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高温阀控式密封铅酸蓄电池的研究
  • 从有利于电池高温放电机能的各个方面入手,在电池容量、重量等其余机能偏向称心请求的同时,尽量提高电池-40℃高温放电机能,延长电池应用寿命。本文研究的产品重要用于军用车辆、极端高温环境等领域的阀控式铅酸蓄电池,采纳了创造专利CN201310160804.3技术,电池在-40℃高温5小时率容量到达常温容量的50%以上,优于30%行业偏向请求。

    阀控式密封铅酸蓄电池作为主电源或备用电源普遍用于潜艇、坦克、计算机、通讯、太阳能电池等,在一些分外应用领域或应用地区,对电池的高温机能提出了更高的请求。比如高温容量请求,-40℃高温5小时率(终止电压10.2V)容量不低于常温容量的30%。而采纳通俗的铅膏配方,-40℃高温容量会降到常温的30%阁下,如许产品合格率非常低。其原因有温度低落时电解液粘度增长,渗透能力减弱;电池内阻增大,内部电压降增大。在这些因素感化下,电池放电容量削减。另外,在高温环境条件应用,通俗的阀控式铅酸蓄电池负极活性物质随温度下降,充电接受能力敏捷低落,会进一步低落电池的放电机能,导致电池的机能满意不了高温应釉勖请求。
      
      本文从利于电池高温放电机能的各个方面入手,在电池容量、重量等其余机能目标满意请求的同时,尽量提高电池-40℃高温放电机能,延长电池应用寿命。
      
      1 温度对铅酸蓄电池的影响
      
      (1)蓄电池实际容量
      
      温度对铅酸蓄电池的容量影响较大,跟着温度的低落容量削减。
      
      蓄电池的额定容量通常是在25℃环境温度下和在指定的放电率环境下规定的。电池的最压作温度是25℃,当电池放电工作温度不是25℃时,因为电化学的感化,实际容量应按式(1)换算成25℃基准温度时的容量
      
      式中:Ct为实测容量(Ah);
      
      Ce为环境温度在25℃时的标称容量(Ah);
      
      T为实际环境温度(℃);
      
      K为容量的温度系数,10小时率容量试验时
      
      K=0.006/℃、3小时率容量试验时K=0.008/℃、1小时率容量试验时K=0.01/℃。从式(1)中可以或许看出,当环境温度高于25℃时,蓄电池的实际释放容量Ct大于设计额定容量Ce;而环境温度低于25℃时,它的实际可释放容量Ct低于设计额定容量Ce。从温度系数K的取值还可看出,放电率越大,温度对容量的影响也越大[1]。
      
      (2)温度与电池电解液机能的相干
      
      电池容克温度低落而削减,这与温度对电解液粘度和内阻有严重影响密切相干。电解液温度高时,扩散速率增长、内阻低落,其电动势也略增长。因此,铅酸蓄电池的容量及活性物质利用率随温度增长而增长。电解液温度低落时,其粘度增大,离釉动遭到较大阻力,扩散能力低落。在高温下电解液的电阻增大,电化学应阻力增长,结果导致电池容量下降。
      
      (3)高温对铅酸蓄电池极板的影响
      
      在高温工作条件下,负极板上的海绵状铅极易变成小尺寸的晶粒,容易使小孔被冻结和堵塞,从而大大低落活性物质的利用率。假若在高温恶劣环境下大电流放电应用,负极活性物中的小孔将会被阻塞得更严重,海绵状铅可能变为致密的PbSO4,使得电池可放出的电量大大低落。对付正极板说,其温度系数为负值,因而在高温下具有较高的电极电势。从而在高温环境下正极放电速率远大于负极放电速率。如许,在负极天生PbSO4层前,正极PbO2转化为PbSO4的过程已经结束,所以正极板在高温下不天生致密的PbSO4晶粒。所以,温度过低将会导致阀控式密封铅酸蓄电池的容量下降[2]。
      
      2 高温电池目拓
      
      (1)高温电池目拓计划
      
      从有利于电池高温放电机能的各个方面入手,在电池容量、重量等其余机能目标满意请求的同时,尽量提高电池在-40℃高时的放电机能,延长电池应用寿命。详细计划如下:
      
     、从正极板入手,调剂Pb-Ca-Sn-Al合金成分,增长Sn含量到1.2%~1.5%,以增长板栅机械强度和透性。在合金中添加0.1%Ag,可以或许增长板栅耐蠕变能力,有利于改良电池纳轮回放电轮回机能。采纳放射性板栅布局,将极耳向极板的中部移动,减薄极板厚度,增长极板片数,改良电池大电流放电能力。
      
     、为了延长电池寿命、提高高温大电流放电能力,采纳高密度铅膏配方,在铅膏中适量添加导电剂。采纳较大的装配压、内化成的办法,进一步提高电池应用寿命。正极板中导电添加剂的加入,可使极板电阻低落,电池高温放电机能显著提高;提高了正极活性物质的转换效力,正极板更容易化透;包管了正极板的高孔率,更利于酸向极板内部扩散,提高了活性物质利用率;
      
      ③负极铅膏中提高木素、腐植酸的添加比例,更有用防止了硫酸铅钝化层的构成,提高了电池高温放电容量;
      
     、负极铅膏中活性炭的加入,包管了负极板的高孔率,更利于酸向极板内部扩散,提高了活性物质利用率;
      
     、极群增长正负极板片数,提高了极板真低饷婊,包管了电池有较高的放电容量;
      
      ⑥选用高孔率、低内阻的AGM优质隔板,提高电解中离子优越颠末过程性,从而包管电池优越高温机能;
      
     、哐用高纯度、高固含量纳米硅溶胶和内含Na2SO4添加剂稀H2SO4的混合胶体电解质,使得电解质成胶均匀、无分层,提高了电池过放电后充电能力,包管了电池应用寿命。
      
      (2)高温电池重要技术目标重要技术目标见表1。
      
      (3)高温电池与通俗电池的机能对比高温配方与通俗配方制作的12V100Ah电池机能对比如图1所。
      
      该图为本创造超高温正负极活性物质配方制作的电池与常规电池在-40℃条件下的放电曲线对比图。
      
      颠末过程检测,采纳本创造超高温正负极活性物质配方制作的电池,超高温条件下(-40℃),放电容量到达额定容量的50%以上[3]。
      
      (4)与其余厂也的机能对比本创造电池与制绯Ъ电池测试结果的对比见表2。
      
      3 结束语
      
      颠末过程采纳更纳计计划和采纳高温配方,高温阀控式铅酸蓄电池可实现在超高温条件下(-40℃),放电容量到达额定容量的50%以上。
      
      参考文献
      
      [1]朱松然.蓄电池手册[M].天津:天津出版社,1998.
      
      [2]张海林等.环境温度对阀控密封铅酸蓄电池的影响及应对措施.电力体低ㄑ,2007,V28,No178>2019-05-17.
      
      [3]胡水华等.阀控式铅酸蓄电池:CN201310160804.3
      
      作者简介
      
      张晓明,2005年毕业于郑州大学,获得物理化学电化学偏向硕士学位。从事化学镀行业6年,2011年至今就任于武汉长光电源有限公司,从事铅酸蓄电池研究工作。
      
      编辑:Harris
      
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