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阀控式铅酸蓄电池容量的影响因素

发布日期:2016-05-26 15:09:13

      阀控式铅酸蓄电池容量的影响因素

放电率对电池容量的影响

      铅蓄电池容量随放电倍率增大而降低,在谈到容量时,必须指明放电的时率或倍率。电池容量随放电时率或倍率不同而不同。

  11容量与放电时率的关系

      对于一给定电池,在不同时率下放电,将有不同的容量,下表为bosfaGFMl000电池在常温下不同放电时率放电时的额定容量。

放电率(hr)

1

2

3

4

5

8

10

12

24

容量(Ah)

550

656

750

788

850

952

1000

1044

1128

 

12高倍率放电时容量下降的原因

      放电倍率越高,放电电流密度越大,电流在电极上分布越不均匀,电流优先分布在离主体电解液最近的表面上,从而在电极的最外表面优先生成PbSO4PbSO4的体积比PbO2Pb大,于是放电产物硫酸铅堵塞多孔电极的孔口,电解液则不能充分供应电极内部反应的需要,电极内部物质不能得到充分利用,因而高倍率放电时容量降低。

13放电电流与电极作用深度关系

    在大电流放电时,活性物质沿厚度方向的作用深度有限,电流越大其作用深度越小,活性物质被利用的程度越低,  电池给出的容量也就越小。电极在低电流密度下放电,i≤100A/m²时,活性物质的作用深度为3×10-3m-5×10-3m,这时多孔电极内部表面可充分利用。而当电极在高电流密度下放电,i≥200A/m²时,活性物质的作用深度急剧下降,约为012X10-3m活性物质深处很少利用,这时扩散已成为限制容量的决定因素。 在大电流放电时,由于极化和内阻的存在,电池的端电压低,电压降损失增加,使电池端电 压下降快,也影响容量。

温度对电池容量的影响

    环境温度对电池的容量影响较大,随着环境温度的降低容量减小。环境温度变化1℃时的电池容量变化称为容量的温度系数。

    根据国家标准,如环境温度不是25℃,则需将实测容量按以下公式换算成25℃基准温度 时的实际容量Ce,其值应符合标准。

    

  公式中:t是放电时的环境温度

    K是温度系数,10hr的容量实验时K=0006/℃,3hr的容量实验时K=0008/℃,

    1hr的容量实验时K=001/

阀控铅酸蓄电池容量的计算

    阀控式铅酸蓄电池的实际容量与放电制度(放电率、温度、终止电压)和电池的结构有关。如果电池是以恒定电流放电,放电至规定的终止电压,电池的实际容量Ct=放电电流I×放电时间t,单位是Ah

 

 阀控铅酸蓄电池的失效模式

干涸失效模式

    从阀控铅酸蓄电池中排出氢气、氧气,水蒸气、酸雾,都是电池失水的方式和干涸的原因。干涸造成电池失效这一因素是阀控铅酸蓄电池所特有的。失水的原因有四:①气体再化合的效率低;②从电池壳体中渗出水;③板栅腐蚀消耗水;④自放电损失水。

11气体再化合效率

    气体再化合效率与选择浮充电压关系很大。电压选择过低,虽然氧气析出少,复合效率高,但个别电池会由于长期充电不足造成负极盐化而失效,使电池寿命缩短。浮充电压选择过高,气体析出量增加,气体再化合效率低,虽避免了负极失效,但安全阀频繁开启,失水多,正极板栅也有腐蚀,影响电池寿命。

12从壳体材料渗透水分

    各种电池壳体材料的有关性能见下表。从表中数据看出,ABS材料的水蒸气渗透率较大,但强度好。电池壳体的渗透率,除取决于壳体材料种类、性质外,还与其壁厚,壳体内外间水蒸气压差有关。

 

 

     数值

材料

水蒸汽相对

渗透率

(%)

氧相对

渗透率

(%)

机械强度

拉伸强度

(Mpa)

缺口冲击强度

(Km2)

ABS

16.6

0.35

21~63

6.053

PP

1.00

1

30~40

2.26.4

PVC

4.22

4.41

35~55

22108

 

1板栅腐蚀
    板栅腐蚀也会造成水分的消耗,其反应为:
    
1自放电
    正极自放电析出的氧气可以在负极再化合而不至于失水,但负极出析的氢不能在正极复合,会在电池累积,从安全阀排出而失水,尤其是电池在较高温度下贮存时,  自放电加速。
容量过早损失的失效模式
    在阀控铅酸蓄电池中使用了低锑或无锑的板栅合金,早期容量损失常容易在如下条件发生:    ’
    ①不适宜的循环条件,诸如连续高速率放电、深放电、充电开始时低的电流密度;
    ②缺乏特殊添加剂如SbSnH3PO4
    ③低速率放电时高的活性物质利用率、电解液高度过剩,极板过薄等;
    ④活性物质视密度过低,装配压力过低等。
热失控的失效模式
    大多数电池体系都存在发热问题,在阀控铅酸蓄电池中可能性更大,这是由于:氧再化合过程使电池内产生更多的热量;排出的气体量小,减少了热的消散;

    若阀控铅酸蓄电池工作环境温度过高,或充电设备电压失控,则电池充电量会增加过快,电池内部温度随之增加,电池散热不佳,从而产生过热,电池内阻下降,充电电流又进

一步升高,内阻进一步降低。如此反复形成恶性循环,直到热失控使电池壳体严重变形、涨裂。为杜绝热失控的发生,要采用相应的措施:

    ①充电设备应有温度补偿功能或限流;

    ②严格控制安全阀质量,以使电池内部气体正常排出;

    ③蓄电池要设置在通风良好的位置,并控制电池温度。

负极不可逆硫酸盐化

    在正常条件下,铅蓄电池在放电时形成硫酸铅结晶,在充电时能较容易地还原为铅。如果电池的使用和维护不当,例如经常处于充电不足或过放电,负极就会逐渐形成一种粗大坚

硬的硫酸铅,它几乎不溶解,用常规方法充电很难使它转化为活性物质,从而减少了电池容量,甚至成为蓄电池寿命终止的原因,这种现象称为极板的不可逆硫酸盐化。

    为了防止负极发生不可逆硫酸盐化,必须对蓄电池及时充电,不可过放电。

板栅腐蚀与伸长

    在铅酸蓄电池中,正极板栅比负极板栅厚,原因之一是在充电时,特别是在过充电时,正极板栅要遭到腐蚀,逐渐被氧化成二氧化铅而失去板栅的作用,为补偿其腐蚀量必须加粗

加厚正极板栅。

    所以在实际运行过程中,一定要根据环境温度选择合适的浮充电压,浮充电压过高,除引起水损失加速外,也引起正极板栅腐蚀加速。当合金板栅发生腐蚀时,产生应力,致使极

决于正极板寿命,其设计寿命是按正极板栅合金的腐蚀速率进行计算的,正极板栅被腐蚀的越多,电池的剩余容量就越少;电池寿命就越短。

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