密封鉛酸蓄電池內(nèi)阻分析報(bào)告(存儲(chǔ)版)
【正文】 電池的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝決定了蓄電池組的固有可靠性，電池組的使用維護(hù)則是保證了蓄電池組的可靠性。 端電壓 端電壓是電池中有電流流過(guò)（充電或放電）即有電極反應(yīng)進(jìn)行時(shí)的電壓，比如浮充電壓、均充電壓、放電電壓等，它是電極體系的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)狀態(tài)的綜合反映。 注酸量 閥控式密封鉛蓄電池是貧液設(shè)計(jì)，電池的放電容量常常受酸量控制，因而其浮充電壓時(shí)電池的注酸量非常敏感。前一要求通常是可以滿(mǎn)足的，后一要求在電池壽命中后期是比較難達(dá)到的。 電池周?chē)h(huán)境溫度升高 在夏天或野外，氣溫會(huì)升得較高，超過(guò)35℃以上，此時(shí)浮充電流就相應(yīng)增加。當(dāng)然，如果電池出現(xiàn)硫酸鹽化或電池處于壽命后期，即使補(bǔ)加水也是無(wú)濟(jì)于事的。 ?。?）盡可能使環(huán)境溫度保持在20℃177。尤其是在均衡充電或補(bǔ)充充電時(shí)，由于充電電壓提高了，析氧量就增大，電池內(nèi)部壓力增大，一部分氧來(lái)不及復(fù)合就沖出單向閥外逃。一旦失水，電池放電容量就要下降。 生產(chǎn)工藝和原材料 個(gè)別早期失效電池的出現(xiàn)，一般是由于生產(chǎn)過(guò)程中的個(gè)別偶然因素引起的。1 電池早期失效 早期失效及其危害性 早期失效指的是一些閥控式密封鉛蓄電池組在使用過(guò)程中，只有數(shù)個(gè)月或1年其電容量就低于額定值的80％；或整組電池雖然普遍很好，但其中個(gè)別電池的性能急劇變差。從這些數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布情況來(lái)看，似乎電池的電導(dǎo)跟放電時(shí)間存在線性相關(guān)的趨勢(shì)，但仔細(xì)一分析則會(huì)發(fā)現(xiàn)存在問(wèn)題?！ ??？梢钥闯?，在剩余容量高于40%的區(qū)間內(nèi)，電池內(nèi)阻幾乎沒(méi)有變化，而且?guī)缀醪皇芊烹婋娏鞯挠绊?；?dāng)剩余容量小于40%時(shí)，電池內(nèi)阻卻明顯增大，而且放電電流越小，電池內(nèi)阻增加越快。這是由于f＞200Hz時(shí)電池的感抗太大，f＜10Hz時(shí)要求測(cè)量用的電容太大。但電池內(nèi)阻突然增大或電導(dǎo)突然減小時(shí)，則預(yù) 示著電池壽命即將終止。造成上述現(xiàn)象的原因看來(lái)首先在于目前用電導(dǎo) 儀測(cè)得的電池“電導(dǎo)”的含義不夠明確， 它既包含了電池歐姆內(nèi)阻的影響，又包含了變化著的濃差極化電阻的作用。在電池剩余容量與內(nèi)阻之間 沒(méi)有找到嚴(yán)格的數(shù)學(xué)關(guān)系。再者從(1)式可以看出，電池中有恒定電流流過(guò)時(shí)， 其端電位是隨時(shí)間而變化的，不同的時(shí)刻測(cè)得的電位變化中包含了不同的成分，因而用本方 法測(cè)得的電池內(nèi)阻是隨交流信號(hào)的頻率而變化的?！ ≡囼?yàn)結(jié)果表明［1～2］，當(dāng)電池以恒電流I放電時(shí)，～1ms內(nèi)電位的 變化 △V1，則由RΩ＝△V1/I即可算出電池的歐姆內(nèi)阻?！ W姆內(nèi)阻RΩ包括電池內(nèi)部的電極、隔膜、電解液、連接條和極柱等全部零部件的電 阻。目前進(jìn)口的和國(guó)產(chǎn)的用于在線測(cè)量電池內(nèi)阻的VRLA電導(dǎo)測(cè)試儀已在一些部門(mén)得到應(yīng)用。于是人們希望通過(guò)檢測(cè)電池內(nèi)阻的辦法來(lái)識(shí)別和預(yù)測(cè)電池的性能。由(1)式 可知， 宏觀上測(cè)出的電池內(nèi)阻(即穩(wěn)態(tài)內(nèi)阻)R是由3部分組成的：歐姆內(nèi)阻RΩ、濃差極 化內(nèi)阻Rc和活化極化內(nèi)阻Re?！ ∮纱丝磥?lái)，在電池中有階躍電流I流過(guò)時(shí)，電位就要發(fā)生變化；只要測(cè)出t→0時(shí)電 池電位的變化△V，就可以算出電池的歐姆內(nèi)阻?！ ∮捎陔姵刂械碾姌O是多孔性的，而且又是多片電極緊密并聯(lián)在一起的，它的交流阻抗等效電 路極其復(fù)雜，至今尚無(wú)法從理論上精確地解決，只能根據(jù)在平板電極上得到的理論分析結(jié)果 近似地處理電池中的多孔性電極問(wèn)題。此結(jié)果跟文 獻(xiàn)［2］中觀察到的相似，即密封鉛蓄電池在使用過(guò)程中(電池容量高于80%)，其內(nèi)阻改變很 ??；一旦電池內(nèi)阻有了顯著變化，則電池的壽命也即告終止了?！ ”? 電導(dǎo)法對(duì)在線電池的測(cè)試結(jié)果 電池號(hào) 電壓 /V 電導(dǎo)/kS 放 電 充 電 電 壓/V 電導(dǎo)/kS 電壓/V 電導(dǎo)/kS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 S S/ 從表2數(shù)據(jù)可以看出：①電池的電導(dǎo)跟電壓之間沒(méi)有對(duì)應(yīng)的關(guān)系，②同一組電池的各個(gè) 電導(dǎo)之間的離散程度遠(yuǎn)大于電壓之間的離散程度，③對(duì)同樣的2V/300Ah電池，不同作者 用不同電導(dǎo)儀測(cè)試的結(jié)果會(huì)相差1倍以上?！ ?或電導(dǎo))跟電池容量之間沒(méi)有觀察到嚴(yán)格的數(shù)學(xué)關(guān)系，無(wú)法根據(jù)單個(gè) 電池的內(nèi)阻(或電導(dǎo))值去預(yù)測(cè)電池使用壽命。所用的電池是75Ah的鉛蓄電池，選取的交流信號(hào)頻率f=10～100Hz。 圖2給出了該電池內(nèi)阻與剩余容量的關(guān)系。被測(cè)的電池容量范圍為200～1000Ah，電池系統(tǒng)由3組并聯(lián)(每組24只電池)至18組并聯(lián)，電池荷電態(tài)為0～100%。既然這種電池是不允許繼續(xù)使用的，那么如此描繪失效電池的放電曲線有多大的實(shí)際意義呢 圖5示出168個(gè)1000Ah電池(7組)。 參考文獻(xiàn) ?。?］ Hampson N A,Sagr Karunathilaka,Leek impedance of electrical storage cells［J］.J Appl Electrochemistry,1980(10):3～11 ?。?］ Gopikanth M L,Sathyanarayana parameters and the state of charge.Ⅱ lead acid battery［J］.J Appl Electrochemistry，1979，(9):369～379 ?。?］ 桂長(zhǎng)清，［J］.電源技術(shù)，1984
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