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低温阀控式密封铅酸蓄电池的研究

2019-03-07   |  文章地址:龙8国际科技

从无益于电池低温放电机能的各个方面入手,在电池容量、分量等其他机能目标满足要求的同时,尽量提高电池-40℃低温放电机能,耽搁电池使用寿命。本文研究的产物次要用于军用车辆、极端低温环境等范畴的阀控式铅酸蓄电池,采用了发觉专利CN201310160804.3技能,电池在-40℃低温5小时率容量达到常温容量的50%以上,优于30%行业目标要求。

 

阀控式密封铅酸蓄电池作为主电源或备用电源遍及用于潜艇、坦克、算计机、通信、太阳能电池等,在一些特殊使用范畴或使用地域,对电池的低温机能提出了更高的要求。比如低温容量要求,-40℃低温5小时率(终止电压10.2V)容量不低于常温容量的30%。而采用通俗的铅膏配方,-40℃低温容量会降到常温的30%摆布,多么产物合格率很是低。其缘由有温度降低时电解液粘度添加,渗入才能减弱;电池内阻增大,内部电压降增大。在这些要素传染感动下,电池放电容量削减。别的,在低温环境前提使用,通俗的阀控式铅酸蓄电池负极活性物质随温度下降,充电接管才能火速降低,会进一步降低电池的放电机能,导致电池的机能满足不了低温使用要求。
  
  本文从利于电池低温放电机能的各个方面入手,在电池容量、分量等其他机能目标满足要求的同时,尽量提高电池-40℃低温放电机能,耽搁电池使用寿命。
  
  1 温度对铅酸蓄电池的影响
  
  (1)蓄电池现实容量
  
  温度对铅酸蓄电池的容量影响较大,跟着温度的降低容量削减。
  
  蓄电池的额定容量凡是是在25℃环境温度下以及在指定的放电率环境下规定的。电池的最佳工作温度是25℃,当电池放电工作温度不是25℃时,由于电化学的传染感动,现实容量应按式(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为现实环境温度(℃);
  
  K为容量的温度系数,10小时率容量测验考试时
  
  K=0.006/℃、3小时率容量测验考试时K=0.008/℃、1小时率容量测验考试时K=0.01/℃。从式(1)中能够看出,当环境温度高于25℃时,蓄电池的现实释放容量Ct大于设想额定容量Ce;而环境温度低于25℃时,它的现实可释放容量Ct低于设想额定容量Ce。从温度系数K的取值又一次可看出,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干系
  
  电池容量随温度降低而削减,这与温度对电解液粘度和内阻有严峻影响亲近相关。电解液温度高时,扩散速度添加、内阻降低,其电动势也略有添加。因而,铅酸蓄电池的容量及活性物质把持率随温度添加而添加。电解液温度降低时,其粘度增大,离子活动遭到较大阻力,扩散才能降低。在低温下电解液的电阻增大,电化学反映阻力添加,成果导致电池容量下降。
  
  (3)低温对铅酸蓄电池极板的影响
  
  在低温工作前提下,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,从而大大降低活性物质的把持率。假若在低温恶劣环境下大电流放电使用,负极活性物质中的小孔将会被堵塞得更严峻,海绵状铅可能变为致密的PbSO4,使得电池可放出的电量大大降低。对于正极板来说,其温度系数为负值,因而在低温下具有较高的电极电势。从而在低温环境下正极放电速度弘远于负极放电速度。多么,在负极生成PbSO4层前,正极PbO2转化为PbSO4的过程曾经结束,所以正极板在低温下不生成致密的PbSO4晶粒。所以,温渡过低将会导致阀控式密封铅酸蓄电池的容量下降[2]。
  
  2 低温电池的斥地
  
  (1)低温电池的斥地方案
  
  从无益于电池低温放电机能的各个方面入手,在电池容量、分量等其他机能目标满足要求的同时,尽量提高电池在-40℃低温时的放电机能,耽搁电池使用寿命。具体方案如下:
  
  ①从正极板入手,调整Pb-Ca-Sn-Al合金成分,添加Sn含量到1.2%~1.5%,以添加板栅机械强度和耐侵蚀性。在合金中添加0.1%Ag,能够添加板栅耐蠕变才能,无益于改善电池的深轮回放电轮回机能。采用放射性板栅布局,将极耳向极板的中部挪动,减薄极板厚度,添加极板片数,改善电池大电流放电才能。
  
  ②为了耽搁电池寿命、提凹凸温大电流放电才能,采用高密度铅膏配方,在铅膏中适量添加导电剂。采用较大的拆卸压、内化成的方式,进一步提高电池使用寿命。正极板中导电添加剂的插手,能够使极板电阻降低,电池低温放电机能显著提高;提高了正极活性物质的转换效率,正极板更容易化透;包管了正极板的高孔率,更利于酸液向极板内部扩散,提高了活性物质把持率;
  
  ③负极铅膏中提高木素、腐植酸的添加比例,更无效避免了硫酸铅钝化层的构成,提高了电池低温放电容量;
  
  ④负极铅膏中活性炭的插手,包管了负极板的高孔率,更利于酸液向极板内部扩散,提高了活性物质把持率;
  
  ⑤极群中添加正负极板片数,提高了极板实在概况积,包管了电池有较高的放电容量;
  
  ⑥选用高孔率、低内阻的AGM优良隔板,提高电解质中离子优良经由性,从而包管电池优良低温机能;
  
  ⑦选用高纯度、高固含量纳米硅溶胶和内含Na2SO4添加剂稀H2SO4的夹杂胶体电解质,使得电解质成胶平均、无分层,提高了电池过放电后充电才能,包管了电池使用寿命。
  
  (2)低温电池次要技能目标次要技能目标见表1。
  
  (3)低温电池与通俗电池的机能对比低温配方与通俗配方制造的12V100Ah电池机能对比如图1所示。
  
  该图为本发觉超低温正负极活性物质配方制造的电池与常规电池在-40℃前提下的放电曲线对比图。
  
  经由检测,采用本发觉超低温正负极活性物质配方制造的电池,超低温前提下(-40℃),放电容量达到额定容量的50%以上[3]。
  
  (4)与其他厂家产物的机能对比本发觉电池与不合厂家电池测试成果的对比见表2。
  
  3 结束语
  
  经由采用更改设想方案和采用低温配方,低温阀控式铅酸蓄电池可实此刻超低温前提下(-40℃),放电容量达到额定容量的50%以上。
  
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