蓄電池壽命的理論分析

1、鉛酸蓄電池的壽命因?yàn)殂U酸蓄電池內(nèi)的活性物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生不利的化學(xué)和物理變化，所以蓄電池的壽命是有 限的。一、鉛酸蓄電池的三種壽命鉛酸蓄電池的壽命有三種：循環(huán)壽命、擱置壽命和日歷"壽命。蓄電池循環(huán)壽命”的定義是蓄電池的容量在跌至額定容量的某個(gè)百分比之前所完成的總 的完全充放電循環(huán)次數(shù)。在不同的蓄電池中，這個(gè)百分比會(huì)不同。蓄電池使用越久， 其容量越下降。如果蓄電池濫用，具循環(huán)壽命會(huì)更加縮短。另一個(gè)計(jì)算蓄電池循環(huán)壽命的方法是測(cè)量單體的內(nèi)阻。這時(shí)，循環(huán)壽命的定義是蓄電 池在內(nèi)阻上升到某一點(diǎn)前所完成的總的完全充放電循環(huán)次數(shù)。上述的兩個(gè)定義假定蓄電池的每一次循環(huán)都是完全的充放電循環(huán)。如果蓄電池每次只

2、是部分放電，那么其循環(huán)壽命會(huì)延長(zhǎng)。所以，在使用鉛酸蓄電池時(shí)務(wù)必要知道額定的 放電深度。即使如此，經(jīng)常放電至額定的深度也會(huì)大大地縮短蓄電池的循環(huán)壽命。蓄電池?cái)R置壽命”是指不使用（擱置）的蓄電池容量在跌至額定容量的某個(gè)百分比之前 的時(shí)間。蓄電池日歷壽命”是指新蓄電池使用或者擱置后到無法再使用所經(jīng)過的時(shí)間。由于蓄電 池實(shí)際使用的情況大不相同，就是同一型號(hào)蓄電池的日歷壽命通常也會(huì)相差很大，所 以其實(shí)際意義不大。二、鉛酸蓄電池內(nèi)的化學(xué)變化鉛酸蓄電池內(nèi)的不利化學(xué)反應(yīng)會(huì)耗掉活性物質(zhì)并阻止正常的電化學(xué)反應(yīng)。引起不利化 學(xué)變化的原因一般有六種：溫度、壓力、放電深度、充電程度、充電電壓和放電率。溫度溫度會(huì)加劇鉛酸

3、蓄電池內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)。蓄電池越熱，化學(xué)反應(yīng)會(huì)越快。高溫可以提高 鉛酸蓄電池的性能，但是同時(shí)不利的化學(xué)反應(yīng)也會(huì)加快。高溫會(huì)引起腐蝕、析氣和活 性物質(zhì)脫落，也會(huì)使電解液鈍化，從而縮短蓄電池壽命。鉛酸蓄電池的擱置壽命和持 電狀態(tài)取決于自放電速度，而自放電是由電解槽內(nèi)的不利化學(xué)反應(yīng)引起的。所以，溫 度不但影響蓄電池的循環(huán)和擱置壽命，而且影響持電時(shí)間。阿亨紐斯方程式表示了溫度和化學(xué)變化之間的關(guān)系。隨著溫度的升高，化學(xué)變化會(huì)指 數(shù)式地加快。一般而言，溫度每上升 10攝氏度，化學(xué)變化會(huì)加快一倍。就鉛酸蓄電池 的壽命而言，35攝氏度時(shí)的1小時(shí)等于25攝氏度時(shí)的2小時(shí)。溫度的升高會(huì)提高蓄 電池的性能，同時(shí)也會(huì)引起

4、不利的化學(xué)反應(yīng)，縮短蓄電池的壽命。從循環(huán)壽命上看， 高溫是鉛酸蓄電池的敵人。下圖表示鉛酸蓄電池的壽命隨溫度的不同而變化。注意， 35攝氏度時(shí)，蓄電池的容量 可以高于額定的容量，但是它們的壽命會(huì)縮短；而長(zhǎng)久在 15攝氏度下，蓄電池的壽命Typical Ledd-Acid Battery Cjpocity Versus Age for Ditferent Op erdting Temperatures115%1Q5%75% I LI N I165 59 0 且0岸需一可以延長(zhǎng)。15PC25-CBattery Age (Yrs) c 0 一 , u 凡 =Toures Piul da Montign

5、u,35'C鉛酸蓄電池的儲(chǔ)存溫度也很重要。環(huán)境溫度每升高 10攝氏度，自放電率會(huì)翻倍。鉛酸蓄電池的濫用也會(huì)導(dǎo)致電解液溫度上升，從而使蓄電池夭折。如果蓄電池內(nèi)產(chǎn)生 熱量的速度超過了在環(huán)境中散熱的速度，蓄電池的壽命會(huì)縮短。在此境況下，蓄電池 的溫度如果繼續(xù)上升，形成 熱失控”，最后導(dǎo)致災(zāi)難性的結(jié)果。鉛酸蓄電池的使用，尤其是濫用，會(huì)產(chǎn)生電解槽內(nèi)的極板硫化。硫化的蓄電池在充電 和放電時(shí)都會(huì)使內(nèi)部的溫度上升，而溫度上升又會(huì)加劇硫化，形成惡性循環(huán)。硫化是 導(dǎo)致鉛酸蓄電池死亡的首要原因。總之，鉛酸蓄電池在使用和儲(chǔ)存時(shí)溫度升高會(huì)嚴(yán)重影響蓄電池的壽命。壓力壓力問題一般同密封蓄電池有關(guān)。電解槽內(nèi)的壓力增加

6、通常是溫度升高的結(jié)果。導(dǎo)致 溫度和壓力升高的因素有幾個(gè)。過大的充電電流和過高的環(huán)境溫度會(huì)引起電解槽內(nèi)溫 度上升和活性物質(zhì)的膨脹。這樣，電解槽內(nèi)的壓力會(huì)上升。充電過頭也會(huì)引起溫度上 開，但是更嚴(yán)重的是會(huì)產(chǎn)生氣體，導(dǎo)致更大的內(nèi)部壓力。不幸的是，壓力增大會(huì)加劇高溫的影響，加速形成熱失控。壓力過大也會(huì)引起電解槽 內(nèi)的機(jī)械性損壞，例如，短路、斷路、變形和電解槽殼體碎裂。所有這些情況都會(huì)縮 短鉛酸蓄電池的壽命。密封蓄電池的調(diào)節(jié)閥門會(huì)在一定程度上調(diào)節(jié)內(nèi)部過高的壓力。放電深度 在一定的溫度和放電率下，每次充放電循環(huán)時(shí)活性物質(zhì)轉(zhuǎn)換的量同放電深度成比例。 如下圖所示，鉛酸蓄電池循環(huán)壽命和放電深度存在相反的關(guān)系。換

7、句話說，放電深度 越淺，蓄電池的循環(huán)次數(shù)就會(huì)上升。SBO W 玄MUI要延長(zhǎng)鉛酸蓄電池的循環(huán)壽命，放電不能過深。一般而言，開口的浸漬式（有液的）深放電蓄電池的放電深度絕對(duì)不能超過額定容量的 80%,但是最好是在60%左右?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試表明，如果放電深度平均不到 80%,那么蓄電池的實(shí)際總運(yùn)作時(shí)間會(huì)大大 延長(zhǎng)。閥控式深放電蓄電池的放電深度一般不宜超過 50%。充電程度鉛酸蓄電池充電時(shí)過充或者欠充都會(huì)縮短其循環(huán)壽命。過充會(huì)引起溫度升高，導(dǎo)致腐 蝕、析氣和活性物質(zhì)脫落，欠充會(huì)引起極板硫化，從而引起充電時(shí)溫度升高。先進(jìn)的高頻充電機(jī)可以保證蓄電池不被過充或者欠充，從而大大地延長(zhǎng)蓄電池的壽命。充電電壓充電

8、的電壓超過規(guī)定的電壓上限（臨界電壓）會(huì)產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的不利化學(xué)變化，損壞 電解槽，縮短蓄電池循環(huán)壽命。充電電壓過高會(huì)引起蓄電池內(nèi)的溫度和壓力上升，可 能引起蓄電池的爆炸。放電率過大電流放電會(huì)引起蓄電池內(nèi)的溫度和壓力升高。如前所述，過高的溫度和壓力都是 蓄電池的敵人。然而，這并不等于說，放電電流越小越好。這是因?yàn)樵诖_定的放電終 止電壓下，較小的放電電流會(huì)放出更多的容量，實(shí)際放電更深，而蓄電池放電深度越 深，其循環(huán)次數(shù)就會(huì)下降。三、蓄電池的濫用鉛酸蓄電池夭折的主要原因是濫用，而濫用會(huì)大大加速蓄電池內(nèi)的不利化學(xué)變化。除 了物理性的損壞之外，下面的例子都屬于濫用：?放電電流超過蓄電池的設(shè)計(jì)?蓄電池超載使

9、用?蓄電池在超高溫和超低溫下使用和存放?使用不恰當(dāng)?shù)某潆姍C(jī)?充電過頭（充電電壓過高，電流過大、時(shí)間過長(zhǎng)）?充電不足?放電過深?在浸漬式蓄電池中，電解液低于下限?在浸漬式蓄電池中，用自來水（而不是蒸儲(chǔ)水）補(bǔ)水?在浸漬式蓄電池中，補(bǔ)水過頭，特別是使電解液溢出?蓄電池過渡地受震動(dòng)和沖擊?蓄電池長(zhǎng)期擱置不使用，也不充電 四、延長(zhǎng)鉛酸蓄電池的壽命延長(zhǎng)鉛酸蓄電池壽命的方法有兩種：?不濫用蓄電池?用科學(xué)的再生方法改變已經(jīng)產(chǎn)生的不利化學(xué)變化并防止其產(chǎn)生 鉛酸蓄電池最主要的不利化學(xué)變化是硫化。如果積聚在極板上的硫酸鉛不被除去，電 解槽內(nèi)不久就會(huì)發(fā)生機(jī)械性的損壞，例如，短路、斷路、變形等。鉛酸蓄電池一旦發(fā) 生機(jī)械

10、性的損壞就無法再生。蓄電池再生是指用科學(xué)的、無損的設(shè)備和工藝除去硫化，恢復(fù)蓄電池的容量和性能， 延長(zhǎng)其壽命?？茖W(xué)的再生方法不但能夠除去硫化，而且還能防止其產(chǎn)生。為了獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益, 鉛酸蓄電池越早進(jìn)行再生處理越好。不濫用鉛酸蓄電池不等于不再會(huì)產(chǎn)生不利的化學(xué)和物理變化，只是變化能夠延緩。只 有加上科學(xué)的再生處理，才能使蓄電池獲得最大的功效和最長(zhǎng)的壽命。池容量（Ah）的含義是什么?蓄電池的額定容量 C,單位安時(shí)（Ah）,它是放電電流安（A和放電時(shí)間小時(shí)（h）的乘積。由于對(duì)同一個(gè)電池采 用不同的放電參數(shù)所得出的 Ah是不同的，為了便于對(duì)電池容量進(jìn)行描述、測(cè)量和比較，必須事先設(shè)定統(tǒng)一的條件。實(shí)踐中

11、，電池容量被定義為：用設(shè)定的電流把電池放電至設(shè)定的電壓所給出的電量。也可以說電池容量是：用設(shè)定的電流把電池放電至設(shè)定的電壓所經(jīng)歷的時(shí)間和這個(gè)電流的乘積。為了設(shè)定統(tǒng)一的條件，首先根據(jù)電池構(gòu)造特征和用途的差異，設(shè)定了若干個(gè)放電時(shí)率，最常見的有20小時(shí)、10小時(shí)時(shí)率、電動(dòng)車專用電池為 2小時(shí)率，寫做C2O C10和C2,其中C代表電池容量，后面跟隨的數(shù)字表示該類電池 以某種強(qiáng)度的電流放電到設(shè)定電壓的小時(shí)數(shù)。于是，用容量除小時(shí)數(shù)即得出額定放電電流。也就是說，容量相同而放電時(shí)率不同的電池，它們的標(biāo)稱放電電流卻相差甚遠(yuǎn)。比如，一個(gè)電動(dòng)自行車用的電池容量10Ah、放電時(shí)率為2小時(shí)，寫做10Ah2,它的額定放

12、電電流為 10 （Ah） / 2 （h） =5A;而一個(gè)汽車啟動(dòng)用的電池容量為54Ah、放電時(shí)率為20小時(shí)，寫做54Ah20,它的額定放電電流僅為 54 （Ah） / 20 （h） =2.7A !換一個(gè)角度講，這兩種電池如果分別用5A和2.7A的電流放電，則應(yīng)該分別能持續(xù) 2小時(shí)和20小時(shí)才下降到設(shè)定的電壓。上述所謂設(shè)定的電壓是指終止電壓（單位V） o終止電壓可以簡(jiǎn)單的理解為：放電時(shí)電池電壓下降到不至于造成損壞的最低限度值。終止電壓值不是固定不變的，它隨著放電電流的增大而降低，同一個(gè)蓄電池放電電流越大，終止 電壓可以越低，反之應(yīng)該越高。也就是說，大電流放電時(shí)容許蓄電池電壓下降到較低的值，而小電流放電就不行， 否則會(huì)造成損害。電池在工作中的電流強(qiáng)度還常常使用倍率來表示，寫做NCh o N是一個(gè)倍數(shù)，C代表容量的安時(shí)數(shù)，h表示放電時(shí)率規(guī)定的小時(shí)數(shù)。在這里 h的數(shù)值僅作為提示相關(guān)電池是屬于那種放電時(shí)率，所以在具體描述某個(gè)時(shí)率的電池時(shí)，倍率常常寫成NC的形式而不寫下標(biāo)。倍數(shù) N乘以容量C就等于電流Ao比如20Ah電池采用0.5C倍率放電，0.5 X20=10A。換一個(gè)角度舉例：某汽車啟動(dòng)蓄電池容量54Ah,測(cè)得輸出電流為 5.4A,那么它此時(shí)的放電倍率 N為5.4 /54=0.1C酸蓄電池具有代表性。下圖是某20小時(shí)率的電池產(chǎn)品在不同放電