影響鉛酸蓄電池壽命的因素

鉛酸蓄電池的失效是許多因素綜合的結(jié)果，既決定于極板的內(nèi)在因素，諸如活性物質(zhì)的組成。晶型、孔隙率、極板尺寸、板柵材料和結(jié)構(gòu)等，也取決于一系列外在因素，如放電電流密度、電解液濃度和溫度、放電深度、維護(hù)狀況和貯存時(shí)間等。這里介紹主要的外部因素。

1、放電深度

放電深度即使用過程中放電到何程度開始停止。100％深度指放出全部容量。鉛酸蓄電池壽命受放電深度影響很大。設(shè)計(jì)考慮的重點(diǎn)就是深循環(huán)使用、淺循環(huán)使用還是浮充使用。若把淺循環(huán)使用的電池用于深循環(huán)使用時(shí)，則鉛酸蓄電池會很快失效。

因?yàn)檎龢O活性物質(zhì)二氧化鉛本身的互相結(jié)合不牢，放電時(shí)生成硫酸鉛，充電時(shí)又恢復(fù)為二氧化鉛，硫酸鉛的摩爾體積比氧化鉛大，則放電時(shí)活性物質(zhì)體積膨脹。若一摩爾氧化鉛轉(zhuǎn)化為一摩爾硫酸鉛，體積增加95％。這樣反復(fù)收縮和膨脹，就使二氧化鉛粒子之間的相互結(jié)合逐漸松弛，易于脫落。若一摩爾二氧化鉛的活性物質(zhì)只有20％放電，則收縮、膨脹的程度就大大降低，結(jié)合力破壞變緩慢，因此，放電深度越深，其循環(huán)壽命越短。

2、過充電程度

過充電時(shí)有大量氣體析出，這時(shí)正極板活性物質(zhì)遭受氣體的沖擊，這種沖擊會促進(jìn)活性物質(zhì)脫落；此外，正極板柵合金也遭受嚴(yán)重的陽極氧化而腐蝕，所以電池過充電時(shí)會使應(yīng)用期限縮短。

3、溫度的影響

鉛酸蓄電池壽命隨溫度升高而延長。在10℃～35℃之間，每升高1℃，大約增加5～6個(gè)循環(huán)，在35℃～45℃之間，每升高1℃可延長壽命25個(gè)循環(huán)以上；高于50℃則因負(fù)極硫化容量損失而降低了壽命。

電池壽命在一定溫度范圍內(nèi)隨溫度升高而增加，是因?yàn)槿萘侩S溫度升高而增加。如果放電容量不變，則在溫度升高時(shí)其放電深度降低，固壽命延長。

4、硫酸濃度的影響

硫酸密度的增加，雖對正極板容量有利，但電池的自放電增加，板柵的腐蝕也加速，也促使二氧化鉛的松散脫落，隨著蓄電池中使用硫酸密度的增加，循環(huán)壽命下降。

5、放電電流密度的影響

隨著放電電流密度增加，電池的壽命降低，因?yàn)樵诖箅娏髅芏群透咚釢舛葪l件下，促使正極二氧化鉛松散脫落。

失效模式還有一種就是失水。對于開口電池來說，失水屬于正常維修，對于密封電池來說，在嚴(yán)格的控制之下不應(yīng)該出現(xiàn)。所以，沒有把失水列入失效模式。密封電池失水的問題，集中在電動自行車方面。是因?yàn)槌潆姷暮銐褐颠^高。

容量過早的損失(PCL)的修復(fù)方法

1、容量過早的損失的特征

當(dāng)?shù)弯R或鉛鈣為板柵合金時(shí)，在蓄電池使用初期（大約20個(gè)循環(huán)）出現(xiàn)容量突然下降的現(xiàn)象，使電池失效。差不多每一個(gè)循環(huán)電池容量會下降5％，容量下降的速度比較快和早。

前幾年，鉛鈣合金系列的電池經(jīng)常莫名其妙的出現(xiàn)幾只電池容量下降。分析正極板沒有軟化，但是就是正極板容量極低。

2、對產(chǎn)生這個(gè)現(xiàn)象的原因找到的解決方法

1、正極板錫的含量。對于深循環(huán)的電池基本上采用1.5%~2％的錫的含量。

2、提高裝配壓力。

3、電解液酸的含量不宜過高。

3、在使用中注意

1、避免起始充電電流連續(xù)過低；

2、減少深度放電；

3、避免過充電太多；

4、不要通過過高的活性物質(zhì)利用率來提高電池容量。

4、對產(chǎn)生早期容量損失的電池的恢復(fù)

1、首先是要起始充電電流增加到0.3C~0.5C，然后采用小電流補(bǔ)足充電；

2、其次充滿電的電池最好擱置在40℃～60℃條件下貯存；以小于0.05C的小電流放電到0V。電池電壓達(dá)到標(biāo)稱電壓一半以后的放電會很慢。這樣反復(fù)幾次，電池的容量還可以恢復(fù)。

5、注意事項(xiàng)

一定要鑒別電池是否是在前20個(gè)循環(huán)發(fā)生。如果對于中后期發(fā)生容量下降的電池，采用這個(gè)方法只能夠破壞電池的正極板，而導(dǎo)致正極板軟化。

鉛鈣合金系列的電池經(jīng)常莫名其妙的出現(xiàn)幾只電池容量下降主要原因是電池失衡引起的，鉛鈣合金系列的電池的充足電壓較高，一般12V的電池充電電壓大于16V。當(dāng)充電機(jī)的電壓過低時(shí)，就易引起電池失衡。現(xiàn)象是這樣發(fā)生的，當(dāng)一組電瓶在裝在一起用時(shí)，電瓶的每格自放電不可能絕對相等，自放電大一點(diǎn)點(diǎn)的電瓶，每次用恒壓充電機(jī)都不能完全充足電，未充足電的格未出現(xiàn)析氣反應(yīng)，極板接觸電解液的相對面積就大，自放電就大。而自放電小的格，每次都能充足電，當(dāng)充足電后再過充一點(diǎn)電時(shí)，即出現(xiàn)析氣反應(yīng)，生成氣體，極板接觸電解液面相對減小，自放電就減小，同時(shí)充電電壓升高，關(guān)斷充電機(jī)。結(jié)果自放電小，電壓高的格自放電越來越小，每次都能充足電，而自放電大的格自放電越來越大，每次都不能充足電，而且電量越用越小，長期不充足就會硫化而失效.問題的根源就是不能使用恒壓充電機(jī)，采用恒壓充電機(jī)，恒壓值過低就會出現(xiàn)以上現(xiàn)象，恒壓值過高就會使電池?zé)崾Э兀詈玫霓k法是采用多種電流，多種電壓的多段式充電機(jī).而且充電終了時(shí)要有一個(gè)電壓較高而電流較小的小電流長充來平衡電池電量.

6、注意事項(xiàng)

過充電往往需要大電流和高電壓而大電流和高電壓都會形成強(qiáng)烈的副反應(yīng)而損傷電池的正極板，還會形成電池的失水。如何實(shí)現(xiàn)過充電修復(fù)呢？現(xiàn)在找到了一種非常行之有效的方法——脈沖的方法。其基本原理如下：

采用高電壓，大電流的脈沖克服電池的多種原因形成的電池接受能力的下降，由于是采用脈沖形式的，在大電流脈沖消逝以后，通過電池本身的（或者外加的條件）去極化能力，而不形成嚴(yán)重的副反應(yīng)。于這種脈沖過充電修復(fù)的方法的誕生，使得無損傷的過充電得以實(shí)現(xiàn)，這樣的充電器獲得了極好的效果，經(jīng)過數(shù)年的驗(yàn)證試驗(yàn)證明，這種方法大大延長了鉛酸蓄電池的循環(huán)壽命。

1.定義

燃料電池(Fuel Cells)是一種不需要經(jīng)過卡諾循環(huán)的電化學(xué)發(fā)電裝置，能量轉(zhuǎn)化率高。燃料和空氣分別送進(jìn)燃料電池，電就被奇妙地生產(chǎn)出來。它從外表上看有正負(fù)極和電解質(zhì)等，像一個(gè)蓄電池，但實(shí)質(zhì)上它不能“儲電”而是一個(gè)“發(fā)電廠”。由于在能量轉(zhuǎn)換過程中，幾乎不產(chǎn)生污染環(huán)境的含氮和硫氧化物，燃料電池還被認(rèn)為是一種環(huán)境友好的能量轉(zhuǎn)換裝置。由于具有這些優(yōu)異性，燃料電池技術(shù)被認(rèn)為是21世紀(jì)新型環(huán)保高效的發(fā)電技術(shù)之一。隨著研究不斷地突破，燃料電池已經(jīng)在發(fā)電站、微型電源等方面開始應(yīng)用。

2.基本結(jié)構(gòu)

燃料電池的基本結(jié)構(gòu)主要是由四部分組成，分別為陽極、陰極、電解質(zhì)和外部電路。通常陽極為氫電極，陰極為氧電極。陽極和陰極上都需要含有一定量的電催化劑，用來加速電極上發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)，兩電極之間是電解質(zhì)。

3.分類

目前燃料電池的種類很多，其分類方法也有很多種。按不同方法大致分類如下：

(1)按運(yùn)行機(jī)理來分類：可分為酸性燃料電池和堿性燃料電池；

(2)按電解質(zhì)的種類來分類：有酸性、堿性、熔融鹽類或固體電解質(zhì)；

(3)按燃料的類型來分類：有直接式燃料電池和間接式燃料電池；

(4)按燃料電池工作溫度分：有低溫型(低于200℃)；中溫型(200-750℃)；高溫型(高于750℃)。

4.原理

燃料電池的工作原理相對簡單，主要包括燃料氧化和氧氣還原兩個(gè)電極反應(yīng)及離子傳輸過程。早期的燃料電池結(jié)構(gòu)相對簡單，只需要傳輸離子的電解質(zhì)和兩個(gè)固態(tài)電極。當(dāng)以氫氣為燃料，氧氣為氧化劑時(shí)，燃料電池的陰陽極反應(yīng)和總反應(yīng)分別為：

陽極：H2→2Ｈ＋＋2ｅ-

陰極：1/2O2＋2Ｈ＋＋2ｅ-→Ｈ2O

總反應(yīng)：H2＋1/2Ｏ2→H2O

其中，Ｈ2通過擴(kuò)散達(dá)到陽極，在催化劑作用下被氧化成和ｅ-，此后，Ｈ+通過電解液到達(dá)陰極，而電子則通過外電路帶動負(fù)載做功后也到達(dá)陰極，從而與O2發(fā)生還原反應(yīng)（ORR）。