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泰安太阳能--浅析温度与铅酸蓄电池容量的关系
[ 发布时间:2012-9-27 ]

泰安太阳能--浅析温度与铅酸蓄电池容量的关系
  (一)第一类早期容量损失,缩写为PCL-Ⅱ铅酸蓄电池容量缓慢损失的主要原因是不是通常所见的板栅腐蚀硫酸盐化或活性物质软化脱落等,而是由于多孔活性物质膨胀引起颗粒之间互相隔绝,受温度影响很大,由PbO2→PbSO4 软化过程中膨胀收缩,引起的正极活性物松软和络合结构的不可逆损坏,逐渐软化脱落。造成正极板以较低的速度损失容量。           
  (二)第二类  早期容量损失,缩写为PCL-Ⅰ。铅酸蓄电池容量突然损失的主要原因是阻挡层。由于Pb-Ca-Sn-Al合金再生缺陷和半导体效应,正极活性物质与板栅间形成了单项导电的阻挡层,导电层组成成分较为复杂并具有半导体特性的晶体,对温度极为敏感,通过对腐蚀层的研究,改进了电池的合金和铅膏添加剂等半导体掺杂制造工艺,其原理是半导体晶体对纯度极为敏感这一原理,一个ppm的掺杂能增加103的电导率,通过合理的掺杂工艺,这种失效模式基本上解决。
  (三)第三类早期容量损失,缩写为PCL-Ⅲ铅酸蓄电池无法充电的主要原因是由于负极添加剂活性降低或损失,而使充电困难,充电接受能力差,再充电不足,从而导致负极板底部1/3处硫酸盐化而造成的。在常温10h--20h率放电时电池容量受限于正极,在低温(-15℃以下)和高倍率(1h率以上)放电时电池容量收限于负极,低温大电流放电或受高温影响负极极易发生钝化,其原因是放电过程
中有大量的离子要在很短时间内进入酸液,而形成晶核需要一些时间,这样在电极表面的呈现过大的饱和度,与正常放电电流密度相比就能够形成数量多而尺寸小的晶核使得电极表面变成孔隙小的致密层,阻碍放电反应的继续进行,类似于部分放电量消耗于这种硫酸铅盐层上。
  高温促使负极添加剂的分解或溶解在电解液中而早期损失,使负极绒面铅钝化。在低温状态,溶解度明显降低,即使放电电流与低温低浓度时相同、放电时产生的速度不变,但相对于低平衡溶解度来说提高了饱和度。在低温状态,还导致酸液的粘度增加,导致酸扩散速度下降,增大蓄电池的内阻,高速传质性能变坏。
  钝化层厚度与硫酸铅的结晶尺寸、孔隙率和孔径结构有关,即与硫酸铅的溶解度以及铅电极表面溶液饱和度有关。在低温及电流密度、硫酸浓度高时,使负极表面溶液饱和度过高,钝化层随之变厚。所以很易造成蓄电池因放电困难而失效。负极板的钝化表现为既充不进电也放不出电。温度对上述(一)(二)(三)诸因素影响的机理及程度涉及到电化学热力学、电化学
动力学、半导体物理学、金属物理学等方面的理论,仍在进一步研究之中。但高温确实会使蓄电池中的添加剂氧化失效,引起活性物质脱落,负极钝化使蓄电池早期的容量衰减速度加快。这种早期容量衰减,将导致铅酸蓄电池寿命缩短,可靠性变差。
  四)正极板腐蚀
  根据化学热力学原理,环境温度过高,铅酸蓄电池放电深度越大,电解液密度越高,板栅腐蚀越剧烈;储存时间愈长,腐蚀层越厚。伴随着板栅腐蚀而产生板栅变形拉伸,其结果使板栅抗张强度变小。活性物质脱落,当腐蚀产物变得很厚或板栅变得相当薄时,板栅电阻增大,使电池容量下降,容量下降20%蓄电池就算失效了
  如前所述,由于蓄电池是一个电化学容器,对环境温度变化极为敏感,环境温度既影响蓄电池的寿命也影响蓄电池的容量,这两者是密不可分的。
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