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三瑞蓄電池CP1270M 12V7AH*
三瑞蓄電池CP1270M 12V7AH*
1）放電試驗(yàn)的必要性
放電試驗(yàn),也就是所謂核對(duì)三瑞蓄電池剩余容量的試驗(yàn)。尤其是采用閥控友聯(lián)電池后，是否需要，爭(zhēng)論較大。據(jù)我們所知，國(guó)外一些國(guó)家的直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)無論是電力、航天、郵電等部門都有放電試驗(yàn)回路。我國(guó)郵電系統(tǒng)對(duì)閥控電池的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及投運(yùn)時(shí)間均比電力系統(tǒng)豐富和更早，也都有規(guī)定進(jìn)行定期放電試驗(yàn)。
閥控三瑞電池由于酸比重較高和相應(yīng)的浮充電壓也較高，從而導(dǎo)*板的腐蝕速率可能高于非閥控鉛酸三瑞蓄電池。此外，閥控三瑞電池的水份損耗雖然較小，但畢竟還是要蒸發(fā)，而損失后卻又不能和普通電池一樣加水?？紤]到極板的腐蝕和水份的蒸發(fā)是影響三瑞蓄電池壽命的二個(gè)主要因素，因此，閥控電池的浮充運(yùn)行壽命將有可能縮短。當(dāng)然，這里僅僅是講它的可能性。
另外，由于制造工藝標(biāo)準(zhǔn)控制不嚴(yán)，板柵材料重量不等，涂膏層厚薄不勻，添加劑中有害雜質(zhì)過多等等因素，也將會(huì)造成個(gè)別落后電池自放電率過大，從而影響三瑞蓄電池的壽命。由此可見，定期核對(duì)三瑞蓄電池剩余容量對(duì)閥控電池也是有意義的。從另一個(gè)角度來看，通過放電試驗(yàn)，除了可以檢測(cè)三瑞蓄電池剩余容量外，還可以恢復(fù)個(gè)別落后三瑞電池容量，以達(dá)到減少電池間電壓的偏差值。由此看來，對(duì)閥控電池來說，檢測(cè)剩余容量的必要性大于防酸式三瑞鉛酸蓄電池，宜每年進(jìn)行一至二次。
（2）放電試驗(yàn)的判據(jù)核對(duì)性放電的目的，是核對(duì)浮充運(yùn)行三瑞電池的剩余容量。
閥控三瑞電池放電時(shí)電壓若大于1.80V/個(gè)，而實(shí)放容量大于80%C10時(shí)，即認(rèn)為該友聯(lián)電池剩余容量大于80%C10，可繼續(xù)在線運(yùn)行。即：以0.1I10A的放電電流連續(xù)放電8小時(shí)，其電壓大于1.80V/個(gè)，則可停止放電試驗(yàn)，沒有必要進(jìn)行100%的深放電。
放電方法主要有二種，電阻放電法和反饋放電法。
（1）電阻放電法
電阻放電法采用的電阻有水電阻和固態(tài)電阻兩種。
水電阻雖然設(shè)備簡(jiǎn)單，水和水缸及鹽，但每次放電時(shí)，操作進(jìn)行比較復(fù)雜，大電流持續(xù)放電難度較大，一般只在中、小型容量的三瑞蓄電池回路中使用。
但是一組的持續(xù)大電流固態(tài)放電電阻，其體積也不小，設(shè)備也繁簡(jiǎn)不一，簡(jiǎn)單的可采用電阻絲甚至大功率燈泡串并聯(lián)組成，再加上一些調(diào)壓器、電流表等。但放電試驗(yàn)時(shí)，要有專人看管。
（2）反饋放電法反饋放電法，早在70年代國(guó)內(nèi)已有此產(chǎn)品，利用可控硅組成的逆變回路，將放電能量反饋到交流電源系統(tǒng)中去。但由于產(chǎn)品質(zhì)量原因，該產(chǎn)品幾十年來很少有人使用。
近年來，太陽電池的光伏發(fā)電技術(shù)得到了世界各國(guó)的高度重視。從歐美的太陽能光伏“屋頂計(jì)劃”到我國(guó)的西部光伏發(fā)電項(xiàng)目。太陽能光伏發(fā)電已經(jīng)顯示了其強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。隨著光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展和低成本光伏組件的產(chǎn)業(yè)化，太陽能燈具、光伏電站和光伏戶用電源，均要求蓄電池供應(yīng)商能夠提供全天候運(yùn)行的蓄電池，而目前光伏系統(tǒng)多采用閥控式密封鉛酸蓄電池（以下簡(jiǎn)稱鉛酸蓄電池縮寫為VRLAB）膠體鉛酸蓄電池和免維護(hù)鉛酸蓄電池（不是VRLA蓄電池）作為儲(chǔ)能電源。耐候性是指蓄電池適應(yīng)自然環(huán)境的特性。本文主要討論自然環(huán)境下溫度對(duì)蓄電池壽命、容量的影響及解決方法，以及儲(chǔ)能鉛酸蓄電池研究發(fā)展方向。上述三種產(chǎn)品在東莞沈松電源公司已批量生產(chǎn)，太陽能公司做儲(chǔ)能蓄電池已配套應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果很好。
一、溫度對(duì)VISION三瑞蓄電池壽命的影響
VRLA鉛酸蓄電池受溫度影響較大，按阿里紐斯原理，在大于40℃，溫度升高10度，壽命降低一倍，壽命終止的主要原因是：（一）硫酸電解液干涸；（二）熱失控；（三）內(nèi)部短路等。
（一）硫酸電解液干涸：
硫酸電解液作為參加化學(xué)反應(yīng)的電解質(zhì)，在鉛酸蓄電池中是容量的主要控制因素之一。酸液干涸將造成電池容量降低，甚至失效。造成電池干涸失效這一因素是鉛酸電池所*的。酸液干涸的原因：（1）氣體再化合的效率偏低，析氫析氧、水蒸發(fā)；（2）從電池殼體內(nèi)部向外滲水；（3）控制閥設(shè)計(jì)不當(dāng)；（4）充電設(shè)備與電池電壓不匹配，電池電壓過高、發(fā)熱、失水、干涸而失效。
VISION三瑞蓄電池受到上述（1）（2）（3）（4）四種因素的影響，其中（2）（3）（4）三種因素引起的失水速度隨環(huán)境溫度的上升而加快，從而加速了鉛酸蓄電池以干涸方式失效。酸液干涸是影響VRLA鉛酸蓄電池壽命的致命因素，VRLA蓄電池不適于在35℃以上高溫條件下使用。
（二）熱失控：
VISION三瑞蓄電池在充放電過程中一般都產(chǎn)生熱量。充電時(shí)正極產(chǎn)生的氧到達(dá)負(fù)極，與負(fù)極的絨面鉛反應(yīng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱，如不及時(shí)導(dǎo)走就會(huì)使蓄電池溫度升高。蓄電池若在高溫環(huán)境下工作，其內(nèi)部積累的熱量就難以散發(fā)出去，就可能導(dǎo)致VISION三瑞蓄電池產(chǎn)生過熱、水損失加劇，內(nèi)阻增大，更加發(fā)熱，產(chǎn)生惡性循環(huán)，逐步發(fā)展為熱失控，終導(dǎo)致蓄電池失效。
VISION三瑞鉛酸蓄電池由于采用了貧液式緊裝配設(shè)計(jì)，隔板中保持著10%的孔隙酸液不能進(jìn)入，因
而電池內(nèi)部的導(dǎo)熱性極差，熱容量極小。VRLA鉛酸蓄電池之所以在高溫環(huán)境下易發(fā)生熱失控，是由于安全閥排出的氣體量太少，難以帶走電池內(nèi)部積累的熱量。熱失控的巨熱將使蓄電池殼體發(fā)生嚴(yán)重變形、脹裂、蓄電池*失效。
（三）內(nèi)部短路：由于隔膜物質(zhì)的降解老化穿孔，活性物質(zhì)的脫落膨脹使兩極連接，或充電過程中生成枝晶穿透隔膜等引起內(nèi)部短路。深放電之后的蓄電池，其吸附式隔板易出現(xiàn)鉛絨或彌散型沉淀，或形成枝晶，導(dǎo)致正負(fù)極板微短路。
由于VRLA鉛酸蓄電池的負(fù)極冗余設(shè)計(jì)，充電的初、中期充電效率比正極板充電效率高，所以在正極板析氧之前，負(fù)極已生成足夠的絨面鉛，用于使氧進(jìn)行再化合。在制作蓄電池過程中，以負(fù)極活性物質(zhì)的量作為控制因素，可以減緩電池性能的惡化。
除此而外，目前在鉛酸蓄電池中還普遍采用添加劑，用以改善蓄電池性能，如添加鋅、鎘、鋰、鈷、銅、鎂、等金屬鹽或氧化物。這些添加劑均為強(qiáng)電解質(zhì)，在放電過程中其離子向負(fù)極遷移。這些金屬離子起化合配位作用，降低形成硫酸鉛的概率，既是形成了硫酸鉛，也比較松軟，易于軟化或還原。在電池的使用中，應(yīng)盡量保持溫度恒定，避免溫度的大起大落，減少枝晶析出產(chǎn)生的機(jī)會(huì)。
綜上所述，高溫對(duì)蓄電池失水干涸、熱失控、正極板柵腐蝕和變形等都起到加速作用，低溫會(huì)引起負(fù)極鈍化失效，溫度波動(dòng)會(huì)加速鉛酸蓄電池內(nèi)部短路等等。這些都將影響電池壽命。
二、溫度對(duì)鉛酸蓄電池容量的影響
（一）*類早期容量損失，縮寫為PCL-Ⅰ。
鉛酸蓄電池容量突然損失的主要原因是阻擋層。由于Pb-Ca-Sn-Al合金再生缺陷和半導(dǎo)體效應(yīng)，正極活性物質(zhì)與板柵間形成了單項(xiàng)導(dǎo)電的阻擋層，導(dǎo)電層組成成分較為復(fù)雜并具有半導(dǎo)體特性的晶體，對(duì)溫度極為敏感，通過對(duì)腐蝕層的研究，改進(jìn)了電池的合金和鉛膏添加劑等半導(dǎo)體摻雜制造工藝，其原理是半導(dǎo)體晶體對(duì)純度極為敏感這一原理，一個(gè)ppm的摻雜能增加103的電導(dǎo)率，通過合理的摻雜工藝，這種失效模式基本上解決。
（二）第二類早期容量損失，縮寫為PCL-Ⅱ
鉛酸蓄電池容量緩慢損失的主要原因是不是通常所見的板柵腐蝕硫酸鹽化或活性物質(zhì)軟化脫落等，而是由于多孔活性物質(zhì)膨脹引起顆粒之間互相隔絕，受溫度影響很大，由PbO2→PbSO4 軟化過程中膨脹收縮，引起的正極活性物松軟和絡(luò)合結(jié)構(gòu)的不可逆損壞，逐漸軟化脫落。造成正極板以較低的速度損失容量。
（三）第三類早期容量損失，縮寫為PCL-Ⅲ
鉛酸蓄電池?zé)o法充電的主要原因是由于負(fù)極添加劑活性降低或損失，而使充電困難，充電接受能力差，再充電不足，從而導(dǎo)致負(fù)極板底部1/3處硫酸鹽化而造成的。
在常溫10h--20h率放電時(shí)電池容量受限于正極，在低溫（-15℃以下）和高倍率（1h率以上）放電時(shí)電池容量受限于負(fù)極，低溫大電流放電或受高溫影響負(fù)極極易發(fā)生鈍
化，其原因是放電過程中有大量的離子要在很短時(shí)間內(nèi)進(jìn)入酸液，而形成晶核需要一些時(shí)間，這樣在電極表面的呈現(xiàn)過大的飽和度，與正常放電電流密度相比就能夠形成數(shù)量多而尺寸小的晶核，使得電極表面變成孔隙小的致密層，阻礙放電反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，類似于部分放電量消耗于這種硫酸鉛鹽層上。
高溫促使負(fù)極添加劑的分解或溶解在電解液中而早期損失，使負(fù)極絨面鉛鈍化。在低溫狀態(tài)，溶解度明顯降低，即使放電電流與低溫低濃度時(shí)相同、放電時(shí)產(chǎn)生的速度不變，但相對(duì)于低平衡溶解度來說提高了飽和度。在低溫狀態(tài)，還導(dǎo)致酸液的粘度增加，導(dǎo)致酸擴(kuò)散速度下降，增大蓄電池的內(nèi)阻，高速傳質(zhì)性能變壞。
鈍化層厚度與硫酸鉛的結(jié)晶尺寸、孔隙率和孔徑結(jié)構(gòu)有關(guān)，即與硫酸鉛的溶解度以及鉛電極表面溶液飽和度有關(guān)。在低溫及電流密度、硫酸濃度高時(shí)，使負(fù)極表面溶液飽和度過高，鈍化層隨之變厚。所以很易造成蓄電池因放電困難而失效。負(fù)極板的鈍化表現(xiàn)為既充不進(jìn)電 也放不出電 。
溫度對(duì)上述(一)(二)(三)諸因素影響的機(jī)理及程度涉及到電化學(xué)熱力學(xué)、電化學(xué)動(dòng)力學(xué)、半導(dǎo)體物理學(xué)、金屬物理學(xué)等方面的理論，仍在進(jìn)一步研究之中。但高溫確實(shí)會(huì)使蓄電池中的添加劑氧化失效，引起活性物質(zhì)脫落，負(fù)極鈍化使蓄電池早期的容量衰減速度加快。這種早期容量衰減，將導(dǎo)致鉛酸蓄電池壽命縮短，可靠性
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