山顿蓄电池是1859年由普兰特(Plante)发明的，至今已有一百五十年的历史。铅酸蓄电池自发明后，在化学电源中一直占有绝对优势
。这是因为其原材料易于获得，价格低廉，使用上有充分的可靠性，适用于大电流放电及广泛的环境温度范围等优点。
到20世纪初，铅酸蓄电池历经了许多重大的改进，提高了能量密度、循环寿命、高倍率放电等性能。然而，开口式铅酸蓄电池有两
个主要缺点：一是充电末期水会分解为氢，氧气体析出，需经常加酸、加水，维护工作繁重；二是气体溢出时携带酸雾，腐蚀周围设备
，并污染环境，限制了电池的应用。近二十年来，为了解决以上的两个问题，世界各国竞相开发密封铅酸蓄电池，希望实现电池的密封
，获得干净的绿色能源。
VRLA电池；1996年VRLA电池基本取代传统的富液式电池，VRLA电池已经得到了广大用户的认可。
2 阀控式铅酸蓄电池的定义
阀控式铅酸蓄电池的英文名称为Valve Regulated Lead Acid Battery(简称VRLA电池)，其基本特点是密封结构，使用期间不用加
酸加水维护，不会漏酸，正确使用也不会向空气中排放酸雾，单体电池的上部设有安全阀，该阀的作用是当电池内部气体量超过一定压
力时，排气阀自动打开，排出气体，防止因电池内部压力过大而引起电池壳体破裂或爆炸，待压力达到平衡后自动关阀，防止空气进入
电池内部。
3 阀控式铅酸蓄电池的分类
阀控式铅酸蓄电池分为AGM和GEL（胶体）电池两种，AGM采用吸附式玻璃纤维棉(Absorbed Glass Mat)作隔膜，电解液吸附在极板
和隔膜中，贫液设计，电池内无流动的电解液,电池可以立放工作，也可以卧放工作；胶体（GEL）SiO2作凝固剂，电解液吸附在极板和
胶体内，一般立放工作。目前文献和会议讨论的VRLA电池除非特别指明，一般是指AGM电池。
4 铅酸电池的工作原理
4.1 开口式铅酸电池的工作原理
铅酸电池是一种使用广泛的蓄电池，它以海绵状的铅作为负极，二氧化铅作为正极，用硫酸水溶液作为电解液，它们共同参与电
池的电化学反应。化学反应原理如下：
PbO2+2H++2HSO4-+Pb→2PbSO4+2H2O
从反应原理可以看到，在放电时，正负极材料都与电解液中的硫酸反应生成硫酸铅，正常情况下，所生成的硫酸铅结构疏松，并且
其晶体非常细小，电化学活性很高，这种活性很高的硫酸铅在充电时可以在电流作用下重新生成正极的二氧化铅和负极的海绵状铅。通
过这种稳定的可逆过程，电池实现了储存电能和释放电能的作用。
放电时生成硫酸铅的过程亦称为“盐化反应”、“硫化反应”，这种硫酸盐生成后的一段时间内活性很强。如果这段时间内未充电
，未能及时转化为海绵状铅和二氧化铅。随温度下降，活性的硫酸铅会再结晶成为颗粒较大的晶体。这种白色粗晶粒硫酸铅导电性能很
差，难溶解，充电时也不能再很容易地还原成海绵状铅和二氧化铅，形成了不可逆的硫酸盐化，严重时，这些结晶体附着在电极表面，
阻挡了电解液与涂层活性物质的反应，造成内阻增大，容量下降，电解液温度过高，O2、H2溢出而失水，电极栅板变形，活性物质脱落
，单格电池短路或断路等恶性循环发生。
太阳能取之不尽用之不完而且环保清洁，在缺少交流电源供电的情况下更有不可替代的作用。太阳能电池和二次充电电池配合使用时
可以组成一个独立的不间断直流供电系统，可以为一些比如：报警器、草坪灯、庭院入侵报警探头、交通信号灯、手机充电器、无法提
供电源的自动控制设备等负载提供电能。
一、目前太阳能电池的种类一般有三种材料的种类，即非晶硅、单晶硅和多晶硅。
非晶硅电池是早期产品，具有成本低、产量高、弱光性能好等特点。光电的转换效率一般为8%左右，所以价格低廉，现在已经基本
被淘汰。
单晶硅和多晶硅电池是一种将硅矿石采用烧结、拉晶、制极等工艺，再按照相关的工艺要求进行切割成适当的小片，经焊接线连接
在一起形成组片，由于它的基片很薄，所以小功率的电池还需要再安装在绝缘基板上使用，而大功率的采用强化玻璃将片基层压于绝缘
基板内，后加上铝合金框架进行保护所制成的平板电池。
单晶硅电池与多晶硅电池的不同处在于多晶硅的表面有大面积的冰花状花纹，而单晶硅电池则是细小的颗粒，在它们的表面都镀有
一层蓝色或紫色的抗反光膜。单晶硅转换效率一般在10%～15%，而多晶硅的转换效率在12%～16%。
太阳能电池的一个单片为一个PN结。单片电池的开路电压在0.45V～0.6V之间,一般情况下电压为0.5V,电池串联的片数越多电压越
高;单片电池的电流取决于单个PN结实际受光面积,其短路电流一般为15～30mA/平方厘米，面积越大或并联的片数越多则电流越大。
在选择太阳能电池的功率时,应合理选择负载的耗电功率,这样才能使发电功率与耗电功率处于一种平衡状态。当然太阳能电池的发
电功率也会受到季节、气候、地理环境和光照时间等多方面因素的制约。
二、蓄电池的使用（这里仅以夏季为例,介绍太阳能电池与蓄电池在一般情况下的使用）
蓄电池是一种储存电能的容器,常被作为其它电路的“能源基地”。由于太阳能电池所产生的电力有限，因此要尽可能的扩大“基
地”的储电容量，但也不能无限扩大，因为太阳能电池只能在白天发电，其日发电量M＝发电功率（大输出功率）×有效光照时间×
发电时间，由此它的日电量等于输出电流与有效光照时间的乘积,即:C=IH(Ah)。而蓄电池的容量则使放电时间和放电电流的乘积，因此
计算公式为：C=IH(单位Ah，就是额定1A的电流放电一小时)。那么太阳能电池和蓄电池在容量和电量上使如何计算的呢？我们可以通过
电功率公式:P=IU演化为:P=Iuh/h=CU/h。
根据上面的公式可以计算出蓄电池的容量，在计算过程中为了更加准确，还要考虑蓄电池的充电效率。蓄电池的充电效率一般为
65%～80%之间。
例如:有一块单晶硅电池的组件，大的输出功率Pm(额定功率)为25W，峰值电压(额定电压)Ump为17.2V，峰值电流(额定电流)为
1.45A，开路电压为21V，短路电流为Isc为1.5A，某地区有效光照时间为12小时，求太阳能电池一天的发电量和所需的蓄电池的容量。
已知:Pm=25w ,h=12h ,U=17.2V ,太阳能电池的发电效率为:u=0.7,蓄电池的补偿值为n=1.4
太阳能电池的发电量:M=Pm×h×u=25×12×0.7=210W
按上诉公式:C=Ph/U=25×12/17.2=17.44Ah
那么实际的蓄电池的有效容量要在C=17.44/1.40=12.46Ah以上
所以在实际中我们可以选择14Ah左右容量的蓄电池。
锂离子电池是现代材料电化学学科的一个巨大的成功；一、电极；锂离子电池纳米电极存在一些潜在的优缺点；优点：（i）更好地释
放锂嵌入和脱嵌过程中的应力，；缺点：（i）高比表面积带来的不可预期的电极/电解；认识了这些优缺点，人们已经加大在负极材料
及近展；
缺点：（i）高比表面积带来的不可预期的电极/电解液反应增加，导致自放电现象，差的循环性能及寿命；（ii）劣等的颗粒包装技术
使其体积能量密度很低，除非开发出一种特殊的压缩工艺，否则会限制它的应用；（iii）电极合成过程可能会更加复杂。
认识了这些优缺点，人们已经加大在负极材料及近展开的正极材料的研发力度。
