鉛酸電池的性能指標正確使用與維護方法

鉛酸電池的性能指標、正確使用與維護方法鉛酸電池，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，負極主要成分為鉛；充電狀態(tài)下，正負極的主要成分均為硫酸鉛。鉛酸蓄電池的主要性能指標（1）安全性能安全性能指標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、結構、工藝設計（比如安全閥失效）及應當禁止的不正確操作有關。（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：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標準，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。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°C條件下放電到能夠再次反復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。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。蓄電池的實際容量。蓄電池的實際容量反應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。國家標準規(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小時率標稱應該是10Ah，如果按照10小時率標稱就是12Ah?所以評價蓄電池的容量不僅僅要看蓄電池的標稱容量，還要看蓄電池的放電率。電動自行車蓄電池往往標稱為10Ah，同一個蓄電池也可以標12Ah和14Ah。再比如，14Ah的許電車也可以標為17Ah。還有一些蓄電池標為20Ah，蓄電池容量標稱值大了，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確的結果。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)生不良導體硫酸鉛以及電解液比重下降，故放電后務必馬上充電。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)亦無法恢復原狀，從而將縮短蓄電池的使用壽命。溫度的下降將導致電解液流動性變差，極板收縮，化學變化遲緩，蓄電池內(nèi)阻增加。從30°C開始，若溫度下降1°C,容量將下降1%左右，其內(nèi)阻也有所增大。所以在嚴寒地區(qū)，氣溫在一20°C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?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?shù)姆椒ú⒄_的使用充電設備，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)歷的重復充放電次數(shù)。蓄電池的壽命和容量成反比關系，循環(huán)壽命還與充放電條件密切相關，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，隨著使用的深入，蓄電池容量的衰減是不可避免的，當容量衰減到某規(guī)定值時，可以判定壽命終結。按照新制定的電動自行車蓄電池標準，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畑的用戶而言，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，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,放電時間應大于3h,時速為20畑，那么它的理論續(xù)行里程將達到50畑。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?50kmo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、板柵材料和結構等；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。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合就不牢，放電時生成硫酸鉛，充電時又恢復為二氧化鉛，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氧化鉛轉化為1mo1硫酸鉛時，體積增加95%。這樣反復收縮和膨脹，就會使二氧化鉛粒子之間的相互結合逐漸松弛，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，結合力破壞變緩，因此，放電深度越深，其循環(huán)壽命越短。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。溫度的影響。鉛酸蓄電池的壽命隨溫度升高而延長。在10°C?35°C之間，溫度每升高1°C,增加5?6個循環(huán)；在35°C?45°C之間，溫度每升高1°C,可延長壽命25個循環(huán)以上；溫度高于50°C，則因負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。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。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，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。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°C時的比重為標準，因此比重計上的讀數(shù)必須換算為20°C時的標準比重。比溫度變化1°c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,則可以下式換算標準溫度（20°C）時的比重S20。S20二St+0.0007（t-20） 式中：S20為換算到20°C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°C時比重為1.280,在10°C時變?yōu)?.287,30°C時變成1.273。（7） 蓄電池的額定電壓國家標準規(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)在一起而構成6.3V（標稱為6V的蓄電池），串聯(lián)6格就為12.6V（標稱為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,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原來的性能。所以，依放電電流的多少規(guī)定了相應的停止放電電壓,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,其開路電壓便恢復到和硫酸濃度相應的電壓。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、陽極板起化學作用，把化學能轉化成電能，同時在蓄電池內(nèi)部起導電作用。電解液的比重在標準溫度20°C下定位1.28。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備里，否則可能會使設備浦破裂。（4）將電池使用在醫(yī)護設備中時，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，且與充電器或負載連接無誤，否則會引起電池破裂、燃燒或電池損害，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損害。電池的正常操作范圍為：77.F（25°C）電池放電后（裝在設備中）：5.F到122.F（-15°C到50°C）充電后：32.F至到104.F(O°C到40°C)儲存中：5.F至到104.F(-15°C到40°C)（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，應定期檢查電池。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。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