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    雙極群鉛酸蓄電池性能研究

    2012-07-04 02:46:10王志文李維俊梅魁主姜哲
    船電技術(shù) 2012年1期
    關(guān)鍵詞:酸蓄電池雙極耐久性

    王志文 李維俊 梅魁主 姜哲

    (中國船舶重工集團公司第七一二研究所,武漢 430064)

    0 引言

    隨著科技的發(fā)展,鉛酸蓄電池的工藝結(jié)構(gòu)、制造技術(shù)不斷改進,性能也不斷提高。特別是近年來電動車的興起,極大地推動了作為動力電源的鉛酸蓄電池的迅猛發(fā)展[1]。

    一般情況下,一只額定電壓為2V的鉛酸蓄電池只有一個極群,本試驗用鉛酸蓄電池的不同之處在于其有兩個極群。具體結(jié)構(gòu)是,把一個大電池槽均分為兩個小電池槽,槽中并聯(lián)兩個單獨的極群,并聯(lián)的兩個極群在電池內(nèi)部彼此連接(如圖1)或不連接(如圖2)。這種在一個電池槽中并聯(lián)兩個極群的鉛酸蓄電池本文稱為雙極群鉛酸蓄電池。本文主要討論并聯(lián)的兩個單獨極群內(nèi)部連接或不連接對鉛酸蓄電池容量、浮充電循環(huán)耐久性、過充電循環(huán)耐久性的影響[2-4]。

    1 試驗結(jié)果及討論

    試驗用鉛酸蓄電池額定電壓2 V,額定容量200 Ah,兩個單獨的極群內(nèi)部連接的鉛酸蓄電池編號為L1、L2、L3,兩個單獨的極群內(nèi)部不連接的鉛酸蓄電池編號為B1、B2、B3,試驗方法參照國標(biāo)和企標(biāo)[5-6]。

    圖1 極群連接

    圖2 極群不連接

    1.1 容量試驗結(jié)果及討論

    將完全充電的鉛酸蓄電池在(25±5)℃環(huán)境中靜置1~24 h后,分別以20 A(10 h率)和110 A(1 h率)的恒定電流連續(xù)放電,直至電池端電壓降至相應(yīng)的1.80 V和1.60 V的終止電壓時停止試驗,按公式(1)計算鉛酸蓄電池容量如表1,其折線圖如圖3。

    式中:Ce——換算為25℃時的容量(Ah);

    t ——放電開始至放電終止時的平均溫度(℃);

    Ct——平均溫度為t℃時的容量(Ah);

    k——溫度系數(shù),10 h率時,k=0.006;1h時,k=0.01。

    表1 鉛酸蓄電池容量

    圖3 1 h率和10 h率容量曲線

    由1 h率和10 h率容量曲線可以看出內(nèi)部連接的雙極群鉛酸蓄電池和內(nèi)部不連接的初容量幾乎沒有差別。

    1.2 過充電循環(huán)耐久性試驗結(jié)果及討論

    經(jīng)1 h率容量試驗合格的鉛酸蓄電池完全充電后在(25±5)℃的環(huán)境中以4 A的恒定電流連續(xù)充電30 d后,電池不經(jīng)再充電進行1h率容量放電試驗,計算25℃放電容量。當(dāng)1 h率放電容量不低于額定容量(1 h率額定容量110 Ah)的80%時,電池完全充電后以4 A的恒定電流繼續(xù)下一周30 d連續(xù)充電。當(dāng)1 h率容量低于額定容量的80%時,完全充電后再進行一次1 h率容量放電試驗驗證,如果驗證容量不低于額定容量80%,電池轉(zhuǎn)入下一周30 d連續(xù)充電;如果驗證容量仍低于額定容量的80%時,過充電循環(huán)耐久性試驗結(jié)束,此30 d不計入過充電總數(shù)。八周過充電試驗的1 h率容量結(jié)果如表2,折線圖如圖4。

    圖4 過充電后1 h率容量曲線

    表2 八周過充電的l h率容量

    由1 h率容量曲線可以看出內(nèi)部連接的雙極群鉛酸蓄電池比不連接的容量下降的更快,壽命也更短,電池解剖后可知,這主要是由偏流引起的。內(nèi)部連接的蓄電池兩個極群的板柵腐蝕程度差別很小,而內(nèi)部不連接的蓄電池兩個極群的板柵腐蝕程度差別很大。

    1.3 浮充電循環(huán)耐久性試驗結(jié)果及討論

    經(jīng)10 h率容量試驗達到額定值的鉛酸蓄電池完全充電后在(25±5)℃的環(huán)境中按以下方法進行連續(xù)放充循環(huán)。

    圖5 浮充電后10 h率容量曲線

    a) 以40 A的恒定電流放電2 h;b) 以2.25 V每格的恒定電壓(限流40A)充電22 h,經(jīng)過50次這樣的循環(huán)之后,電池不經(jīng)再充電進行10 h率容量放電試驗。當(dāng)放電容量不低于額定容量(10 h率額定容量200 Ah)的80%時,電池經(jīng)完全充電后進行下一周50次放充循環(huán)。當(dāng)放電容量低于額定容量的80%時,再進行一次10 h率容量放電試驗驗證,如果驗證結(jié)果不低于額定容量的80%時,則電池經(jīng)完全充電后繼續(xù)轉(zhuǎn)人下一周50次放充循環(huán);如果驗證結(jié)果仍低于額定容量的80%時,則浮充電循環(huán)耐久試驗終止,此50次循環(huán)不計人浮充電循環(huán)總數(shù)。六周的浮充電試驗的10 h率容量結(jié)果如表3,其折線圖如圖5。

    10 h率容量曲線反映的浮充電對壽命的影響的問題同過充電的一樣,而電池解剖的結(jié)果也說明偏流是影響壽命的主要原因。

    2 小結(jié)

    本試驗的結(jié)果說明,在雙極群以至于多極群鉛酸蓄電池中,并聯(lián)的單獨極群內(nèi)部連接能在一定程度上遏制偏流,從而能延長鉛酸蓄電池的使用壽命,提高電池的穩(wěn)定性。

    同時我們也可以通過試驗驗證,在端電壓的均衡性、循環(huán)耐久能力、充電接受能力等方面,內(nèi)部連接的效果也優(yōu)于內(nèi)部不連接的。

    表3 六周浮充電的10 h率容量

    [1]廖金華, 李建黎. 鉛酸蓄電池充電技術(shù)綜述[J]. 蓄電池, 2010,(3): 132~135.

    [2]孫成. 汽車用雙聯(lián)鉛酸蓄電池發(fā)展概況[J]. 電池,2003,(5): 328~329.

    [3]伊?xí)圆? 鉛酸蓄電池制造與過程控制[J]. 286~337.

    [4]劉廣林. 鉛酸蓄電池工藝學(xué)概論[J]. 146~350.

    [5]伊?xí)圆? 熊蘭英, 曹水煥等. 固定型閥控密封式鉛酸蓄電池. 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn), GB/T 19638.2—2005: 10~12.

    [6]王志文, 李維俊, 梅魁主等. 閥控式密封鉛酸蓄電池. 湖北長海新能源科技有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),Q/ZGN J 001—2011: 12~17.

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