双极群铅酸蓄电池性能研究

2012-07-04王志文李维俊梅魁主姜哲

船电技术 2012年1期

王志文李维俊梅魁主姜哲

(中国船舶重工集团公司第七一二研究所，武汉 430064)

0 引言

随着科技的发展，铅酸蓄电池的工艺结构、制造技术不断改进，性能也不断提高。特别是近年来电动车的兴起，极大地推动了作为动力电源的铅酸蓄电池的迅猛发展[1]。

一般情况下，一只额定电压为2V的铅酸蓄电池只有一个极群，本试验用铅酸蓄电池的不同之处在于其有两个极群。具体结构是，把一个大电池槽均分为两个小电池槽，槽中并联两个单独的极群，并联的两个极群在电池内部彼此连接（如图1）或不连接（如图2）。这种在一个电池槽中并联两个极群的铅酸蓄电池本文称为双极群铅酸蓄电池。本文主要讨论并联的两个单独极群内部连接或不连接对铅酸蓄电池容量、浮充电循环耐久性、过充电循环耐久性的影响[2-4]。

1 试验结果及讨论

试验用铅酸蓄电池额定电压2 V，额定容量200 Ah，两个单独的极群内部连接的铅酸蓄电池编号为L1、L2、L3，两个单独的极群内部不连接的铅酸蓄电池编号为B1、B2、B3，试验方法参照国标和企标[5-6]。

图1 极群连接

图2 极群不连接

1.1 容量试验结果及讨论

将完全充电的铅酸蓄电池在(25±5)℃环境中静置1～24 h后，分别以20 A（10 h率）和110 A（1 h率）的恒定电流连续放电，直至电池端电压降至相应的1.80 V和1.60 V的终止电压时停止试验，按公式（1）计算铅酸蓄电池容量如表1，其折线图如图3。

式中：Ce——换算为25℃时的容量（Ah）；

t ——放电开始至放电终止时的平均温度（℃）；

Ct——平均温度为t℃时的容量（Ah）；

k——温度系数，10 h率时，k=0.006；1h时，k=0.01。

表1 铅酸蓄电池容量

图3 1 h率和10 h率容量曲线

由1 h率和10 h率容量曲线可以看出内部连接的双极群铅酸蓄电池和内部不连接的初容量几乎没有差别。

1.2 过充电循环耐久性试验结果及讨论

经1 h率容量试验合格的铅酸蓄电池完全充电后在（25±5）℃的环境中以4 A的恒定电流连续充电30 d后，电池不经再充电进行1h率容量放电试验，计算25℃放电容量。当1 h率放电容量不低于额定容量（1 h率额定容量110 Ah）的80%时，电池完全充电后以4 A的恒定电流继续下一周30 d连续充电。当1 h率容量低于额定容量的80%时，完全充电后再进行一次1 h率容量放电试验验证，如果验证容量不低于额定容量80%，电池转入下一周30 d连续充电；如果验证容量仍低于额定容量的80%时，过充电循环耐久性试验结束，此30 d不计入过充电总数。八周过充电试验的1 h率容量结果如表2，折线图如图4。

图4 过充电后1 h率容量曲线

表2 八周过充电的l h率容量

由1 h率容量曲线可以看出内部连接的双极群铅酸蓄电池比不连接的容量下降的更快，寿命也更短，电池解剖后可知，这主要是由偏流引起的。内部连接的蓄电池两个极群的板栅腐蚀程度差别很小，而内部不连接的蓄电池两个极群的板栅腐蚀程度差别很大。

1.3 浮充电循环耐久性试验结果及讨论

经10 h率容量试验达到额定值的铅酸蓄电池完全充电后在（25±5）℃的环境中按以下方法进行连续放充循环。

图5 浮充电后10 h率容量曲线

a) 以40 A的恒定电流放电2 h；b) 以2.25 V每格的恒定电压（限流40A）充电22 h，经过50次这样的循环之后，电池不经再充电进行10 h率容量放电试验。当放电容量不低于额定容量（10 h率额定容量200 Ah）的80%时，电池经完全充电后进行下一周50次放充循环。当放电容量低于额定容量的80%时，再进行一次10 h率容量放电试验验证，如果验证结果不低于额定容量的80%时，则电池经完全充电后继续转人下一周50次放充循环；如果验证结果仍低于额定容量的80%时，则浮充电循环耐久试验终止，此50次循环不计人浮充电循环总数。六周的浮充电试验的10 h率容量结果如表3，其折线图如图5。

10 h率容量曲线反映的浮充电对寿命的影响的问题同过充电的一样，而电池解剖的结果也说明偏流是影响寿命的主要原因。