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阀控式铅酸蓄电池容量的影响因素

1 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。

  1．1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

1．2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近的表面上，从而在电极的外表面优先生成PbSO4。PbSO4的体积比PbO2和Pb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。

1．3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0．12X10-3m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。

2 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=0．006/℃，3hr的容量实验时K=0．008/℃，

    1hr的容量实验时K=0．01/℃

3 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

1 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。

1．1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。

1．2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

(KJ·m2)

ABS

16.6

0.35

21～63

6.0～53

PP

1.00

1

30～40

2.2～6.4

PVC

4.22

4.41

35～55

22～108

1．3 板栅腐蚀

    板栅腐蚀也会造成水分的消耗，其反应为：

1．4 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。

2 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Sb、Sn、H3PO4；

    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。

3 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。

4 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。

5 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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电池规格：

工作温度范围

放电：-40℃到71℃，充电：-23℃到60℃（应用温度补偿后的电压充电）

推荐的工作温度范围

23℃到27℃

浮充电压

温度平均在25℃时，13.65正负0.15 VDC/每节

推荐的充电电流

C/5A(20小时率容量的1/5倍电流)

均衡和循环应用时的充电电压

温度平均在25℃时，14.4 to 14.8 VDC/每节

交流纹波（充电器）

为效果，推荐浮充电压波动0.5%RMS货1.5%的峰-峰值（P-P），

允许交流纹波浮充电压=1.4%RMS（4%P-P），允许流纹波电流=C/20A RMS。