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壽命。
1、充電終止電壓和放電終止電壓
蓄電池充足電時,極板的活性物質已達到保護狀態,再繼續充電蓄電池的電壓也不會上升,而只是進行水的電解反應,此時電壓稱為充電終止電壓。此時若不及時停止充電,就會造成過充電。
在過充電階段電池內部所進行的反應為電解水的消耗反應,產生的氧氣和氫氣會增大電池內部壓力;同時由于氧氣的產生和吸收都是放熱反應,造成電池溫度迅速上升。隨著電池內部溫度和壓力都急劇上升,會加快電池的損害速度,嚴重時會出現電池爆炸等安全問題。
若當容量小的電池充滿電時停止充電,則容量大的電池就會充電不足,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鉛酸電池進行均衡充電的重要原因。下圖為蓄電池各種充電狀態對其循環壽命的影響:
蓄電池在各種充電條件下的循環壽命與容量的關系
??不同充電率電壓變化曲線
放電終止電壓是指蓄電池放電時,電壓下降到不宜再繼續放電的最低工作電壓。如果電壓低于放電終止電壓后繼續放電,電池兩端電壓迅速下降,形成過放電,這樣極易對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,一般在低溫或大電流放電時終止電壓低一些。對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。
不同放電率電壓變化曲線 ??
不同放電深度循環壽命曲線???
大容量電池經常處于充電不足和淺放的狀態,電池容量會逐漸衰減。而容量小的電池總是處于過充過放的狀態,電池容量衰減越來越快,在多次反復的充電和放電后,這種差距逐漸擴大,影響電池的使用循環次數,使整個電池組的壽命縮短。
2、電池放電不均衡
即使是新電池,其性能和實際可用容量也會存在微小的差異。以電池組放電狀態為例,對于可用容量相對較大的電池,其放電深度就相對較淺,電池可持續的循環工作次數也較多,電池性能相對穩定。
??但對于可用容量相對較小的電池則不然,在放電后期,尤其整個電池組深度放電時,可用容量較小的電池就很容易處于過放電狀態,這就會加速電池的老化,如此反復便會形成惡性循環,使電池的實際可用容量越來越小,性能迅速惡化。
電池放電電壓狀態曲線
因此,隨著充放電循環的不斷進行,電池單體差異也會越來越大,最終就會發生所謂的“木桶效應”,即由于個別單體的失效而導致整個電池組無法正常工作,甚至會對整個用電系統及駕駛人員造成危害。
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