本质安全型电气设备电池的选用.pdfVIP

第四届全国石油和化学工业电气技术交流研讨会论文集 本质安全型电气设备电池的选用 李长坤王立红多旭亮 石油和化学工业电气产品防爆质量监督检验中心30013l 摘要：本文介绍了本质安全型标准2000版对电池的要求和本质安全型电气设备电池的选用。 关键词：本质安全型电气设备；一次电池；二次电池 1引言 有了新的规定，这些规定对于电池的选用和仪表的防爆等级的确定有很大的联系，而且电子元器件和集成 芯片工艺的不断改进，使得能耗不断降低，这也给我们仪表设计者提出了新的要求，比如使用时间。还有 对于特定的间断使用的设备，需要电池没有迟滞。经过对不同电池调研，现对本安仪表常用电池进行一个 介绍。希望对于电池的选用有所帮助。 2新标准对电池的要求和相关试验 求，对这一条归纳以下几点。第一，电池短路或反向充电时，不会发生爆炸；第二，电池的结构应保证电 解液不泄露；第三，根据电池电压和内阻的评定，应对电池和电池组使用限流器件保护。详细的要求请查 看GB3836．4—2000的第7．4条。 3电池的分类 根据电池的性质，有一次电池(不可充电型)，一次电池根据不同的电化学体系又可分为不同种类， 比如锌猛电池、碱猛电池、锂电池等；还有就是二次电池(可充电型)，比如镍镉电池、镍氢电池、锂离子 电池等。 4一次电池的材料、工艺和特性 4．1锌猛电池 碱性锌锰电池多为金属氧化物(正极)与锌(负极)组成，电解质多为碱金属氢氧化物无机电解质。 此种电池标称电压为1．5V。 此种电池的价格便宜，容易采购，使用新的工艺，容量可以作的比较大。在电池短路的情况下，电池 组成材料剧烈反应，产生大量的热量，但是生成物不会使电池内部压力增大太多而爆炸，比较安全。但是 因为短路产生大量的热量，故选用这种电池的本安仪表的温度组别受到了一定的限制，不能取得很高的温 度组别。这种电池白放电率高，存储和使用的时间一般不超过一年，不适合长寿命，低功耗仪表的使用。 4．2锂电池 锂电池为一种新型电池，它的负极为锂金属，正极材料有二氧化锰、亚硫酰氯和二氧化硫等几种常用 材料。下面介绍一下这三种电池的特点。 第一， 锂一锰电池。该电池电解质为无水有机电解质，电池的放电机理为； 金属锂 氧化．锂离子——◆嵌入二氧化锰晶格中，此种电化学反应电池的标称电压为3V。这种电池的 特点是能量大，自放电率低，反应没有新物质生成，比较安全。此种电池的加工工艺不同，有两种不同的 电池，一种为功率型电池，该电池放电电流大，功率大。另一种为能量型，虽然同样尺寸的电池与功率型 安全与防爆 的标称贮能相同，因为加工工艺的不同，这种短路电流比较小，并且不能长时间的提供大的电流，适合长 时间休眠，仅在短时间开关阀或大电流工作时间短的仪表使用。 这种电池因用无水有机电解质，所以加工工程对环境和设备中的水份要求很严格，所以尽量选择正 规公司的产品。 第二，锂一亚硫酰氯电池。该电池的电解质为非水无机电解质，此种电池电化学反应的标称电压为 3．6V，其电化学反应公式为； 4Li+2SOCl2=4LiCI+S02+S 在反应后期会有易燃易爆物质生成(包括大量气体)，使电池内压增大，遇撞击易爆炸，而电池在短路时， 反应尤为剧烈，容易出现冲盖爆炸事故的发生。此种电池中的亚硫酰氯为液态，在密封不严的情况下，污 染很大。 池。锂一亚硫酰氯电池的优点是额定电压高，输出电流大。缺点是安全性稍差，有滞后现象。滞后现象就 是在一段时间不用时锂的表面在亚硫酰氯的作用下，会有一层氧化膜产生，在使用时，电压的升高有一定 的迟滞时问，对间断需要大电流和高电压的仪表开关和电机在电路设计时应加以考虑。 5二次电池的材料、工艺和特性 5．1镍镉电池 这种电池在前几年应用挺广泛，但是这种电池的容量受电化学机理限制，容量一般不会超过1Ah(对 于普通的五号电池)，而且有很强的记忆性。在选用这种电池作为仪表的电源时候，应在充电电路上考虑加 入相应的电压检测和放电电路。目前这种电池应用越来越少，正在被镍氢电池所取代，所以这里不在详细 说明。本安防爆的要求可以参照镍氢电池。 5．2镍氢电池 这种电池目前应用广泛的二次电池，采用储氢合金粉取代了重金属镉，对环境的污染相对小。而且比 镍镉电池在性能上有了很大的提