提高鉛酸蓄電池循環壽命的研究

2 試驗結果分析討論

2.1 電池初期性能試驗

電池制作完成后,對各類電池分別任意取3只,按照國標方法測試電池的20h率放電和3C放電,對3只電池的放電數據取平均值,如表2所示。

由表中數據可以看出:各類電池放電測試都能夠達到國家標準要求的20h率放電20h和3C放電7min的要求。但是,隨著極板變薄、電解液比重增加,不論是20h率容量還是3C容量,都呈增長趨勢,尤其是3C放電時間增加得更加明顯。

2.2 國標循環壽命

根據各類電池初期容量的測試情況,采用小型閥控鉛酸蓄電池國家標準中5.18條所規定的電池循環壽命測試方法,對3正4負極板結構的4種酸比重的電池和4正5負極板結構的1.29和1.31兩種酸比重的電池,各取2只進行循環壽命試驗。試驗數據見表3。

為了了解電解液比重和極板厚度等對電池循環壽命的影響，將表中數據分類后分別做出圖1(3正4負結構電池國標循環壽命隨電解液不同的影響)和圖2(不同極板厚度對電池循環壽命的影響)。

圖1 電解液密度對電池國標壽命的影響

圖2 不同極板厚度對電池國標循環壽命的影響

由表3、圖1和圖2可知,上述各類電池的國標循環壽命都大于標準的300次的要求。但是隨著電解液比重的增加和極板厚度的減薄,電池循環壽命呈明顯下降趨勢。

2.3 恒流限壓(LV)壽命試驗

根據上述各項試驗的情況,取3正4負極板結構,酸比重分別為1.29和1.31的A1B2和A1B3兩類電池進行1h率的100%DOD壽命試驗。充電方法為恒流限壓,恒流值為0.15C,限壓值分別為14.2V/只、14.5V/只和14.8V/只。每一類電池用各種充電方法測試3只電池,試驗結束后將3只電池的循環次數取平均值列于表4中。

由表4數據可以看出:對于電解液比重為1.29的電池來說，隨著充電限壓值的逐步增大，電池循環壽命逐步減小，采用14.2V/只的限壓值充電，循環壽命最長。而對于電解液比重為1.31的電池來說，則是采用14.5V/只限壓值充電的電池壽命最長，采用其他兩個限壓值充電的電池壽命明顯少得多。

2.4 電池解剖分析

將進行LV試驗的各組電池壽命終止后,各取有代表性的電池一只,解剖分析正負極活性物質含量、負極硫酸鉛含量和隔膜內電解液比重等,并初步確定電池失效原因。具體情況見表5。

對表5中的數據進行分析,并結合表4中的循環壽命數據可以得出結論:對于酸比重為1.29的電池循環壽命終止的原因主要是充電過程中正極活性物質泥化、正極板柵腐蝕和失水等,充電過程電池失水的同時也提高了電解液比重。而對于酸比重為1.31的電池,現象和趨勢基本相同,只是采用14.2V/只充電時易導致電池充電不足,出現負極硫酸鹽化現象。

3 結束語

通過對不同極板厚度、添加不同比重電解液的電池,進行初期容量、國標循環壽命和不同恒流限壓充電控制條件下的循環壽命試驗,以及對循環壽命終止電池的解剖分析,得出以下結論:電池極板越厚,電解液比重越低,電池的初期容量相對越低,尤其是大電流放電性能降低得更加明顯,但是電池的循環壽命則明顯延長。

對于電解液比重較大的電池,合理選擇恒流限壓充電的限壓值,能夠避免電池的負極硫酸鹽化和正極泥化,延長電池循環壽命。