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免维护蓄电池的独特之处

2012-10-11   |  来源:www.yzc366.com

  免维护蓄电池在运行中通常要完成两个任务,首先是尽可能快地使免维护蓄电池恢复额定容量,另一个任务是用浮充电补充免维护蓄电池因自放电而损失的电量,以维持免维护蓄电池的额定容量。在密封铅酸蓄电池中,采用中等充电速率时,氢气和氧气能够重新化合为水。


  通常免维护蓄电池的浮充寿命可达10年以上。免维护蓄电池的寿命通常分为循环寿命和浮充寿命两种,免维护蓄电池的容量减少到规定值以前,免维护蓄电池的充放电循环次数称为循环寿命。在正常维护条件下,免维护蓄电池浮充供电的时间称为浮充寿命。


  1.初始充电


  初始充电时间与充电速率有关,当充电速率大于C/5时,免维护蓄电池容量恢复到放出容量的80%以前,即开始过充电反应。只有充电速率小于C/100,才能使免维护蓄电池容量恢复到100%后,才开始过充电反应。采用较大充电速率时,为了使免维护蓄电池容量恢复到100%,必须允许一定的过充电,过充电反应发生后,单格免维护蓄电池的电压迅速上升,达到一定数值后,上升速率减小,然后免维护蓄电池电压开始缓慢下降。由此可知,免维护蓄电池充足电后,维持免维护蓄电池容量的最佳方法是在免维护蓄电池组两端加入恒定的电压。这就是说,免维护蓄电池充足电后,充电器应输出恒定的浮充电压。


  2.浮充电


  (1)浮充电压


  浮充电压=开路电压+极化电压=(电解液密度+0.85)V+(0.10~0.18)V=(1.30+0.85)V+(0.10~0.18)V=2.15V+0.10V==2.25V(单体2V的免维护蓄电池)


  (2)浮充电流


  普通铅酸蓄电池的浮充电流有两个作用:一是补充铅酸蓄电池自放电的损失;二是向日常性负载提供电流。


  免维护蓄电池的浮充电流有三个作用:其一是补充免维护蓄电池自放电的损失;其二是向日常性负载提供电流;三是维持免维护蓄电池内氧循环。


  在浮充状态下,充入免维护蓄电池的电流应能补充免维护蓄电池因自放电而失去的电量和维持免维护蓄电池内氧循环。浮充电压不能过高,以免因严重过充电而缩短免维护蓄电池的寿命。采用适当的浮充电压,免维护蓄电池的浮充寿命可达10年以上。实践证明,实际的浮充电压与规定的浮充电压相差5%时,免维护蓄电池的寿命将缩短一半。


  3.端电压的偏差


  蓄电池端电压的动态偏差在浮充运行初期较大,实际上,刚出厂的免维护蓄电池可能是因为部分免维护蓄电池中处于电解液饱和状态而影响了氧复合反应的进行,从而使浮充电压过高,电解液饱和的免维护蓄电池会因不断的充电使水分解而“自动调整”至非饱和状态,6个月后端电压偏差逐渐减小。但偏差较大也不排除与制造质量有关。

 

  4.气体的复合


  在正常浮充电电压下,电流在0.02C以下时,气体100%复合,正极析出的氧扩散到负极表面。100%在负极还原,负极周围无盈余的氧气,负极析出的氢气是微量的。若提升浮充电压,或环境温度升高,使充入电流陡升,气体再化合效率随充电电流增大而变小,在0.05C时复合率为90%,当电流在0.1C时,气体再化合效率近似为零。如图3所示,这时聚集在负极的氧气和负极表面析出的氢气很多,免维护蓄电池内压陡升,排气阀开启,造成免维护蓄电池严重缺水。


  5.温度的影响


  免维护蓄电池充电时其内部气体复合本身就是放热反应,使免维护蓄电池温度升高,浮充电流增大,析气量增大,促使免维护蓄电池温度升得更高,免维护蓄电池本身是“贫液”,装配紧密,内部散热困难,如不及时将热量排除,将造成热失控。浮充末期电压太高,免维护蓄电池周围环境温度升高,都会使免维护蓄电池热失控加剧。


  免维护蓄电池的电压与温度有很大关系,温度每升高1℃,单格免维护蓄电池的电压将下降约3mV/单体免维护蓄电池。也就是说,免维护蓄电池的电压具有负温度系数,其值为-3mV/℃。由此可知,在环境温度为25℃时工作很理想的充电器,当环境温度降到0℃时,免维护蓄电池就不能充足电,当环境温度升到50℃时会使免维护蓄电池过充电,免维护蓄电池将因严重过充电而缩短寿命。温度低于-40℃时,免维护蓄电池还能正常工作,但免维护蓄电池容量会减小。因此,为了保证在很宽的温度范围内,都能使免维护蓄电池刚好充足电,充电器的各种转换电压必须随免维护蓄电池的电压温度系数而变。


  免维护蓄电池由于结构问题对温度要求很高,为此,在设计充电设备时要考虑温度补偿措施,但温度采样点的选取至关重要,它直接关系着补偿的效果。
温度采样点有三处,即一免维护蓄电池附近的空气温度、二免维护蓄电池外壳的表面温度、三免维护蓄电池内部电解液温度。第一处最容易,但这种方法很不准确,因为某种原因使免维护蓄电池温度升高,但免维护蓄电池温度的升高很难引起免维护蓄电池附近的空气温度升高,因此这种补偿措施基本无用;第三处最能反映免维护蓄电池的实际情况,但较难实现;第二处最实际,也较容易实现,目前基本都采用第二处的采样设计温度补偿单元。


  6.电解液配方对高倍率免维护蓄电池放电性能的影响


  长期以来,国内外就硫酸电解液中加入某添加剂后对免维护蓄电池性能的影响进行了大量的研究。由于电解液添加剂的使用,具有不改变免维护蓄电池工业生产过程、附加成本低、效果好、便于推广等优点,因此,选择合适的电解液添加剂已成为改善免维护蓄电池性能的主要途径之一。免维护蓄电池电解液添加剂的作用可以归结为以下几点:


  1)增强电解液的电导,提高免维护蓄电池过放电后的容量恢复性能和再充电接受能力。


  2)抑制枝晶短路的发生。


  3)高免维护蓄电池的容量和抑制早期容量损失。


  4)防止活性物质的软化、脱落和减缓板栅的腐蚀。


  在试验中发现,某些添加剂只具有上述的一种作用,而另一些添加剂则同时具有几种作用。所以应采用综合的电解液配方,以改变电解液组成,使免维护蓄电池的放电性能得以改善。

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