1、放电深度。
放电深度即使用过程中放电到何程度开始停止。100%深度指放出全部容量。铅酸蓄电池寿命受放电深度影响很大。设计考虑的重点就是深循环使用、浅循环使用还是浮充使用。若把浅循环使用的电池用于深循环使用时,则铅酸蓄电池会很快失效。
因为正极活性物质二氧化铅本身的结合不牢,放电时生成硫酸铅,充电时又恢复为二氧化铅,硫酸铅的摩尔体积比二氧化铅大,则放电时活性物质体积膨胀。若1摩尔二氧化铅转化为1摩尔硫酸铅,体积增加95%。这样反复收缩和膨胀,就使二氧化铅粒子之间的相互结合逐渐松驰,易于脱落。若1摩尔二氧化铅的活性物质只有20%放电,则收缩、膨胀的程度就大大降低,结合力破坏变缓慢,因此,放电深度越深,其循环寿命越短。
2、过充电程度。
过充电时有大量气体析出,这时正极板活性物质遭受气体的冲击,这种冲击会促进活性物质脱落;此外,正极板栅合金也遭受严重的阳极氧化而腐蚀,所以电池过充电时会使应用期限缩短。
3、温度的影响。
铅酸蓄电池寿命随温度升高而延长。在10-35℃间,每升高1℃,大约增加5-6个循环;在35-45℃之间,每升高1℃可延长寿命25个循环以上;高于50℃则因负极硫化容量损失而降低寿命。
电池寿命在一定温度范围内随温度升高而增加,是因为容量随温度升高而增加。如果放电容量不变,则在温度升高时其放电深度降低,固寿命延长。
4、硫酸浓度的影响。
酸密度的增加虽对正极板容量有利,但电池的自放电增加,板栅的腐蚀也加速,也促使二氧化铅的松散脱落,随着蓄电池中使用酸密度的增加,循环寿命下降。
5、放电电流密度的影响。
随着放电电流密度增加,电池的寿命降低,因为在大电流密度和高酸浓度条件下,促使正极二氧化铅松散脱落。
失效模式还有一种就是失水。对于开口电池来说,失水属于正常维修,对于密封电池来说,在严格的控制之下不应该出现。所以,没有把失水列入失效模式。密封电池失水的问题,集中在电动自行车方面,是因为充电的恒压值过高。
三、容量过早损失(PCL)的修复方法
1、容量过早损失的特征。
当低锑或铅钙为板栅合金时,在蓄电池使用初期(大约20个循环)出现容量突然下降的现象,使电池失效。差不多每一个循环电池容量会下降5%,容量下降的速度比较快和早。
前几年,铅钙合金系列的电池经营莫名其妙地出现几只电池容量下降。分析正极板没有软化,但是就是正极板容量极低。
现在,对产生这个现象的原因基本上已经找到解决方法了:
①控制正极板锡的含量,对于深循环的电池基本上采用1.5%-2%的锡的含量;②提高装配压力;③电解液酸的含量不宜过高。
在使用中注意:
①避免起始充电电流连续过低;②减少深度放电;③避免过充电太多;④不要通过过高的活性物质利用率来提高电池容量。
2、对产生早期容量损失的电池,可以恢复。
首先是起始充电电流要增加到0.3-0.5CA,然后采用小电流补足充电;
其次充满电的电池*好搁置在40-60℃条件下贮存;以小于0.05CA的小电流放电到0V。电池电压达到标称电压一半以后的放电会很慢。这样反复几次,电池的容量还可以恢复。
注意事项:
一定要鉴别电池是否是在前20个循环中发生。如果对中后期发生容量下降的电池,采用这个方法只能破坏电池的正极板而导致正极板软化。
铅钙合金系列的电池经常莫名其妙地出现几只电池容量下降,主要原因是电池失衡引起的,铅钙合金系列的电池的充足电压较高,一般12V的电池充电电压大于16V。当充电机的电压过低时,就易引起电池失衡。现象是这样发生的:当一组电瓶装在一起用时,电瓶的每格自放电不可能**相等,自放电大一点的电瓶,每次用恒压充电都不能完全充足电,未充足电的格未出现析气反应,极板接触电解液的相对面积就大,自放电就大。而自放电小的格,每次都能充足电,当充足电后再过充一点电时,即出现析气反应,生成气体,极板接触电解液面相对减小,自放电就减小,同时充电电压升高,关断充电机。结果自放电小,电压高的格自放电越来越小,每次都能充足电,而自放电大的格自放电越来越大,每次都不能充足电,而且电量越用越小,长期不充足就会硫化而失效。问题的根源就是不能使用恒压充电机,采用恒压充电机,恒压值过低就会出现以上现象,恒压值过高就会使电池热失控,*好的办法是采用多种电流、多种电压的多段式充电机。而且充电终了时要有一个电压较高而电流较小的小电流长充来平衡电池电量。
四、过充电修复
过充电往往需要大电流和高电压,而大电流和高电压都会形成强烈的副反应而损伤电池的正极板,还会形成电池的失水。如何实现过充电修复呢?现在找到了一种非常行之有效的方法——脉冲。
其基本原理是:采用高电压、大电流的脉冲克服由于多种原因形成的电池接受能力的下降,因为是采用脉冲形式,在大电流脉冲消逝以后,通过电池本身的(或者外加的条件)去极化能力,而不形成严重的副反应。
由于这种脉冲过充电修复的方法的诞生,使得无损伤的过充电得以实现,在2000年,国际上多个国家的学者纷纷拿出了出色的验证报告。一时间,过充电修复模式在国际电池界形成风潮。
国内在1999年底作出了这样的充电器,获得了极好的效果,经过数年的验证试验证明,这种方法大大延长了铅酸蓄电池的循环寿命。