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低温状态下铅酸电池的性能

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在严寒的冬季,有些用户反应铅酸蓄电池的使用不够理想,希望了解铅酸蓄电池低温状态下的各种工作状态。本文就低温对铅酸蓄电池的影响提出看法。


1. 温度对铅酸蓄电池极化的影响

在铅酸蓄电池充放电过程,存在电化学极化和浓差极化,大电流充放电主要受浓差极化的影响。铅酸蓄电池工作温度降至0℃以下充电,在充电初始负极板会发生严重的浓差极化,使电池充电接受能力被限制,进而造成电池充、放电随着温度的降低而明显减少。


2.  温度对电池容量的影响

同容量系列电池,以相同的放电速率(也可以理解为单位时间内放电电流大小),在一定环境温度范围内放电时,容量随温度升高而增加,随温度降低而减少,其原因有以下几点:


A. 电池电动势与工作温度有关

电池电动势是环境温度t的函数,而电动势温度系数为正值。所以,在较高的工作温度下放电,可以获得较大的电量。


B. 低温对负极活性物质利用率的影响

通常,电池在低温状态下放电,负极活性物质利用率极低。负极板铅极易变成小尺寸的晶粒,且小孔又易被冻结和堵塞,从而减少了活性物质利用率。更为严重的可能变成致密的硫酸铅层,使电池中止放电。这种现象称为钝化。


C. 环境温度和电池容量的关系的计算式

 Ct=Ce×[1+K(t-25)]

式中:Ct——温度为t℃时的电池容量;

Ce——温度为25℃时的电池容量;

K——温度系数,与放电速率有关,当采用C/10放电时(C代表电池额定容量),K=0.006/℃;当采用C/3放电时,K=0.008/℃;当采用C/1放电时,K=0.001/℃;

注:以TROJAN105电池为例,额定容量为185Ah(5小时率),在0℃环境温度下,若以平均37A恒流(C/5)放电,实际放电容量仅为148Ah,温度再降低实际容量还会显示减少。


3. 温度对电池内阻的影响

当环境温度降至0℃以下,温度每降低10℃,内阻约增大15%左右,因为硫酸溶液粘度变大,所以增大了硫酸溶液电阻,而加重了电极极化影响。蓄电池容量会明显减小。


4.温度对充电的影响

低温下充电,浓差极化加剧,则引起充电效率的降低。另一方面上次放电的硫酸铅在低温下的饱和度,又使电池充放电反应阻力增加,因而进一步降低了充电效率。


5.温度对电池存储的影响

电解液密度

%电池内剩余电量

凝固点

1.280

100

-68.9°C

1.265

92

-57.4°C

1.250

85

-52.2°C

1.200

62

-26.7°C

1.150

40

-15.0°C

1.100(水为1.0

20

-7.2°C

 

由上表数据可以看出,将电池充满电有助于防止电池的凝固。建议寒冷地区日常放电只进行62%(或以下)放电。电池一旦凝固(或结冰),将对电池的极板和壳体造成不可修复的损害。


6. 放电速率对放电容量的影响

电池放电容量与放电速率关系:成反比——放电速率越大,容量越小。

注:以TROJAN105电池为例,若以61.7A(C/3)放电,只能放出实际容量的70%(只有129AH)


7.新电池

新电池只能释放出约75%的容量,在工作20-50个充放电循环后才能达到全部容量。

 

综上所述,由铅酸电池的结构特性决定,在低温状态下,电池的充电接受能力,充电效率,容量都会下降,若电动车辆负载过大(大电流放电),长时间大电流放电,电池的实际放电容量将会变得更小。这也是所有铅酸电池在冬季使用中不够理想的原因。另外冬季气温低时也不能过放电,否则随着电解液密度的下降会造成电池结冰,引起电池极板胀裂、粉碎,电池外壳鼓包等不可修复的损坏。

资料来源 | 百度文库


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