【正文】 解液溫度升高，鉛蓄電池仍可放出其額定的放電容量。溫度低時，電解液粘度增大，離子運動受到較大阻力，電解液擴散能力降低，濃差 極化急劇增加；同時溫度低時，電解液的歐姆電阻也增大，導(dǎo)致電化學(xué)極化和歐姆極化也增加，容量同樣減小。 電解液溫度對鉛酸蓄電池在一定放電率和終止電壓條件下可供給的容量值有很大的影響，電解液溫度升高，放電容量增加；溫度降低，放電容量減小。而且這樣的小電流過放電，容易形成大的PbSO4結(jié)晶或者在電極深處生成 PbSO4，它們在充電時不易復(fù)原成金屬鉛，造成極板損傷。這是因為小電流放電時，放電曲線平坦部分很長，到終止電壓后，如果繼續(xù)放電，則電壓急劇下降。 鉛酸蓄電池的放電終止電壓，指的是蓄電池在一定的電流密度下放電時，放電到不宜再繼續(xù)放電時的電池電壓值。這也是針對同種規(guī)格電池，各種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在大電流放電時，允許放出較少的容量的主要原因。反之，當(dāng)采用較小電流密度放電時，不僅電化學(xué)極化和濃差極化減小，而且由于鉛離子的過飽和度減小，生成的硫酸鉛層將是粗大而疏松的。這是因為放電電流密度大時，電化學(xué)極化和濃差極化都將加劇，造成放電電壓迅速下降，放電容量減小。 蓄電池使用時的因素對電池容量的影響 對于同種規(guī)格和數(shù)量的極板制成的蓄電池來說，放電電流密度大時，放電容量減小。而在當(dāng)今比較流行的閥控密封型鉛酸蓄電池的設(shè)計原則中，不僅不允許有游離態(tài)的電解液存在，還要求電池隔板中的酸液量不能夠飽和，必須留下 5%～ 10%的孔來作為氧復(fù)合的通道。說到電解液量對電池容量的影響，就需要引入另一個和極板中心距密切相關(guān)的概念：極板面間距，它指的是一個電池中不同極性的相鄰極板之間的距離。 極板中心距是指兩個同極性極板中心之間的距離。此外，真實表面積還與孔的大小有關(guān)，把一個大孔分成幾個小孔，盡管總孔體積不變，但是真實表面積卻增大了。真實表面積大，則擴散截面積與反應(yīng)面積都增加， 因此放電時濃度極化和電化學(xué)極化都減小，電池電壓下降減慢，放電容量提高。因為對于含活性物質(zhì)的極板來說，活性物質(zhì)粒子越小，表面積就越大。 相同活性物質(zhì)總量的極板放電容量不僅與上面提到的因素有關(guān)，而且還與極板的真實表面積有關(guān)。需要注意的是，不僅要注意孔率，還要注意孔的大小及其分布?；钚晕镔|(zhì)的孔率決定于鉛膏的視比重及涂板時的壓板操作，鉛膏視比重小，壓板時壓力小，則孔率大，反之則孔率小?？茁蕦Ψ烹娙萘康挠绊懢哂袃芍匦?，一方面孔率大了，擴散容易，容量提高；另一方面，孔率大了，活性物質(zhì)總量就會減少，容量反而減少，并且孔率過大，還會縮短 電池的壽命。也就是說，在活性物質(zhì)總量相同的前提下，薄極板的優(yōu)點主要體現(xiàn)在大電流放電情況下。當(dāng)然極板也 不能太薄，這樣不僅會影響電池的循環(huán)壽命，電池容量的增加也不會太明顯。在這種情況下，不僅擴散速度加快，濃度極化減小，而且由于反應(yīng)面積的增加，電化學(xué)極化也減小。這是因為在活性物質(zhì)總量相同的前提下，要么增加極板片數(shù)，要么增加單極板的表面積。 當(dāng)極板上活性物質(zhì)總量確定以后，實際反應(yīng)中，活性物質(zhì)參加反應(yīng)量的多少與極板厚度密切相關(guān)。一般情況下，在常溫及放電電流不太大時，電池的實際容量都受正極容量的限制，在低溫及放電電流比較大時，電池容量通常受負極容量控制。 蓄電池生產(chǎn)工藝對電池容量的影響 活性物質(zhì)量的多少是影響鉛酸蓄電池容量的主要因素，一個電池活性物質(zhì)的量確定以后，因為電解液硫酸的量通常是夠用的，因此它的理論容量也就確定了，其他因素對容量的影響，就是對活性物質(zhì)利用率的影響了。而如果談電池的實際放電容量，則包括的因素最為全面，不僅包含對理論容量的影響因素，甚至連對額定容量的影響因素也包含在內(nèi)了，下面著重談一下各種因素對鉛酸蓄電池實際容量的影響。因為一旦電池活性物質(zhì)的總量確定下來，電池的理論容量就確定了，并且額定容量也是實際容量的一種反應(yīng)。理論容量是假設(shè)電池中活性物質(zhì)放電時能夠全部參加反應(yīng)，并結(jié)合電池的反應(yīng)方程式和各成份的電化學(xué)當(dāng)量數(shù)值，按照法拉第定律計算求得的；實際容量是指在一定的放電條件下電池實際放出的電量，它總是低于理論容量；額定容量是設(shè)計和生產(chǎn)電池時，規(guī)定或保證電池在規(guī)定的放電條件下應(yīng)該放出的最低限度的電量 。 影響鉛酸蓄電池容量的因素 鉛酸蓄電池的容量是指在一定的放電條件下，可以從電池中獲得的容量，一般用安時 (Ah)數(shù)表示，符號為 C。 放電中的溫度 當(dāng)電池過度放電，內(nèi)部阻抗即顯著增加，因此蓄電池溫度也會上升。 放電狀態(tài)與內(nèi)部阻抗 內(nèi)部阻抗會因放電量增加而加大，尤其放電終點時，阻抗最大，主 要 因為放電的進行使得極板內(nèi)產(chǎn)生電流的不良導(dǎo)體 — 硫酸鉛及電解液比重的下降，都導(dǎo) 致內(nèi)部阻抗增強，故放電后，務(wù)必馬上充電，若任其持續(xù)放電狀態(tài)，則硫酸鉛形成安定的白色結(jié)晶后 (此即文獻上所說的硫化現(xiàn)象 )， 即使充電 ， 極板的活性物 質(zhì) 亦無法恢復(fù)原狀 ， 而將縮短電瓶的使用年限。 測定鉛蓄電池之電解液比重為得知放電量的最佳方式。 放電量與比重 蓄電池之電解液比重幾乎與放電量成比例。 若欲延長使用時間，則在冬季或是進入冷凍庫前，應(yīng)先提高其溫度。 因此 : (1)冬季比夏季的使用時間短。 (A)電解液不易擴散，兩極活性物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率變慢。 因此，堆高機無負重揚升時的電池電壓若已達 (24cell的 42V,12cell的石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 7 21V)，則應(yīng)停止使用，馬上充電。 用于起重時電瓶電壓之所以比用于行走時的電壓低，乃是由于起重 用之油壓馬達比行走用之驅(qū)動馬達功率大，因此放電流大，則上式的 IR亦變大 [3]。2℃ 放電中電壓下降 放電中端子電壓比放電前之無負載電壓 (開路電壓 )低，理由如下： (1)V=EIR V端子電壓 (V) I放電電流 (A) E開路電壓 (V) R內(nèi)部阻抗 (Ω ) (2)放電時，電解液比重下降，電壓也降低。 充電中的化學(xué)變化 由于放電時在陽極板，陰極板 上所產(chǎn)生的硫酸鉛會在充電時被分解還原成硫酸 ，石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 6 鉛及過氧化鉛，因此電池內(nèi)電解液的濃度逐漸增加 ,亦即電解液之比重上升，并逐漸回復(fù)到放電前的濃度，這種變化顯示出蓄電池中的活性物質(zhì)已還原到可以再度供電的狀態(tài)，當(dāng)兩極的硫酸鉛被還原成原來的活性物質(zhì)時，即等于充電結(jié)束，而陰極板就產(chǎn)生氫，陽極板則產(chǎn)生氧，充電到最后階段時，電流幾乎都用在水的電解，因而電解液會減少，此時應(yīng)以純水補充之。經(jīng)由放電硫酸成分從電解液中釋出，放電愈久，硫酸濃度愈稀薄。 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 5 第 2 章 鉛酸蓄電池 工作原理 所謂蓄電池即是貯存化學(xué)能量， 在 必要時放出電能的一種電氣化學(xué)設(shè)備。該恒流放電電路，保證了放電電流的基本恒定，從而保證了容量檢測的準(zhǔn)確。要求 實時顯示電池容量 ， 實時顯示電池電壓 ，放電到 并 有報警提示 ，放電電流為 ，三位數(shù)碼管顯示，切換顯示電壓 /安時。 論文研究內(nèi)容及創(chuàng)新點 主要研究利用單片機 AT89C51設(shè)計一個蓄電池容量測量系統(tǒng)。其次，應(yīng)該改進目前的電導(dǎo)法 (內(nèi)阻法 )、電壓測量法等快速測量法，使 之提高測量精度，以滿足現(xiàn)場維護工程師的要求。不能適用于各種規(guī)格的電池以及同一個電池在不同的使用條件 [1]。一般來說，不能使用線性元器件或者其任意的組合來等效蓄電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。而且，對于蓄 電池組，使用時間越長，蓄電池個體之間的差異性和離散性越大，會出現(xiàn)兩極分化。 (4)容量相同的密封蓄電池的負載電壓和內(nèi)阻本身具有離散性?；瘜W(xué)能隨著使用次數(shù)和使用時間、儲 存時間而衰減。 (2)蓄電池化學(xué)能本身是一個變量。石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 4 對于蓄電池的設(shè)計和制造者同樣如此。由于目前多是密封蓄電池，型號和規(guī)格千變?nèi)f化，性能也不盡相同，外部只有兩個電 極接頭。從電化學(xué)的角度，不能對于使用者提供更多的內(nèi)部的信息。遺憾的是，蓄電池是實現(xiàn)化學(xué)與電能之間轉(zhuǎn)換的一種非常復(fù)雜的裝置。 快速容量測試技術(shù)的難點分析 針對目前的實際情況，就蓄電池制造廠家、蓄電池測試技術(shù)研究機構(gòu)，以及廣大蓄電池維護人員而言，都在積極探索一種快速、準(zhǔn)確、可靠、安全的蓄電池測試技術(shù)。使用 Ah容量法記錄的電能量，需要知道蓄電池的初始狀態(tài)和終點 SOC；但是初始狀態(tài)和終點SOC受到下述多種因素的影響，在一般情況下，并不是一個常數(shù)。 Ah容量法 對于動力蓄電池，蓄電池需要頻繁的充電、放電。目前基于直流法的電導(dǎo) (內(nèi)阻 )測 量儀檢測水平也未能超出交流法測量儀。 (2)不同型號的儀表測量結(jié)果的差異性較大，由于各種交流法測量儀的測量頻率(15Hz～ 1000Hz)、測量方法 (相位差法、有效值法、調(diào)制解調(diào)法、比較法等等 )和測量電流 (1A～ 10A)相差較大，讓使用不同的測量儀對于同一塊電池的測量結(jié)果相差較大，有時相差一倍。采用電導(dǎo)法測試電池的內(nèi)阻或電導(dǎo)是判定蓄電池好壞的一種有價值的參考思路，但是問題如下： (1)對于電池的好壞程度，還不能提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)；不足以準(zhǔn)確地測算出電池的實際性能指標(biāo)，尤其 是容量指標(biāo)；不能判斷 (SOC)容量 50%以上的蓄電池的好壞；不能到達國標(biāo)的要求。電導(dǎo)是頻率的函數(shù)，不同的測試頻率下有不同的電導(dǎo)值，電池的容量越小，電池電阻越大，電導(dǎo)值越小。從測試技術(shù)分為交流法和直流法，使用95%以上的電導(dǎo) (內(nèi)阻 )測量儀屬于交流法。同時測試要求較高，測試情況還不是很理想，尤其是容量測試準(zhǔn)確度較低。這種方法的優(yōu)點是操作簡單，風(fēng)險系數(shù)小，并可以快速查找落后電池。原因是多方面的，其中有蓄電池的生產(chǎn)制造工藝的原因，有蓄電池電化學(xué)特性的原因，即容量相同的蓄電池的負載電壓本身具有離散性。目前，此法可以較快地判定電池組中部分或者個別落后或劣化電池，但還不足以準(zhǔn)確測定電池的好壞程度，包括電池的容量等指標(biāo)，僅適宜作為一個定性測試的參考。 對于電池組采用 1%～ 5%C的淺度放電；機房可以沒有備用電池組。密封蓄電池的使用壽命是否終結(jié)的主要判據(jù)為，電池的剩余容量是否滿足機房工作要求，或者滿足有關(guān)維護規(guī)程的要求。但是間隔時間過長，兩次核對之間的蓄電池的狀態(tài)是不 確定的。由于蓄電池的內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)不是完全可逆的。 (3)目前，核對放電只能測試整組電池容量，不能測試每一節(jié)單體電池容量，以容量最低的一節(jié)作為整組容量，而其他部分電池由于放電深度不夠，其劣化或落后程度還不能完全充分暴露出來。不過它的缺點也很突出，主要表現(xiàn)為： 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2 (1)放電時間長，風(fēng)險大，電池組須脫離系統(tǒng)，蓄電池組所存儲的化學(xué)能全部以熱能形式消耗掉，既浪費了電能又費時費力，效率低；少數(shù) 放電系統(tǒng)采用逆變技術(shù)可以將化學(xué)能予以回收利用。目前，國內(nèi)外普遍采用了新型的等效的電子負載，以保證電池組恒流放電。核對放電法即全放電的容量試驗，是檢測電池容量最直接、最可靠的方法，無論是在線還是離線進行檢測，都必須設(shè)置備用電源作為防范措施 ，以保證系統(tǒng)的安全。研制蓄電池容量檢測系統(tǒng)很有必要。質(zhì)檢部門的監(jiān)督檢驗及仲裁檢驗，工 商部門市場監(jiān)測，教學(xué)研究等工作，務(wù)求對蓄電池容量檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤。因為蓄電池放電容量與溫度的關(guān)系密切，標(biāo)準(zhǔn)才規(guī)定 177。2℃ 的水浴中”，由此可見，標(biāo)準(zhǔn)對于試驗溫度的要求 25177。隨著鉛酸蓄電池的廣泛應(yīng)用，如何精確檢測蓄電池容量成為廣大用戶極為關(guān)注的問題。 To test the battery capacity, we must sample current, and discharge current is large. Discharge current is , also requires discharge current constant as possible. The constant current discharge circuit is posed of Integrated Operational amplifier. Structure is simple, and adjustment is easy. The constant discharge circuit ensure that the discharge current fundamental constant, so as to ensure the accurate of capacity detection. Measure and display voltage by realtime, V to the discharge, and the discharge is over. Display capacity by realtime, and calculate the capacity by integration, do not need manual calculations. Using AT89C51 SCM of Atmel, 4K ROM within the SCM, without external ROM, the battery capacity detection system, design made of it, showed its monolithic structure, hardware circuit is simple, the main function work by the software programming. So size is small, it