是随着充电过程的进行而逐渐下降的，到充电后期，充电电流多用于电解水，产生气体，使出气过甚，因此，常选用阶段充电法。
2阶段充电法
此方法包括二阶段充电法和三阶段充电法。
1）二阶段法采用恒电流和恒电压相结合的快速充电方法，如图3所示。
首先，以恒电流充电至预定的电压值，然后，改为恒电压完成剩余的充电。
一般两阶段之间的转换电压就是第二阶段的恒电压。
2）三阶段充电法在充电开始和结束时采用恒电流充电，中间用恒电压充电。
当电流衰减到预定值时，由第二阶段转换到第三阶段。
这种方法可以将出气量减到最少，但作为一种快速充电方法使用，受到一定的限制。
3恒压充电法
充电电源的电压在全部充电时间里保持恒定的数值，随着蓄电池端电压的逐渐升高，电流逐渐减少。
与恒流充电法相比，其充电过程更接近于最佳充电曲线。
用恒定电压快速充电，如图4所示。
由于充电初期蓄电池电动势较低，充电电流很大，随着充电的进行，电流将逐渐减少，因此，只需简易控制系统。
这种充电方法电解水很少，避免了蓄电池过充。
但在充电初期电流过大，对蓄电池寿命造成很大影响，且容易使蓄电池极板弯曲，造成电池报废。
鉴于这种缺点，恒压充电很少使用，只有在充电电源电压低而电流大时采用。
例如，汽车运行过程中，蓄电池就是以恒压充电法充电的。
介绍铅酸蓄电池在使用过程中需要注意的事项
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2010-9-23 点击数：
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铅酸蓄电池
解决铅酸蓄电池失效的方法和效果比较
1、高频脉冲振动法
利：
不需要添加剂，修复成本小
弊：
虽然能够击碎部分不导电晶体，但硫酸铅晶体由于十分难溶，电解液未发生变化，因而不能恢复电容量；此种方法还会造成极板损坏，造成氧化铅脱落
添加稀硫酸增加硫酸浓度法
利：
短期内电池有一定的恢复效果
弊：
加快腐蚀电池极板速度，缩短电池寿命erwttr_923
3、使用强力再生剂
利：
化学分解不导电硫酸铅晶体，还原电解液的有效成分，从根本上解决问题，一次添加，持续作用
弊：
材料成本较高
修复流程
一、准备工具：
智能负载（放电器）、充电器（大小各一个）、万用表、扳手（活动扳手、12号14号17号套筒扳各一个）、螺丝刀、医用注射器。
二、再生条件
1.蓄电池外观无破损,变形、龟裂;
2.接线端子无腐蚀、烧结；
3.电池组放电终止搁置一小时后，单体电压在2V以上；
3.打开注液孔，查看电解液无浑浊、发黑；
4.经了解长期、连续6个月以上放置不用的电池，再生比较困难；
5.经了解长期处于过充放电的蓄电池再生比较困难；
6.蓄电池放电后，经常处在不能及时恢复充电的蓄电池（蓄电池放电后一定要在24小时内充电）；
7.经了解已经实施了其他再生处理后继续使用的蓄电池；
二、检测、实施修复步骤
1.目测待修蓄电池外观是否有容器破损,变形、龟裂或液体有渗漏，接线桩是否有高温烧结状况，如有的话，应剔除；
2.打开泄压阀，可采用电筒探照蓄电池内部电解液是否浑浊、是否有异物如有的话，应剔除；
3.在未充电状态下用万用表测量单节电池电压（未加液前），每组各单体之间的电压差不得大于0.05V,最低单体电压不得低于2V；测量电压时，一定要将测试笔垂直接触电瓶端头，等数值稳定之后才可以读数，如发现电池电压低于2V或高于2.2V应剔除；视为再生困难或者不可再生。
4.将筛选可能再生的蓄电池，按照客户的额定电压（节数）要求编组。
每节贴上数字编号。
然后进行连接，连接时一定要注意，电池间是串联连接，正负极相连，特别注意，连接时绝对不能不经过用电器就直接连接，形成短路，这样会造成电流过大而烧毁蓄电池。
各蓄电池连接条螺丝一定要拧紧。
如果电池间是硬连接（焊接），需要专业工程人员操作。
5.将连接在一起的电池组进行充电，充电时一定要按照规定值进行，一定要按照匹配的充电器充电，充电电流不得大于电池容量的1/10，即500AH容量的蓄电池充电电流不得大于50A，否则对蓄电池寿命会产生不好的影响；设置充电电压单节不超过2.45V。
6.充电中，电瓶内部温度超过60度的蓄电池要中断充电，不可再生；有测量温度专用工具。
7.充电开始后，每1小时测量各电池节的电压，2.9V以上的单体电池视为不可再生，应剔除。
8.打开各单节电池的加注孔，看是否需要补充蒸馏水，如需补充按照规定量添加，一般蒸馏水添加量为蓄电池安时一半左右。
然后按加入“强力再生剂”。
9.加入量、加入法：
按照单节蓄电池容量的1/10毫升添加再生剂，如：
500AH的蓄电池每节电池的添加量为50cc。
1000毫升的再生剂可修复10000AH的电池。
用医用注射器吸入规定量注入电池中，注意：
注射器上不能有金属针管，用塑料软管即可。
然后进行充电。
充电时一定要有人值守，在充电过程中，加注孔如有泛黑色泡沫溢出，则说明此单节电池性能较差，放电时应关注。
要及时用干毛巾擦干净。
直至充电完毕。
10.按照流程进行放电作业。
并重复充放电作业3次，使再生化学药剂充分反应，详细记录每次数据。
蓄电池充满电后用智能负载进行放电，一般按照10小时放电率进行放电，终止总电压设置在单体1.8V乘以该电池组节数，放电时观察各电池节的电压值变化，电池组的放电特性曲线，分析标示出落后电池节。
放电时间不到2小时即到终止电压，有出现负电压
铅酸蓄电池胶体电池太阳能密封电池太阳能专用密封电池
或压差特别落后的单体要剔除或替换
有关铅酸蓄电池特点及及结构的详细资料的介绍
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2010-9-21 点击数：
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铅酸蓄电池
常用的铅酸蓄电池分类及特点
目前，我们常用的铅酸蓄电池主要分为三类,分别为普通铅酸蓄电池、干荷铅酸蓄电池和免维护铅酸蓄电池三种。
1）普通铅酸蓄电池；普通铅酸蓄电池的极板是由铅和铅的氧化物构成，电解液是硫酸的水溶液。
它的主要优点是电压稳定、价格便宜；缺点是比能低（即每公斤铅酸蓄电池存储的电能）、使用寿命短和日常维护频繁。
2）干荷铅酸蓄电池：
它的全称是干式荷电铅酸蓄电池，它的主要特点是负极板有较高的储电能力，在完全干燥状态下，能在两年内保存所得到的电量，使用时，只需加入电解液，等过20—30分钟就可使用。
3）免维护铅酸蓄电池：
免维护铅酸蓄电池由于自身结构上的优势，电解液的消耗量非常小，在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。
它还具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点。
使用寿命一般为普通铅酸蓄电池的两倍。
市场上的免维护铅酸蓄电池也有两种：
第一种在购买时一次性加电解液以后使用中不需要维护（添加补充液）；另一种是电池本身出厂时就已经加好电解液并封死，用户根本就不能加补充液。
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铅酸蓄电池的结构
一般的铅酸蓄电池铅酸蓄电池是由正负极板、隔板、壳体、电解液和接线桩头等组成，其放电的化学反应是依靠正极板活性物质（二氧化铅和铅）和负极板活性物质（海绵状纯铅）在电解液（稀硫酸溶液）的作用下进行，其中极板的栅架，传统铅酸蓄电池用铅锑合金制造，免维护铅酸蓄电池是用铅钙合金制造，前者用锑，后者用钙，这是两者的根本区别点。
不同的材料就会产生不同的现象：
传统铅酸蓄电池在使用过程中会发生减液现象，这是因为栅架上的锑会污染负极板上的海绵状纯铅，减弱了完全充电后铅酸蓄电池内的反电动势，造成水的过度分解，大量氧气和氢气分别从正负极板上逸出，使电解液减少。
用钙代替锑，就可以改变完全充电后的铅酸蓄电池的反电动势，减少过充电流，液体气化速度减低，从而减低了电解液的损失。
由于免维护铅酸蓄电池采用铅钙合金栅架，充电时产生的水分解量少，水份蒸发量低，加上外壳采用密封结构，释放出来的硫酸气体也很少，所以它与传统铅酸蓄电池相比，具有不需添加任何液体，对接线桩头、电线腐蚀少，抗过充电能力强，起动电流大，电量储存时间长等优点。
免维护铅酸蓄电池因其在正常充电电压下，电解液仅产生少量的气体，极板有很强的抗过充电能力，而且具有内阻小、低温起动性能好、比常规铅酸蓄电池使用寿命长等特点，因而在整个使用期间不需添加蒸馏水，在充电系正常情况下，不需从拆下进行补充充电。
但在保养时应对其电解液的比重进行检查。
大多数免维护铅酸蓄电池在盖上设有一个孔形液体（温度补偿型）比重计，它会根据电解液比重的变化而改变颜色。
可以指示铅酸蓄电池的存放电状态和电解液液位的高度。
当比重计的指示眼呈绿色时，表明充电已足，铅酸蓄电池正常；当指示眼绿点很少或为黑色，表明铅酸蓄电池需要充电；当指示眼显示淡黄色，表明铅酸蓄电池内部有故障，需要修理或进行更换。
免维护铅酸蓄电池也可以进行补充充电，充电方式与普通铅酸蓄电池的充电方法基本一样。
充电时每单格电压应限制在2．3-2．4V间。
注意使用常规充电方法充电会消耗较多的水，充电时充电电流应稍小些（5A以下）。
不能进行快速充电，否则，铅酸蓄电池可能会发生爆炸，导致伤人。
当免维护铅酸蓄电池的比重计，显示为淡黄色或红色时，说明该铅酸蓄电池已接近报废，即使再充电，使用寿命也不长。
此时的充电只能做为救急的权宜之计。
有条件时，对免维护铅酸蓄电池可用具有电流-电压特性的充电设备进行充电。
该设备即可保证充足电，又可避免过充电而消耗较多的水。
一般这类免维护电池从出厂到使用可以存放10个月，其电压与电容保持不变，质量差的在出厂后的3个月左右电压和电容就会下降。
在购买时选离生产日期有3个月的，当场就可以检查电池的电压和电容是否达到说明书上的要求，若电压和电容都有下降的情况则说明它里面的材质不好，那么电池的质量肯定也不行，有可能是加水电池经过经销商充电后伪装而成的。
铅酸蓄电池技术关键在于合理地设置电子脉冲的技术参数
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2010-9-15 点击数：
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铅酸蓄电池
铅酸蓄电池
适用范围凡使用铅酸蓄电池的运输、金融、通讯、电信、矿山、日常生活（电动自行车）。
主要技术内容
一、基本原理
1．BH系列铅酸蓄电池保护器是采用电子脉冲技术，对在用的铅酸蓄电池进行自动的日常维护保养的第一代高科技产品。
电池保护器对因极板上产生硫酸铅盐化而休克、疲劳、过早失效的铅酸蓄电池亦有修复的功能。
它巧妙地利用电池自身的能源来产生电子脉冲并反馈给电池，用电子的方法有效地防止电池稳定的容量输出，提高蓄电池的工作效率，从根本上改善铅酸蓄电池的工作性能，大大延长蓄电池寿命，节约资金和能源。
2．XF系列铅酸蓄电池修复仪是采用电子脉冲技术，对因极板上产生硫酸铅结晶盐化而休克、疲劳、过早失效的铅酸蓄电池进行快速修复与自动的日常维护保养的第一代高科技产品。
它是用物理的方法、电子的方法连续地清除电池极板上的结晶硫化物，并有效地防止新的结晶硫化物产生。
使蓄电池极板始终呈全新和高效工作状态，恢复和保证蓄电池稳定的容量输出，提高蓄电池的工作效率，从根本上改善铅酸蓄电池的工作性能，大大延长蓄电池寿命，节约资金和能源。
二、技术关键
1．铅酸蓄电池保护器的技术关键在于合理地设置电子脉冲的技术参数，使该保护器产生的脉冲能够有效地清除电池极板上的结晶硫化物，或是能够有效地阻止结晶硫化物在电池极板上生成，从而使蓄电池极板始终保持足够的活性物质参与电化学反应，呈高效工作状态。
2．铅酸蓄电池修复仪的技术关键在于合理地设置电子脉冲的技术参数，使得该修复仪产生的脉冲能够有效地清除电池极板上的结晶硫化物，或是能够有效地阻止结晶硫化物在电池极板上生成，从而使蓄电池极板始终保持足够的活性物质参与电化学反应，呈高效工作状态。
典型规模
以一个省在用电池400万块为例
主要技术指标及条件
一、技术指标
1．铅酸蓄电池保护器利用电子技术产生特定的脉冲加到电池极板上，用以清除极板上的硫化物结晶，并防止新的硫化物结晶产生。
技术指标如下：
脉冲频率：
10—80kHZ
脉冲前沿：
＜200ns
脉冲宽度：
＜2us
脉冲单格幅度：
＞0.4V
2．铅酸蓄电池修复仪采用特定的脉冲和微充电电流加到电池极板上，脉冲用以清除极板上的硫化物结晶，并防止新的硫化物结晶产生。
微充电电流用以补偿电池自放电损耗。
技术指标如下：
脉冲频率：
10～80kHz
脉冲前沿：
＜20ns
脉冲宽度：
＜2us
脉冲单格幅度：
＞0.4V
充电电流：
80～120mA
二、条件要求
1．保护器与被维护保养的电池额定电压必须一致
保护器的工作温度为：
零下40度至80度
电池可串联，以便与保护器额定电压相同
2．修复仪的工作电源为：
220V／50Hz
保险丝规格为：
AC250V／2A交流玻璃熔断管
使用当中应当注意不能接触电池酸液，以免引起酸液渗透、腐蚀、造成危险
主要设备及运行管理
一、主要设备
1．铅酸蓄电池保护器
2．铅酸蓄电池修复仪
二、运行管理
1．定期对保护器的使用情况进行检查，并定期对铅酸蓄电池进行容量检测。
2．每块电池每年要进行两次修复，每次修复期根据电池的规格定为5—7天。
修复期间严格记录电池的初始状态和修复效果，并存档保留记录。
投资效益分析
一、项目投资情况
1．铅酸蓄电池保护器
总投资288万元
其中，设备投资288万元
主体设备寿命6年
运行费用0万元／年
2．铅酸蓄电池修复仪
总投资95.4万元
其中，设备投资95.4万元
主体设备寿命6年
运行费用3.8万元／年
二、经济效益分析
据统计，我国目前在用的铅酸蓄电池约8000万只，每年的废弃电池数量已达5000多万只，重量近百万吨。
全国每年用于购买电池的费用高达上百亿元。
推广使用铅酸蓄电池保护器，可以为广大的铅酸蓄电池用户提供一种高效的电池维护保养与修复技术，延长电池使用寿命2倍以上，全国每年仅用于购买电池的费用就可以节约几十亿元。
三、环境效益分析
比经济效益更重要的是，可以使来自铅酸蓄电池的生产、使用以及废弃电池对环境的影响减少60％以上，另外还可以节约大量的电力、能源、各种生产资料，还可解放大量的劳动力和时间，所产生的环境效益无法估算。
推广情况及用户意见
一、推广情况
公司在黑龙江、山西、山东等地分设有哈尔滨马迭尔环保科技有限公司、山西洁源电池管理技术服务中心、山东和泰环保科技有限公司等多家合资公司专门从事铅酸蓄电池保护器技术与产品的推广应用工作，凡应用铅酸蓄电池保护器的用户均能得到专业、系统的技术服务。
各公司已分别在军队、金融、矿山、电信、电动自行车等行业展开推广。
二、用户意见
使用铅酸蓄电池保护器及电池修复以后，对因电池极板上生成的硫化物导致铅酸蓄电池性能下降，具有良好的再恢复功能。
节约了大量的费用和人力，保证了设备的正常运行，提高了工作效率，避免了事故的发生。
铅酸蓄电池胶体电池太阳能密封电池太阳能专用密封电池
铅酸蓄电池正极和负极的电化反应自发地进行
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铅酸蓄电池
铅酸蓄电池的电性能用下列参数量度：
电池电动势、开路电压、终止电压、工作电压、放电电流、容量、电池内阻、储存性能、使用寿命（浮充寿命、充放电循环寿命）等。
1、电池电动势、开路电压、工作电压
当蓄电池用导体在外部接通时，正极和负极的电化反应自发地进行，倘若电池中电能与
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