铅酸电池的性能指标正确使用与维护方法

铅酸电池的性能指标、正确使用与维护方法A1341班朱思灵11308110104铅酸电池，是一种电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池。铅酸电池放电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；充电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。1.铅酸蓄电池的主要性能指标（1）安全性能安全性能指标不合格的蓄电池是不可接受的，其中影响最大的是爆炸和漏液。爆炸和漏液的发生主要与蓄电池的内压、结构、工艺设计（比如安全阀失效）及应当禁止的不正确操作有关。（2）额定容量为了蓄电池的容量，定义了蓄电池的额定容量。额定容量是蓄电池制造的时候，规定蓄电池在一定的放电条件下应该放出的最低限度的电量，其单位为Ah。使用条件不同，蓄电池能够放出的容量也不同。规定的蓄电池放电条件为：①蓄电池放电电流。一般所说的就是放电率，针对蓄电池放电电流的大小分别有时间率和电流率。放电时间率是指在一定的放电条件下放电到终止电压的时间长短。依据IEC标准，放电率分别为20小时率、10小时率、5小时率、3小时率、2小时率、1小时率、0.5小时率等。蓄电池的额定容量用C来表示，以不同的放电率得到的蓄电池的容量会不同。②放电终止电压。放电电流不同，终止放电电压也不相同。随着放电的进行，蓄电池的端电压会逐步下降。在25℃条件下放电到能够再次反复充电使用的最低电压称为放电终止电压。放电率不同，放电终止电压也不相同。一般为10小时率放电的终止电压多数为1.8V/单格，以2小时率方电的终止电压一般为1.75V/单格。低于这个电压时，虽然可以放出稍微多一点的电量，但是容易形成再次充电的容量下降，所以除非特殊情况，不要放电到终止电压。③放电温度。需电池在低温时的放电容量小，高温时的容量大，为了统一放电容量就规定了放电温度。④蓄电池的实际容量。蓄电池的实际容量反应蓄电池实际存储电量的多少，单位用安时表示（Ah）表示。同样安时数越大，则蓄电池的容量就越大，电动自行车的续行里程就越远。在使用过程中，蓄电池的实际容量会逐步衰减。国家标准规定新出厂的蓄电池的实际容量大于额定容量者为合格蓄电池。如现在市场上电动自行车的蓄电池，以恒定电流5A放电要超过2h，相当于电动自行车在平坦的路上连续行驶2h以上。影响蓄电池容量的因素有极板的构造、充放电电流的大小、电解液的温度及密度等，其中以充放电电流和温度的影响最大。如充放电流过大，将使极板上的活性物质变化处于表面,容量则降低很多。蓄电池的放电电流不同，所能够放出的容量也不相同，放电电流越大，能够放出的电量越小。例如电动自行车常用的电流为5A，使用标称10Ah的蓄电池就是2小时率放电，如果采用10小时率放电，可以达到12Ah。这样，该蓄电池如果按照2小时率标称应该是10Ah，如果按照10小时率标称就是12Ah.所以评价蓄电池的容量不仅仅要看蓄电池的标称容量，还要看蓄电池的放电率。电动自行车蓄电池往往标称为10Ah，同一个蓄电池也可以标12Ah和14Ah。再比如，14Ah的许电车也可以标为17Ah。还有一些蓄电池标为20Ah，蓄电池容量标称值大了，但是其容量没有明显的变化。（3）内阻蓄电池的内阻是指电流流过蓄电池内部时所受的阻力，铅酸蓄电池的内阻很小，需要用专门的仪器才可以测得到比较准确的结果。一般所指的蓄电池内阻是充电态内阻，即蓄电池充满电时的内阻。与之对应的是放电态内阻，并且不太稳定。蓄电池的内阻越大，蓄电池自身消耗掉的能量越多，其使用效率越低。内阻很大的蓄电池在充电时发热很厉害，使蓄电池的温度急剧上升，对蓄电池和充电器的影响都很大。随着蓄电池使用次数的增多，由于电解液的消耗及蓄电池内部化学物质活性的降低，蓄电池的内阻会有不同程度的增大，质量越差的蓄电池增大的越快。蓄电池内部阻抗会因放电量增加而增大，尤其是在放电终止时阻抗最大，主要因为放电的进行使得极板内产生不良导体硫酸铅以及电解液比重下降，故放电后务必马上充电。若任其持续放电，则硫酸铅形成安定的白色结晶（即硫化现象）后，即使充电，极板的活性物质亦无法恢复原状，从而将缩短蓄电池的使用寿命。温度的下降将导致电解液流动性变差，极板收缩，化学变化迟缓，蓄电池内阻增加。从30℃开始，若温度下降1℃，容量将下降1％左右，其内阻也有所增大。所以在严寒地区，气温在－20℃以下时容量已下降至60％，内阻增大，常感到蓄电池电力不足。在严寒地区易出现过量放电，而在温带地区则经常出现过量充电的问题。所以要使用好蓄电池，必须根据当地的气候条件，针对实际情况，掌握其使用规律。蓄电池的充电必须根据不同情况选择适当的方法并正确的使用充电设备，这样才能提高蓄电池的容量，延长蓄电池的使用寿命。铅酸蓄电池的内阻与镍氢蓄电池及锂离子蓄电池相比较小，即蓄电池容量下降2/3后，仍能提供较大的电流，而电源电压基本稳定，波动较小。而镍氢蓄电池及锂离子蓄电池就不同了。以36V/9Ah锂离子蓄电池为例，当容量下降到原来的1/3后，电流输出为12A时，电压就会有4～5V的波动，即有电流输出时为31V，无电流输出时接近35V。这样在电动自行车应用中，骑行时会出现运行不平稳，时而有输出时而无输出的现象。（4）循环寿命循环寿命是指蓄电池可经历的重复充放电次数。蓄电池的寿命和容量成反比关系，循环寿命还与充放电条件密切相关，一般充电电流越大（充电速度越快），循环寿命越短。寿命是表示蓄电池容量衰减速度的一项指标，随着使用的深入，蓄电池容量的衰减是不可避免的，当容量衰减到某规定值时，可以判定寿命终结。按照新制定的电动自行车蓄电池标准，一定容量70％充放电循环次数来表示蓄电池的寿命，合格底线为350次。因此，对于日常交通距离小于30㎞的用户而言，若电机、控制器、充电器等都是良好的，使用方法正确，一组较好的蓄电池的最短服役时间达到一年以上应该是可以保证的。容量和寿命是衡量蓄电池性能的主要指标，容量一般以Ah为单位，表明蓄电池储备能量的能力。例如一个标称容量为12Ah的蓄电池，则必须达到以6A放电，放至终止电压3105V(36V)的时间应不小于2h的水平。将这种蓄电池用于电动自行车，载重75kg，在平坦路面上骑行，工作电流约为4A，放电时间应大于3h，时速为20㎞，那么它的理论续行里程将达到50㎞。若考虑途中刹车、启动等因素，采用这种蓄电池的电动自行车的续行里程可达到40～50㎞。一般来说，放电电流越大，蓄电池的寿命越短；放电深度越深，蓄电池的寿命也越短。铅酸蓄电池可以应付短时间的大电流放电，这时候放电深度不深。小电流放电时，即便放电深度稍微深一些，对蓄电池的寿命影响也不大。蓄电池最怕连续大电流深度放电。影响铅酸蓄电池寿命的因素有极板的内在因素，诸如活性物质的组成、晶型、孔隙率、极板尺寸、板栅材料和结构等；也取决于一系列外在因素，如放电电流密度、电解液浓度和温度、放电深度、维护状况和储存时间等。①放电深度。放电深度即使用过程中放电到何程度时开始停止，100％深度指放出全部容量。铅酸蓄电池的寿命受放电深度的影响很大。设计造型时重点要考虑的深循环使用，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互相结合就不牢，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氧化铅大，则放电时活性物质体积膨胀。1mo1氧化铅转化为1mo1硫酸铅时，体积增加95％。这样反复收缩和膨胀，就会使二氧化铅粒子之间的相互结合逐渐松弛，易于脱落。若1mo1二氧化铅的活性物质只有2220％放电，则收缩、膨胀的过程就大大降低，结合力破坏变缓，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，正极栅合金也遭受严重的阳极氧化而腐蚀，所以蓄电池过充电时会使蓄电池的使用寿命缩短。③温度的影响。铅酸蓄电池的寿命随温度升高而延长。在10℃～35℃之间，温度每升高1℃，增加5～6个循环；在35℃～45℃之间，温度每升高1℃，可延长寿命25个循环以上；温度高于50℃，则因负极硫化容量损失而缩短了寿命。蓄电池的寿命在一定温度范围内随温度升高而延长，这是因为容量随温度升高而增大。如果放电容量不变，则在温度升高时其放电深度降低，而使寿命延长。④硫酸浓度的影响。硫酸浓度的增大，虽对正极板容量有利，但蓄电池的自放电增加板栅的腐蚀加速，也促使二氧化铅松散脱落。随着蓄电池中硫酸浓度的增大，循环寿命将缩短。⑤放电电流密度的影响。随着放电电流密度的增大蓄电池的寿命将缩短，因为在大电流密度和高硫酸浓度条件下，正极二氧化铅易松散脱落。（5）荷电保持能力蓄电池荷电保持能力是指在开路状态下，蓄电池储存的电量在一定环境条件下的保持能力。自放电主要是由蓄电池材料、制作工艺、储存条件等多反面的因素决定的。通常温度越高，自放电率越大。蓄电池有一定程度的自放电属于正常现象。经充电的蓄电池在存放过程中，其容量会因内部的自行放电而逐渐减小，其原因是被充电的阴极活性物质和硫酸起了反应，生产氢气而失电。一般在温度越高和比重越大时，自放电量也越大。在正常情况下，蓄电池每存放一天，容量减小2％左右，超过此值则属不正常。造成蓄电池自行放电的主要原因是电解液不纯净或单体蓄电池内电解液中硫酸的浓度不均匀，特别是电解液中的硫酸下沉，出现上下浓度差时，就会使极板产生电位差而引起自行放电。（6）高率放电性能高率放电性能即大电流放电能力，主要和蓄电池的材料及制作工艺有关。蓄电池电解液的比重几乎与放电量成正比例。因此，根据蓄电池完全放电时的比重及10％放电时的比重，即可推算出蓄电池的放电量。测定铅酸蓄电池电解液比重是得知放电量的最佳方式。测量电解液比重时，须使用吸收式比重计将电解液缓缓吸入外筒，从浮标的刻度即可测知比重。铅酸蓄电池的电解液比重会随温度变化而变化，电解液比重以20℃时的比重为标准，因此比重计上的读数必须换算为20℃时的标准比重。比温度变化1℃时，则比重变化0.0007，因此，在测量比重的同时必须测量温度，测温时应使用棒状酒精温度计。若在温度t时所测的比重为St,则可以下式换算标准温度（20℃）时的比重S20。S20=St+0.0007(t-20)式中：S20为换算到20℃时的比重；St为温度t时所测的比重；t为电解液的实际温度。例如：20℃时比重为1.280，在10℃时变为1.287，30℃时变成1.273。（7）蓄电池的额定电压国家标准规定的蓄电池电压值为额定电压，用V表示。铅酸蓄电池每格电压值为2V，蓄电池电压是把3格隔槽（约2.1V）串联在一起而构成6.3V(标称为6V的蓄电池)，串联6格就为12.6V（标称为12V的蓄电池）。该电压值是在完全充电的状态下且端子间没构成电路时的电压（开路电压）。蓄电池的电动势和硫酸浓度成正比，并受温度影响。放电时的电压与放电电流和蓄电池内阻有关，放电电流越大，电压下降的越多。放电到0V后，即使再充电也不能恢复原来的性能。所以，依放电电流的多少规定了相应的停止放电电压，以避免放电至低于该电压。另外，按规定放电到停止电压后搁置一段时间，其开路电压便恢复到和硫酸浓度相应的电压。市场上的电动自行车蓄电池单体电压只有6V或12V，而大部分电动自行车用的蓄电池为36V，则需由6只6V蓄电池3只12V蓄电池串联形成蓄电池组。蓄电池组工作电压是指蓄电池组实际输出电能时的电压值，36V蓄电池组的工作电压一般在41～31.5V之间，电压低于31.5V时称为过放电或欠压，容易损坏蓄电池组，影响蓄电池的使用寿命。（8）电解液电解液是由高纯度硫酸和纯水组成的无色透明的稀硫酸，它和阴、阳极板起化学作用，把化学能转化成电能，同时在蓄电池内部起导电作用。电解液的比重在标准温度20℃下定位1.28。2.铅酸电池的使用条件（1）避免将电池与金属容器直接接触，应采用防酸和阻热材料，否则会引起冒烟或燃烧。（2）使用指定的充电器在指定的条件下充电，否则可能会引起电池过热、放气、泄露、燃烧或破裂。（3）不要将电池安装在密封的设备里，否则可能会使设备浦破裂。（4）将电池使用在医护设备中时，请安装主电源外的后备电源，否则主电源失效会引起伤害。（5）将