造成鉛酸電池壽命縮短的主要原因是什么？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-09-03 08:16
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鉛酸電池的使用壽命受許多條件的影響，主要包括其固有特性、使用環(huán)境、具體的充放電曲線和管理模式等。由于過充電、過放電以及充放電不均衡給電池帶來較大的損害，大幅降低了電池使用效率及循環(huán)壽命。
1、充電終止電壓和放電終止電壓
蓄電池充足電時(shí)，極板的活性物質(zhì)已達(dá)到保護(hù)狀態(tài)，再繼續(xù)充電蓄電池的電壓也不會(huì)上升，而只是進(jìn)行水的電解反應(yīng)，此時(shí)電壓稱為充電終止電壓。此時(shí)若不及時(shí)停止充電，就會(huì)造成過充電。
在過充電階段電池內(nèi)部所進(jìn)行的反應(yīng)為電解水的消耗反應(yīng)，產(chǎn)生的氧氣和氫氣會(huì)增大電池內(nèi)部壓力；同時(shí)由于氧氣的產(chǎn)生和吸收都是放熱反應(yīng)，造成電池溫度迅速上升。隨著電池內(nèi)部溫度和壓力都急劇上升，會(huì)加快電池的損害速度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)電池爆炸等安全問題。
若當(dāng)容量小的電池充滿電時(shí)停止充電，則容量大的電池就會(huì)充電不足，若電池常在充電不足的情況下投入使用，除使用性能受到影響外，還將造成電池的失效，電池壽命縮短。
過充電的危害是必須對(duì)鉛酸電池進(jìn)行均衡充電的重要原因。
放電終止電壓是指蓄電池放電時(shí)，電壓下降到不宜再繼續(xù)放電的最低工作電壓。如果電壓低于放電終止電壓后繼續(xù)放電，電池兩端電壓迅速下降，形成過放電，這樣極易對(duì)電池造成永久性損害，影響蓄電池的使用壽命。
放電終止電壓和放電率有關(guān)，一般在低溫或大電流放電時(shí)終止電壓低一些。對(duì)于鉛酸電池來說它是二次電池，端電壓不允許放電至0V，為保證其使用壽命，規(guī)定其在不同的放電率下有不同的放電終止電壓。
充、放電速度的快慢（充放電率的大小）將影響到蓄電池的端電壓以及充放電時(shí)間，下圖為不同放電率及不同放電深度下的端電壓變化曲線。
大容量電池經(jīng)常處于充電不足和淺放的狀態(tài)，電池容量會(huì)逐漸衰減。而容量小的電池總是處于過充過放的狀態(tài)，電池容量衰減越來越快，在多次反復(fù)的充電和放電后，這種差距逐漸擴(kuò)大，影響電池的使用循環(huán)次數(shù)，使整個(gè)電池組的壽命縮短。
2、電池放電不均衡
即使是新電池，其性能和實(shí)際可用容量也會(huì)存在微小的差異。以電池組放電狀態(tài)為例，對(duì)于可用容量相對(duì)較大的電池，其放電深度就相對(duì)較淺，電池可持續(xù)的循環(huán)工作次數(shù)也較多，電池性能相對(duì)穩(wěn)定。
但對(duì)于可用容量相對(duì)較小的電池則不然，在放電后期，尤其整個(gè)電池組深度放電時(shí)，可用容量較小的電池就很容易處于過放電狀態(tài)，這就會(huì)加速電池的老化，如此反復(fù)便會(huì)形成惡性循環(huán)，使電池的實(shí)際可用容量越來越小，性能迅速惡化。
電池放電電壓狀態(tài)曲線
因此，隨著充放電循環(huán)的不斷進(jìn)行，電池單體差異也會(huì)越來越大，最終就會(huì)發(fā)生所謂的“木桶效應(yīng)”，即由于個(gè)別單體的失效而導(dǎo)致整個(gè)電池組無法正常工作，甚至?xí)?duì)整個(gè)用電系統(tǒng)及駕駛?cè)藛T造成危害。
4 第四章：如何從根源上解決鉛酸電池使用壽命短的行業(yè)難題
1、電池的充、放電均衡管理
蓄電池之間的不一致性不能完全消除，但是我們可以通過對(duì)蓄電池組均衡充電的方法盡量減小這種不一致性。采用均衡充電方法能抑制蓄電池組整體性能的進(jìn)一步惡化，雖然它并沒有真正的消除蓄電池之間的差異，但是可以保證蓄電池組在下一輪工作前的單體差異達(dá)到最小，同時(shí)也延長蓄電池組的使用壽命。
未加均衡系統(tǒng)的電池在充放電過程中各個(gè)單體電池之間的電壓變化較為分散，當(dāng)達(dá)到整組電池的放電終止電壓與充電終止電壓時(shí)，個(gè)別單體電池出現(xiàn)了過充與欠充，過放與還未達(dá)到放電終止電壓的情況，個(gè)體電池電壓差異較大，不均衡性較為明顯，影響了整體電池組的使用性能。
由此可以看出，利用能量轉(zhuǎn)移的方法對(duì)串聯(lián)電池組進(jìn)行均衡控制是有效的，均衡模塊能夠?qū)崿F(xiàn)電池能量的高效自動(dòng)轉(zhuǎn)移，保證電池組中所有的電池單體在充電與放電中后期都處在同一深度，有效的防止了電池單體的過充、過放電現(xiàn)象，從而提高了電池組使用壽命工作性能。
2、電池剩余電量（SOC）估
電池SOC是描述蓄電池剩余電量的重要參數(shù)，相當(dāng)于傳統(tǒng)車的油量，對(duì)于蓄電池應(yīng)用系統(tǒng)意義重大，我們可以通過實(shí)時(shí)采集電池的充放電狀態(tài)、電池組總電壓、電池組總電流、電池單體溫度、環(huán)境溫度以及串聯(lián)電池組中的各個(gè)單體電池電壓等參數(shù)，通過相應(yīng)算法進(jìn)行剩余電量的估算。有電池SOC作為參考，駕駛?cè)藛T便能了解當(dāng)前蓄電池的剩余容量，以及當(dāng)前負(fù)載下可繼續(xù)運(yùn)行的時(shí)間或里程。
