电池大营救

黄健昌

铅酸蓄电池是一个相对复杂的电化学体系，影响其寿命的原因较多，包括制造电池电极的材料、工艺、活性物质的组成和结构等，本文旨在从充电方法上探究影响铅酸蓄电池寿命的因素。

一、铅酸蓄电池的工作原理

铅酸蓄电池充放电的过程，简单来说，就是一种电化学反应的过程。其反应化学方程式为：

PbSO4+2H2O+PbSO4=PbO2+2H2SO4+Pb（充电反应）

PbO2+2H2SO4+Pb=PbSO4+2H2O+PbSO4 （放电反应）

在充电时，正极的硫酸铅被氧化生成氧化铅，负极的硫酸铅被还原生成铅。而放电过程正好相反，放电时，正极的氧化铅又被还原生成硫酸铅，负极的铅被氧化生成硫酸铅。

二、不同充电方法对铅酸蓄电池寿命的影响

1.恒流充电、恒流放电

恒流充电法是指在充电过程中，充电电流保持恒定不变的充电方法。

实验条件：选择静态端电压为13.38V、质量为4110g、5A放电时间≥135min、由湖南丰日电源电气股份有限公司生产的6-FM-24型蓄电池进行实验。

实验方法：用5A恒流充电3h，5A恒流放电2h，循环10周次后，电池质量为3970g，失水140g，单格电池失水23.3g，失水率为19%（计算方法：单格电池失水=电池原质量-试验后电池质量；单格电池失水率=单格电池失水质量÷单格电池原电解液质量）。

按上述方法充电至1h，电池端压为14.21V；充电至2h，电池端压>16V；充电至3h，电池端压达到16.17V。其充电特性曲线如图1所示。

由实验可知，电池的可接受电流随充电过程的进行而逐渐下降。充电后期，如果充电电流仍然很大，可能会使充电电池产生部分电解水，而产生的气体又会使析气量急剧增加。这不仅消耗电能，而且容易造成极板上活性物质脱落，影响蓄电池寿命。

2.恒压充电、恒流放电

恒压充电的特点是电路设计简单，能精确控制充电电压的大小。缺点是充电后期电流变小，会延长充电时间。如果电池深度放电，充电初期过大的电压会导致电流很大，从而产生很大热量，并且也会分解水、析出气体，造成电池失重而加速板栅腐蚀。

实验条件：取3只蓄电池，其静态端压A为13.40V，质量4010g；B为13.40V，质量4015g；C为13.40V，质量4055g。3只蓄电池串联，用5A恒流放电的时间≥135min，由湖南丰日电源电气股份有限公司生产的6-FM-24型蓄电池进行实验。

实验方法：用恒压45V限流5A充电3h，恒流5A 放电2h，循环11周次后对3只蓄电池称重：A电池质量4005g，B电池质量4010g，C电池质量4050g。按每只蓄电池失水5g，计算单格电池失水为0.83g，失水率为0.7%。其充电特性曲线如图2所示。

实验表明，当充电电压增高至15%时，蓄电池的寿命将缩短2/3。

由于单纯采用恒流或恒压充电对铅酸蓄电池的失水率、析气量和硫酸盐化都有较大影响，在实验中我们提出将充电过程分成不同的恒流阶段（如三阶段充电法包括：快速充电、补足充电、涓流充电）或分成不同的恒压阶段。

为此，我们用电动车36V充电器，恒压在44.5V，电流3A，当电池电压达到44.5V后，立即将充电电压降到41.3V，转入涓流充电。

三、实验总结

通过实验可知，恒流充电法在充电后期，若充电电流仍不变，会产生大量气泡；恒压充电法在充电开始时充电电流过大，正极板上活性物质体积收缩太快，影响活性物质的机械强度，充电后期电流又偏小，有可能使极板深处的硫酸铅不易还原，形成长期充电不足。

而改用将充电过程分成不同的恒流阶段或分成不同的恒压阶段，充入容量大，充电时间短，蓄电池出气率低，失水少，电池极板不易硫酸盐化，可大大延长蓄电池的使用寿命。