铅酸蓄电池等电池容量衰减的原因
2016-1-520:30:18 点击：359
除了与老化相关的衰减，硫酸盐化和板栅腐蚀是铅酸蓄电池衰减的主要影响因素。硫酸盐化是指电池停留在较低倍率充电时，在阴极极板上形成的薄膜层。如果发现及时，可以通过均衡充电来消除这一状况。板栅腐蚀可以通过改善充电状态或采用优化的浮动充电方法来减弱。
电池的能量存储可以分为三个虚拟区域，即可填充的空白区、提供能量的可用区以及由于使用和老化作用造成的闲置不可用区域，或者说是岩石区。
电池从制造完成时就开始衰减，一个新电池须提供的容量，但大多数使用中的电池组是达不到的。
随着电池的可用区域缩小，可填充的能量降低，充电时间逐渐缩短。在大多数情况下，由于周期循环和老化的原因，电池容量呈线性衰减。此外，深度放电给电池造成的压力大于不完全放电，因此zuihao不要把电池电量全部耗尽，而是经常性充电。对于镍基电池以及作为校准部件的智能电池则应周期性深度放电，这有助于消除镍基电池的“记忆效应”。镍基锂电池在容量衰减到80%之前可以完全充放电循环300～500周。
充放电循环并不是容量衰减的唯一原因，高温下存储锂电池也会导致容量衰减。一个充满电的锂电池在40℃(104°F)保存一年而不使用的情况下会造成35%的容量损失。超快速充放对电池也是有害的，会使电池寿命减少一半，这对于单体锂电池是非常明显的。电池组比能量高，但由于单体电池的差异而显得特别微妙。
设备的规格参数往往基于新电池，但这仅仅是初试阶段的短暂现象，而不能维持太长的时间。就像一个体育运动员，成绩会随着时间的推移而逐渐下降，并且如果任其发展，将会Zui终导致电池相关的故障。
电池需要经常计算其容量衰减和Zui终寿命。容量衰减到80%就需要更换电池组，电池组的Zui终寿命极限应根据应用的不同、用户的喜好以及公司的保障而改变。由于机械故障比较罕见，容量衰减便成了Zui终替代计划的一个zuijia指标，这一指标可以通过对现役电池每三个月进行一次容量核实来完成。此外，充电器充电运行状态表征的技术也在研发中。
镍基电池，所谓的不可用岩石区通常是由于活性物质晶体的形成而引起，也被称为“记忆效应”。深度充放电循环的方法常常可以使电池容量恢复到全满。周期性的放电也可以控制结晶过程，避免对隔膜的危害。
锂离子电池的老化是内部物质的氧化，是使用和老化过程中的一部分，并且是自然发生且不可逆转的。
3.过充电
过充电是对完全充电的蓄电池或蓄电池组继续充电｡
4.自放电
自放电是电池的能量没有通过放电就进入外电路,造成一定能量的损失｡
5.活性物质
在电池放电时发生化学反应从而产生电能的物质,或者说是正极和负极储存电能的物质的统称｡
6.放电深度
放电深度是指蓄电池使用过程中放电到什么程度才停止放电｡
7.板极硫化
在使用铅酸蓄电池时要特别注意的是:电池放电后要及时充电,如果长时间处于半放电或充电不足甚至过充的情况,或长时间充电和放电都会形成PbSO4晶体｡这种大块晶体很难溶解,无法恢复原来的状态,导致板极硫化后充电就会变得困难｡
8.容量
容量是在规定的放电条件下电流输出的电荷,其单位常用安时(A·h)表示｡
9.相对密度
相对密度是指电解液与水的密度比值,用来检验电解液的强度｡相对密度与温度变化有关｡25℃时充满的电池电解液相对密度值为1.265｡密封式电池,相对密度值无法测量｡纯酸溶液的密度为1.835g/cm3,完全放电后降至1.120g/cm3｡电解液注入水后,只有待水完全融合电解液后才能准确测量密度,融入过程大约需要数小时或者数天,但是可以通过充电来缩短时间｡每个电池的电解液密度均不相同,即使是同一个电池在不同的季节,电解液的密度也会不一样｡大部分铅酸蓄电池的电解液密度在1.1～1.3g/cm3范围内,充满电之后一般为1.23～1.3g/cm3｡
10.运行温度
电池在使用一段时间后,会感觉烫手,这是因为铅酸蓄电池具有很强的发热性｡当运行温度超过25℃,每升高10℃,铅酸电池的使用寿命就减少50%,所以电池的Zui高运行温度应比外界低,在温度变化超过±5℃的情况下zuihao｡
（三）铅酸蓄电池充､放电基本原理
在铅酸蓄电池中,正极板为PbO2,负极板为 Pb,电解液为H2SO4｡将其正､负极板插入电解液中,正､负极板与电解液相互作用,在正､负极板间就会产生约2.1V的电势｡电池在完成充电后,正极板为二氧化铅,负极板为海绵状铅｡放电后,在两极板上都产生细小而松软的硫酸铅,充电后又恢复为原来物质｡铅酸蓄电池在充电和放电过程中的可逆反应理论比较复杂,目前公认的是哥来德斯东和特利浦两人提出的“双硫酸化理论”｡该理论的含义:铅酸蓄电池在放电后,正､负电极的有效物质和硫酸发生反应,均转变为硫酸化合物(硫酸铅),充电时又会转化为原来的铅和二氧化铅｡从以上的化学反应方程式中可以看出,铅酸蓄电池在放电时,正极的活性物质二氧化铅和负极的活性物质铅都与硫酸电解液反应,生成硫酸铅,在电化学上把这种反应叫做“双硫酸盐化反应”｡在蓄电池刚放电结束时,正､负极活性物质转化成的硫酸铅是一种结构疏松､晶体细密的物质,活性程度非常高｡在蓄电池充电过程中,正､负极疏松细密的硫酸铅,在外界充电电流的作用下会重新变成二氧化铅和铅,蓄电池又处于充足电的状态｡
由此可知以上反应是可逆的｡正是这种可逆的电化学反应,使蓄电池实现了储存电能和释放电能的功能｡人们在日常使用中,通常使用蓄电池的放电功能,把充电作为蓄电池的维护｡铅酸蓄电池在充足电的情况下可以长时间保持电池内化学物质的活性,而在蓄电池放电以后,如果不及时充足电,电池内的活性物质很快就会失去活性,使电池内部产生不可逆的化学反应｡所以对太阳能蓄电池和其他用途的铅酸蓄电池,应充足电保存,并定期给电池补充电铅酸电池内的阳极(PbO2)，阴极(Pb)浸到电解液(稀硫酸)中，两极间会产生2V的化学电势，这就是铅蓄电池的原理。
1.放电反应
电池放电时，正极由二氧化铅转变为硫酸铅，负极由海绵状铅变为硫酸铅，正、负极板上的硫酸铅越来越多。电池电压逐渐下。硫酸浓度不断降低。只要测得电解液中的硫酸浓度（比重），即可得知放电量或残余电量。
2.充电反应
电池充电时，正极由硫酸铅(PbSO4)转化成棕色二氧化铅（PbO2），负极则由PbSO4转变为灰色铅Pb。充电过程中电池电压逐渐上升，硫酸浓度不断增高。