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放电电流对蓄电池的影响

发布日期:2021-08-27 10:46:12
负极钝化机理
铅在硫酸溶液中的阳极氧化,在一定条件下发生钝化,结果导致输出容量的降低,降低的程度依赖于放电时的温度、硫酸的浓度以及放电的电流密度。
放电过程中因为有结晶存在,在高电流密度放电时,就意味着在很短的时间内有大量的铅离子转入溶液,而形成新的晶核需要有一个诱导时间,于是在这个短时间内就会形成较大的过饱和度,与电流密度相比,就能够形成数量较多的和尺寸较小的结晶核,从而导致生成致密的硫酸铅层而钝化。在预先有晶核存在的条件下,过饱和度与晶粒尺寸之间的关系仍遵守上述规律,与小晶体成平衡的溶液,其饱和度将大于与大晶体成平衡的溶液。
放电电流的影响
由于钝化机理的作用,蓄电池的放电输出电压和容量受放电电流大小的影响,电池厂家一般根据实际测试数据给出参考曲线和数据,但很少给出计算公式。
对于同样的完全充电的电池,在相同的温度下,采用不同倍率的放电电流,其放电输出电压幅值有很大的差别。
根据不同使用需要所设计的蓄电池的输出曲线会有差别,电信使用的备用电池一般设计为工作在低倍率情况下,例如,备用时间24小时,电池放电倍率低,其输出容量与电流的变化关系不大。
UPS电源一般是中高倍率放电,其后备电池往往只维持几十分钟甚至更短,电池工作在超高倍率,而且负载的功率范围随机性很大,剩余电量的准确估计尤其重要。由于高倍率下的以钝化为主的电池内部反应的存在,使得高倍率下的输出容量出现严重的非线性。
放电温度的影响
VRLA蓄电池的放电容量与温度的关系密切。温度的影响不仅仅在于促使铅负极的钝化。首先,根据电池端电压温度系数可知,在低温下电池的开路电压下降。更重要的是,电解液的电阻明显增加,电解液的黏度增加,导致硫酸的扩散速度或电解液在活性物质孔隙中的流动能力下降,这时的液相传质过程成为电极反应的主要限制因素。这一原则也适合于正极。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,容量相对于25℃时下降的百分数。温度的影响在高速率放电制下尤为明显。