鉛酸電池的性能指標(biāo)正確使用與維護方法.doc

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鉛酸電池的性能指標(biāo)、正確使用與維護方法 A1341班 朱思靈 11308110104 鉛酸電池，是一種電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的蓄電池。鉛酸電池放電狀態(tài)下，正極主要成分為二氧化鉛，負(fù)極主要成分為鉛；充電狀態(tài)下，正負(fù)極的主要成分均為硫酸鉛。 1.鉛酸蓄電池的主要性能指標(biāo) （1）安全性能 安全性能指標(biāo)不合格的蓄電池是不可接受的，其中影響最大的是爆炸和漏液。爆炸和漏液的發(fā)生主要與蓄電池的內(nèi)壓、結(jié)構(gòu)、工藝設(shè)計（比如安全閥失效）及應(yīng)當(dāng)禁止的不正確操作有關(guān)。 （2）額定容量 為了蓄電池的容量，定義了蓄電池的額定容量。額定容量是蓄電池制造的時候，規(guī)定蓄電池在一定的放電條件下應(yīng)該放出的最低限度的電量，其單位為Ah。使用條件不同，蓄電池能夠放出的容量也不同。規(guī)定的蓄電池放電條件為： ①蓄電池放電電流。一般所說的就是放電率，針對蓄電池放電電流的大小分別有時間率和電流率。放電時間率是指在一定的放電條件下放電到終止電壓的時間長短。依據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)，放電率分別為20小時率、10小時率、5小時率、3小時率、2小時率、1小時率、0.5小時率等。蓄電池的額定容量用C來表示，以不同的放電率得到的蓄電池的容量會不同。 ②放電終止電壓。放電電流不同，終止放電電壓也不相同。隨著放電的進行，蓄電池的端電壓會逐步下降。在25℃條件下放電到能夠再次反復(fù)充電使用的最低電壓稱為放電終止電壓。放電率不同，放電終止電壓也不相同。一般為10小時率放電的終止電壓多數(shù)為1.8V/單格，以2小時率方電的終止電壓一般為1.75V/單格。低于這個電壓時，雖然可以放出稍微多一點的電量，但是容易形成再次充電的容量下降，所以除非特殊情況，不要放電到終止電壓。 ③放電溫度。需電池在低溫時的放電容量小，高溫時的容量大，為了統(tǒng)一放電容量就規(guī)定了放電溫度。 ④蓄電池的實際容量。蓄電池的實際容量反應(yīng)蓄電池實際存儲電量的多少，單位用安時表示（Ah）表示。同樣安時數(shù)越大，則蓄電池的容量就越大，電動自行車的續(xù)行里程就越遠。在使用過程中，蓄電池的實際容量會逐步衰減。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定新出廠的蓄電池的實際容量大于額定容量者為合格蓄電池。如現(xiàn)在市場上電動自行車的蓄電池，以恒定電流5A放電要超過2h，相當(dāng)于電動自行車在平坦的路上連續(xù)行駛2h以上。 影響蓄電池容量的因素有極板的構(gòu)造、充放電電流的大小、電解液的溫度及密度等，其中以充放電電流和溫度的影響最大。如充放電流過大，將使極板上的活性物質(zhì)變化處于表面,容量則降低很多。蓄電池的放電電流不同，所能夠放出的容量也不相同，放電電流越大，能夠放出的電量越小。例如電動自行車常用的電流為5A，使用標(biāo)稱10Ah的蓄電池就是2小時率放電，如果采用10小時率放電，可以達到12Ah。這樣，該蓄電池如果按照2小時率標(biāo)稱應(yīng)該是10Ah，如果按照10小時率標(biāo)稱就是12Ah.所以評價蓄電池的容量不僅僅要看蓄電池的標(biāo)稱容量，還要看蓄電池的放電率。電動自行車蓄電池往往標(biāo)稱為10Ah，同一個蓄電池也可以標(biāo)12Ah和14Ah。再比如，14Ah的許電車也可以標(biāo)為17Ah。還有一些蓄電池標(biāo)為20Ah，蓄電池容量標(biāo)稱值大了，但是其容量沒有明顯的變化。 （3）內(nèi)阻 蓄電池的內(nèi)阻是指電流流過蓄電池內(nèi)部時所受的阻力，鉛酸蓄電池的內(nèi)阻很小，需要用專門的儀器才可以測得到比較準(zhǔn)確的結(jié)果。一般所指的蓄電池內(nèi)阻是充電態(tài)內(nèi)阻，即蓄電池充滿電時的內(nèi)阻。與之對應(yīng)的是放電態(tài)內(nèi)阻，并且不太穩(wěn)定。蓄電池的內(nèi)阻越大，蓄電池自身消耗掉的能量越多，其使用效率越低。內(nèi)阻很大的蓄電池在充電時發(fā)熱很厲害，使蓄電池的溫度急劇上升，對蓄電池和 充電器的影響都很大。隨著蓄電池使用次數(shù)的增多，由于電解液的消耗及蓄電池內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)活性的降低，蓄電池的內(nèi)阻會有不同程度的增大，質(zhì)量越差的蓄電池增大的越快。 蓄電池內(nèi)部阻抗會因放電量增加而增大，尤其是在放電終止時阻抗最大，主要因為放電的進行使得極板內(nèi)產(chǎn)生不良導(dǎo)體硫酸鉛以及電解液比重下降，故放電后務(wù)必馬上充電。若任其持續(xù)放電，則硫酸鉛形成安定的白色結(jié)晶（即硫化現(xiàn)象）后，即使充電，極板的活性物質(zhì)亦無法恢復(fù)原狀，從而將縮短蓄電池的使用壽命。 溫度的下降將導(dǎo)致電解液流動性變差，極板收縮，化學(xué)變化遲緩，蓄電池內(nèi)阻增加。從30℃開始，若溫度下降1℃，容量將下降1％左右，其內(nèi)阻也有所增大。所以在嚴(yán)寒地區(qū)，氣溫在－20℃以下時容量已下降至60％，內(nèi)阻增大，常感到蓄電池電力不足。在嚴(yán)寒地區(qū)易出現(xiàn)過量放電，而在溫帶地區(qū)則經(jīng)常出現(xiàn)過量充電的問題。所以要使用好蓄電池，必須根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，針對實際情況，掌握其使用規(guī)律。蓄電池的充電必須根據(jù)不同情況選擇適當(dāng)?shù)姆椒ú⒄_的使用充電設(shè)備，這樣才能提高蓄電池的容量，延長蓄電池的使用壽命。 鉛酸蓄電池的內(nèi)阻與鎳氫蓄電池及鋰離子蓄電池相比較小，即蓄電池容量下降2/3后，仍能提供較大的電流，而電源電壓基本穩(wěn)定，波動較小。而鎳氫蓄電池及鋰離子蓄電池就不同了。以36V/9Ah鋰離子蓄電池為例，當(dāng)容量下降到原來的1/3后，電流輸出為12A時，電壓就會有4～5V的波動，即有電流輸出時為31V，無電流輸出時接近35V。這樣在電動自行車應(yīng)用中，騎行時會出現(xiàn)運行不平穩(wěn)，時而有輸出時而無輸出的現(xiàn)象。 （4）循環(huán)壽命 循環(huán)壽命是指蓄電池可經(jīng)歷的重復(fù)充放電次數(shù)。蓄電池的壽命和容量成反比關(guān)系，循環(huán)壽命還與充放電條件密切相關(guān)，一般充電電流越大（充電速度越快），循環(huán)壽命越短。 壽命是表示蓄電池容量衰減速度的一項指標(biāo)，隨著使用的深入，蓄電池容量的衰減是不可避免的，當(dāng)容量衰減到某規(guī)定值時，可以判定壽命終結(jié)。按照新制定的電動自行車蓄電池標(biāo)準(zhǔn)，一定容量70％充放電循環(huán)次數(shù)來表示蓄電池的壽命，合格底線為350次。因此，對于日常交通距離小于30㎞的用戶而言，若電機、控制器、充電器等都是良好的，使用方法正確，一組較好的蓄電池的最短服役時間達到一年以上應(yīng)該是可以保證的。 容量和壽命是衡量蓄電池性能的主要指標(biāo)，容量一般以Ah為單位，表明蓄電池儲備能量的能力。例如一個標(biāo)稱容量為12Ah的蓄電池，則必須達到以6A放電，放至終止電壓3105V(36V)的時間應(yīng)不小于2h的水平。將這種蓄電池用于電動自行車，載重75kg，在平坦路面上騎行，工作電流約為4A，放電時間應(yīng)大于3h，時速為20㎞，那么它的理論續(xù)行里程將達到50㎞。若考慮途中剎車、啟動等因素，采用這種蓄電池的電動自行車的續(xù)行里程可達到40～50㎞。 一般來說，放電電流越大，蓄電池的壽命越短；放電深度越深，蓄電池的壽命也越短。鉛酸蓄電池可以應(yīng)付短時間的大電流放電，這時候放電深度不深。小電流放電時，即便放電深度稍微深一些，對蓄電池的壽命影響也不大。蓄電池最怕連續(xù)大電流深度放電。 影響鉛酸蓄電池壽命的因素有極板的內(nèi)在因素，諸如活性物質(zhì)的組成、晶型、孔隙率、極板尺寸、板柵材料和結(jié)構(gòu)等；也取決于一系列外在因素，如放電電流密度、電解液濃度和溫度、放電深度、維護狀況和儲存時間等。 ①放電深度。放電深度即使用過程中放電到何程度時開始停止，100％深度指放出全部容量。鉛酸蓄電池的壽命受放電深度的影響很大。設(shè)計造型時重點要考慮的深循環(huán)使用，則鉛酸蓄電池會很快失效。 因為正極活性物質(zhì)二氧化鉛本身互相結(jié)合就不牢，放電時生成硫酸鉛，充電時又恢復(fù)為二氧化鉛，硫酸鉛的摩爾體積比氧化鉛大，則放電時活性物質(zhì)體積膨脹。1mo1氧化鉛轉(zhuǎn)化為1mo1硫酸鉛時，體積增加95％。這樣反復(fù)收縮和膨脹，就會使二氧化鉛粒子之間的相互結(jié)合逐漸松弛，易于脫落。若1mo1二氧化鉛的活性物質(zhì)只有2220％放電，則收縮、膨脹的過程就大大降低，結(jié)合力破壞變緩，因此，放電深度越深，其循環(huán)壽命越短。 ②過充電程度。過充電時有大量氣體析出，這時正極板活性物質(zhì)遭受氣體的沖擊，這種沖擊會促進活性物質(zhì)脫落。此外，正極柵合金也遭受嚴(yán)重的陽極氧化而腐蝕，所以蓄電池過充電時會使蓄電池的使用壽命縮短。 ③溫度的影響。鉛酸蓄電池的壽命隨溫度升高而延長。在10℃～35℃之間，溫度每升高1℃，增加5～6個循環(huán)；在35℃～45℃之間，溫度每升高1℃，可延長壽命25個循環(huán)以上；溫度高于50℃，則因負(fù)極硫化容量損失而縮短了壽命。 蓄電池的壽命在一定溫度范圍內(nèi)隨溫度升高而延長，這是因為容量隨溫度升高而增大。如果放電容量不變，則在溫度升高時其放電深度降低，而使壽命延長。 ④硫酸濃度的影響。硫酸濃度的增大，雖對正極板容量有利，但蓄電池的自放電增加板柵的腐蝕加速，也促使二氧化鉛松散脫落。隨著蓄電池中硫酸濃度的增大，循環(huán)壽命將縮短。 ⑤放電電流密度的影響。隨著放電電流密度的增大蓄電池的壽命將縮短，因為在大電流密度和高硫酸濃度條件下，正極二氧化鉛易松散脫落。 （5）荷電保持能力 蓄電池荷電保持能力是指在開路狀態(tài)下，蓄電池儲存的電量在一定環(huán)境條件下的保持能力。自放電主要是由蓄電池材料、制作工藝、儲存條件等多反面的因素決定的。通常溫度越高，自放電率越大。蓄電池有一定程度的自放電屬于正?，F(xiàn)象。經(jīng)充電的蓄電池在存放過程中，其容量會因內(nèi)部的自行放電而逐漸減小，其原因是被充電的陰極活性物質(zhì)和硫酸起了反應(yīng)，生產(chǎn)氫氣而失電。一般在溫度越高和比重越大時，自放電量也越大。在正常情況下，蓄電池每存放一天，容量減小2％左右，超過此值則屬不正常。造成蓄電池自行放電的主要原因是電解液不純凈或單體蓄電池內(nèi)電解液中硫酸的濃度不均勻，特別是電解液中的硫酸下沉，出現(xiàn)上下濃度差時，就會使極板產(chǎn)生電位差而引起自行放電。 （6）高率放電性能 高率放電性能即大電流放電能力，主要和蓄電池的材料及制作工藝有關(guān)。蓄電池電解液的比重幾乎與放電量成正比例。因此，根據(jù)蓄電池完全放電時的比重及10％放電時的比重，即可推算出蓄電池的放電量。測定鉛酸蓄電池電解液比重是得知放電量的最佳方式。測量電解液比重時，須使用吸收式比重計將電解液緩緩吸入外筒，從浮標(biāo)的刻度即可測知比重。鉛酸蓄電池的電解液比重會隨溫度變化而變化，電解液比重以20℃時的比重為標(biāo)準(zhǔn)，因此比重計上的讀數(shù)必須換算為20℃時的標(biāo)準(zhǔn)比重。比溫度變化1℃時，則比重變化0.0007，因此，在測量比重的同時必須測量溫度，測溫時應(yīng)使用棒狀酒精溫度計。若在溫度t時所測的比重為St,則可以下式換算標(biāo)準(zhǔn)溫度（20℃）時的比重S20。 S20=St+0.0007(t-20) 式中：S20為換算到20℃時的比重；St為溫度t時所測的比重；t為電解液的實際溫度。 例如：20℃時比重為1.280，在10℃時變?yōu)?.287，30℃時變成1.273。 （7）蓄電池的額定電壓 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的蓄電池電壓值為額定電壓，用V表示。鉛酸蓄電池每格電壓值為2V，蓄電池電壓是把3格隔槽（約2.1V）串聯(lián)在一起而構(gòu)成6.3V(標(biāo)稱為6V的蓄電池)，串聯(lián)6格就為12.6V（標(biāo)稱為12V的蓄電池）。該電壓值是在完全充電的狀態(tài)下且端子間沒構(gòu)成電路時的電壓（開路電壓）。蓄電池的電動勢和硫酸濃度成正比，并受溫度影響。放電時的電壓與放電電流和蓄電池內(nèi)阻有關(guān)，放電電流越大，電壓下降的越多。放電到0V后，即使再充電也不能恢復(fù)原來的性能。所以，依放電電流的多少規(guī)定了相應(yīng)的停止放電電壓，以避免放電至低于該電壓。另外，按規(guī)定放電到停止電壓后擱置一段時間，其開路電壓便恢復(fù)到和硫酸濃度相應(yīng)的電壓。 市場上的電動自行車蓄電池單體電壓只有6V或12V，而大部分電動自行車用的蓄電池為36V，則需由6只6V蓄電池3只12V蓄電池串聯(lián)形成蓄電池組。蓄電池組工作電壓是指蓄電池組實際輸出電能時的電壓值，36V蓄電池組的工作電壓一般在41～31.5V之間，電壓低于31.5V時稱為過放電或欠壓，容易損壞蓄電池組，影響蓄電池的使用壽命。 （8）電解液 電解液是由高純度硫酸和純水組成的無色透明的稀硫酸，它和陰、陽極板起化學(xué)作用，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，同時在蓄電池內(nèi)部起導(dǎo)電作用。電解液的比重在標(biāo)準(zhǔn)溫度20℃下定位1.28。 2.鉛酸電池的使用條件 （1） 避免將電池與金屬容器直接接觸，應(yīng)采用防酸和阻熱材料，否則會引起冒煙或燃燒。 （2）使用指定的充電器在指定的條件下充電，否則可能會引起電池過熱、放氣、泄露、燃燒或破裂。 （3）不要將電池安裝在密封的設(shè)備里，否則可能會使設(shè)備浦破裂。 （4）將電池使用在醫(yī)護設(shè)備中時，請安裝主電源外的后備電源，否則主電源失效會引起傷害。 （5）將電池放在遠離能產(chǎn)生火花設(shè)備的地方，否則火花可能會引起電池冒煙或破裂。 （6）不要將電池放在熱源附近（如變壓器），否則會引起電池過熱、泄漏、燃燒或破裂。 （7）應(yīng)用中電池數(shù)目超過一只時，請確保電池間連接無誤，且與充電器或負(fù)載連接無誤，否則會引起電池破裂、燃燒或電池?fù)p害，某些情況下還會傷人。 （8）特別注意別讓電池砸在腳上。 （9）電池的指定使用范圍如下。超出此范圍可能會引起電池?fù)p害。 電池的正常操作范圍為：77.F（25℃） 電池放電后（裝在設(shè)備中）：5.F到122.F（-15℃到50℃） 充電后：32.F到104.F（0℃到40℃） 儲存中：5.F到104.F（-15℃到40℃） （10）不要將裝在機車上的電池放在高溫下、直射陽光中、火爐或火前，否則可能會造成電池泄漏、起火或破裂。 （11）不要在充滿灰塵的地方使用電池，可能會引起電池短路。在多塵環(huán)境中使用電池時，應(yīng)定期檢查電池。 3.鉛酸電池的保養(yǎng)方法 電動自行車和電動摩托車等已成為大中小城市的重要交通工具，普遍為人們所接受。由于電動車相對傳統(tǒng)自行車來說，價格普遍較高，因此使用壽命也成為人們最為關(guān)心的問題。事實上，蓄電池作為電動自行車的核心部件之一，蓄電池的使用壽命在很大程度上決定了電動車的使用壽命。所以，加強蓄電池的保養(yǎng)，將能夠延長蓄電池的使用壽命。據(jù)了解，電動車所使用的蓄電池都是鉛酸蓄電池，對于鉛酸蓄電池的保養(yǎng)，下面給出了一系列的建議，共包括八個小訣竅。 充電 鉛酸蓄電池沒有記憶，之所以容量快速減少主要是蓄電池硫化和“失水”、“虧電”等一些原因，蓄電池最怕的就是“虧電”欠壓，蓄電池?！疤濍姟?，電池極板極易受傷，現(xiàn)實中高達70%的電動車電池容量減少電極板被放電時的強電流（啟動電流）拉傷所致（電動摩托車尤其明顯），電極板拉傷屬于電池物理損傷，這種損傷無法修復(fù)。因此“天天用車、天天充電”，保證蓄電池隨時有充足的電壓就成為必然。 定時補充蒸餾水 用戶普遍以為，免維護蓄電池不用加水，其實這種說法是錯誤的。免維護蓄電池在充電和大電流放電過程中會產(chǎn)生熱量，有熱量就會有水分蒸發(fā)，盡管水蒸發(fā)的過程十分緩慢，但時間一長，累計水蒸發(fā)的量就不容小視。因此每6個月左右應(yīng)該給蓄電池補水一次，這樣蓄電池的使用壽命才會延長。 電動車啟動 電動車啟動電流很大，尤其是大功率電機的電摩，啟動電流更大。大電流很傷蓄電池極板，最好的方法就是在啟動前象騎自行車一樣的騎行后，再啟動電動車電源。 電瓶放電 蓄電池在使用了一段時間后必然會有一些活性物質(zhì)下沉，如果活性物質(zhì)不及時激活，勢必會對蓄電池的容量造成一些影響，因此，在經(jīng)常使用電動車的時候，要做到每季對蓄電池深度放電一次。 充電器 新電池充電過程一般都是6-8個小時，充滿電后充電器會亮綠燈，如果充電時間過長就要檢查充電器電壓保護裝置是否壞損，如果壞損就需要及時的調(diào)換充電器，否則極易充壞蓄電池。另外，充電器不要購買快速的充電器，快速充電同樣對蓄電池極板有傷害。 久不使用 這樣做的目的就是防止蓄電池放置時間過長而引起蓄電池硫化和“虧電”。 防止蓄電池爆曬 爆曬會使電池溫度升高，大大縮短蓄電池使用時間。 電瓶保護器 電瓶保護器也就是脈沖發(fā)生器，因脈沖不間斷的消除電瓶硫化，使極板始終保持“潔凈”，從而達到延長電瓶使用壽命的效果，但對大電流損傷電池極板作用不大。 清潔 蓄電池如果不及時清洗的話，很容易影響電池的使用壽命和通電效果。簡單地說，蓄電池是一種能將化學(xué)能量轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)設(shè)備。保持蓄電池的正常工作，蓄電池的清潔是必不可少的。這種蓄電池的極柱和夾頭之間很容易發(fā)生氧化反應(yīng)，嚴(yán)重的甚至可以腐爛夾頭部位的金屬部件。 普通型的鉛酸蓄電池，特別要注意平時的清潔工作。要注意檢查極柱和夾頭是否連接緊固、有沒有任何腐蝕和燒損、還要檢查排氣孔有無堵塞、電解液是否有所減少，如果發(fā)現(xiàn)問題要及時處理。啟動汽車時每次啟動時間不應(yīng)超過3至5秒，再次啟動間隔時間不少于10秒。汽車長期放置不用，應(yīng)先對車進行充分的充電。同時每隔一個月將汽車發(fā)動一次，保持中等轉(zhuǎn)速運行20分鐘左右。否則，放置時間太長，將難以啟動。一般的免維護蓄電池也要經(jīng)常檢查工作情況，出現(xiàn)問題要及時更換。[1] 免維護電池，如今多數(shù)轎車已經(jīng)開始使用，這種蓄電池在使用中不需要添加蒸餾水，接線柱不會腐蝕，自放電少，壽命長。但如果不及時檢查的話，蓄電池到了報廢期車主還不清楚 ，同樣會影響汽車的正常工作。