内容编辑铅酸蓄电池放电特性解析
力迅电池运用场所都希望得知电池放电时期的剩余电量。因而，力迅蓄电池监测安装的一个重要功用是剩余电量(SOC)的计算。 目前的电池电量计算技术在蓄电池深度循环放电运用的场所开展日趋成熟，尤其是在锂离子 ( Li-ion ) 电池的使用，由于锂离子电池的充放电容量效率接近100%，与放电电流和打工温度的关系不大，因而，其智能化的技术绝对复杂。 阀控铅酸蓄电池(Valve Regulated Lead Acid Battery--VRLAB)电池的放电进程是一个静态非线性进程，对其放电进程的物理化学反响的研讨有利于监测安装和算法的设计。 Netion蓄电池的打工原理与传统蓄电池相似，其放电和充电的电极反响可以用双极硫酸盐实际来描绘： 和二氧化铅的晶体构造有关，二氧化铅有α-PbO2 和β-PbO2 的两种变体，通常失掉的 是两种变体的综合值。 因而，铅酸蓄电池的电动势除了与规范位 有关外，还与硫酸的浓度有关。 电池的电动势受温度影响，其温度系数表示电池电动势与温度之间的关系，也可以用来计算一些热力学参数。由于电池的电动势与电池反响的焓变有关，它们的关系可以用吉布斯--亥姆次方程式表示： Netion电池的电解液，即硫酸水溶液，除了起导电作用外，还参与成流反响，因而它对电池的功能有间接影响。 阀控密封铅酸蓄电池的关键技术之一是密封。爲使蓄电池在充放电时少发生气体或使气体再化合爲水，需求从以下几方面处理：一是坚持氢在阴极上析出的高过电位和氧在阳极上析出的高过电位，爲此要进步原料的纯度，即增加铅和硫酸中的无害物质;二是采用合理的充电办法及较低的浮充电压;三是使氢氧再化分解水回到电解液中。 2 负极钝化机理 铅在硫酸溶液中的阳极氧化，在一定条件下发作钝化，后果招致输入容量的降低，降低的水平依赖于放电时的温度、硫酸的浓度以及放电的电流密度。 放电进程中由于有结晶的存在，在高电流密度放电时，就意味着在很短的工夫内有少量的铅离子转入溶液，而构成新的晶核需求有一个诱导工夫，于是在这个短工夫内就会构成较大的过饱和度，与电流密度相比，就可以构成数量较多的和尺寸较小的结晶核，从而招致生成致密的硫酸铅层而钝化。在事后有晶核存在的条件下，过饱和度与晶粒尺寸之间的关系仍恪守上述规律，与小晶体成均衡的溶液，其饱和度将大于大晶体成均衡的溶液。 模型表示放电钝化机理，活性物质PbO2以颗粒的方式存在，在低倍率放电时，颗粒外部平均生成晶核，这样PbO2可以较完全地转化爲PbSO4，而在高倍率下PbSO4掩盖在PbO2颗粒外表，阻挠了颗粒外部的PbO2转化爲PbSO4。 从更深化的实际研讨来说，关于钝化的硫酸铅膜的构成，至今看法未到达一致。某些研讨者用溶解—沉淀机了解释硫酸铅的构成，某些研讨者则按固态反响来解释。 按固态机理，硫酸铅的成核是在某一临界电位下，间接在电极外表上构成之后，核按两维或三维方式长大，直到金属铅外表根本被掩盖。晶体的长大要求铅离子从金属/硫酸铅的界面传送，或许硫酸根离子从溶液/硫酸铅膜界面经过硫酸铅膜传送。没有可溶质点的进程。这一机理的要点是需求有一临界层的厚度变薄。 从外表构造的察看标明，在更正的电位下膜是致密的、更结实的以及有较小的残缺干净的堆积物所构成。这一机理的缺陷是硫酸铅爲导电性甚差的物质，离子要跨越这样的膜层需求很大的电压降，即便膜的厚度只要10-100Ao，惹起电压降也需求数伏，由此可见仅仅经过固态机理不能够构成较厚的钝化层。 依照溶解--沉淀机理，晶核的构成是在紧靠金属的外表层中，由于到达膜物质(既硫酸铅)的临界浓度而构成晶核。晶核的长大常常按三维方式，晶体长大的物质来源是金属的溶解而构成沉淀。经过沉淀物对金属外表的掩盖作用而使电极钝化。 硫酸铅钝化层的厚度依赖于硫酸铅构造，包括其尺寸，空隙率和孔径。假如硫酸铅晶体生长次要是平行于电极外表停止的，而晶粒小、空隙率低、孔径又小，因而铅的外表就很快地被掩盖，构成的硫酸铅钝化层比拟薄。相反，硫酸铅晶体垂直于电极外表生长的速度绝对较快，也就会有较大的孔和较高的空隙率，使硫酸铅钝化层变厚。硫酸铅晶体在两个方向上的生长速度之比与硫酸铅的溶解度和铅外表左近的硫酸铅溶液的过饱和度有关，有利于高过饱和度的条件，诸如高电流密度、高温度和硫酸浓度较高，都会促使生成比拟薄的硫酸铅钝化层，因此使铅电极的容量降低。 铅负极的钝化与电极上电流密度的散布存在着内在的联络。钝化首先在那些电流密度集中的部位发作，当这局部活性物质丧失打工才能后，电流又转向原来散布较少的那一局部活性物质上，最终招致全部钝化。 硫酸铅钝化层的厚度依赖于硫酸铅构造，包括其尺寸空隙率和孔径。 3 放电电流的影响 由于钝化机理的作用，力迅蓄电池的放电输入电压和容量受放电电流大小的影响，电池厂家普通依据实践测试数据给出参考曲线和数据，但很少给出计算公式。 关于异样的完全充电的电池，在相反的温度下，采用不同倍率的放电电流，其放电输入电压幅值有很大的差异。 抵达放电电压上限时的输入容量 依据不同运用需求所设计的蓄电池的输入曲线会有差异，电信运用的备用电池普通设计打工在低倍率，例如，备用工夫24小时，电池放电倍率低，其输入容量与电流的变化关系不大。 UPS电源中普通是中高倍率放电，其后备电池往往只维持几非常钟甚至更短，电池打工在超高倍率，而且负载的功率范围随机性很大，剩余电量的精确估量尤其重要。由于高倍率下的以钝化爲主的电池外部反响的存在，使得高倍率下的输入容量呈现严重的非线性。 抵达放电电压上限时的输入容量 4 放电温度的影响 Netion蓄电池放电容量与温度的关系亲密。温度的影响不只仅在于促使铅负极的钝化。首先，依照电池端电压温度系数可知，在高温下电池的开路电压下降。更重要的是电解液的电阻分明添加，电解液的黏度添加，招致硫酸的分散速度或电解液在活性物质孔隙中活动才能下降，这时的液相传质进程成爲电极反响的次要限制要素。这一准绳也合适于正极。我们可以用电池容量温度系数的概念来表征温度的影响。容量的温度系数即温度每下降1℃时，容量绝对于25℃时下降的百分数。温度的影响在高速率放电制下尤爲分明。 电池放电输入容量与电池温度的关系。在20℃以上能输入100%的容量，而在高温下输入容量分明下降。