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鉛酸電池充放電與容量關系圖
鉛酸電池充放電與容量關系圖
更新时间:2025-04-02 15:50:33

鉛酸蓄電池不耐用的原因,除了無镉化和電池減重,電池組的單體數量和充電器的儲電方法影響蓄電池的使用壽命。敬請參閱【鉛酸蓄電池充電方法嚴重影響循環次數】

蓄電池極闆無镉化後,硫酸鉛晶體容易變粗變大,硫化速度加快,使用壽命縮短

蓄電池減重後,重量輕極闆薄,内阻大容量低,溫升高容量下降快,使用壽命短

電池組由幾隻12V的電池串聯,真正的害群之馬是單體電池硫化:硫化單體儲電期和恒壓前期電壓上升量逐步減少,充電更加不足硫化速度更快;其它單體儲電期和和壓前期電壓上升量逐步增加,過度充電增加内阻上升更快

電池組串聯的單體數量越多,高電壓單體數量增加,低電壓單體的電壓下降越快,硫化速度加快,電池組壽命縮短

鉛酸蓄電池通常采用【恒流 恒壓 浮充】三段式智能充電:新電池單體電壓差别小,充放電次數增加,單體電壓差别逐步變大;最低電壓由14.55V逐步下降到小于14.45V,充電不足儲電少,内阻小溫升低放電多,充放電後PbSO4含量高,硫酸鉛晶體容易變粗變大硫化

【1】充放電過程物理參數

時間,電流 I ,電壓U,儲電位{電動勢}E,内阻R,溫升,析氣電壓Ux

電池組所有單體的充電時間和電流相同;儲電位和内阻差别引發電壓和溫升差别;電壓和溫升差别導緻儲電量和内阻上升速度差别

【2】熱量來源和溫升危害

充放電過程化學反應方程式

PbSO4 2H2O PbSO4==PbO2 2H2SO4 Pb

1)充電過程:U=E IR,電能轉化為化學能

儲電位E上升,H2SO4濃度上升,内阻上升

電壓上升到析氣電壓{常溫14.10V}析氣開始

析氣功耗大失水量多,H2SO4濃度高内阻大

能量損耗=内阻損耗 析氣功耗,轉化為熱能

溫升高的危害:溫度上升,内阻上升,儲電位下降,析氣電壓下降,充電多能耗大儲電少

2)放電過程:U=E-IR,化學能轉為電能

内阻損耗轉為熱能

溫升高的危害:溫度上升,儲電位下降,内阻上升,放電電壓下降快放電量少

【3】充放電過程能量轉換

充電量=放電量 充放電内阻損耗 析氣功耗

1)充電量=儲電量 析氣功耗 充電内阻損耗

功率P=IU=IE I²R,∫IUdt=充電量

∫IEdt=儲電量 析氣功耗,∫I²Rdt=内阻損耗

析氣功耗=∫I²(U-Ux)dt,常溫Ux=14.10V

儲電量=∫IEdt-析氣功耗=∫IUdt-能量損耗

能量損耗【内阻損耗 析氣功耗】轉化為熱能

2)放電量=儲電量-放電内阻損耗

功率P=IU=IE-I²R,∫IUdt=放電量

∫I²Rdt=内阻損耗轉化為熱能

鉛酸電池充放電與容量關系圖(鉛酸蓄電池充放電過程物理參數和相關名詞說明)1

【4】三段式智能充電說明

蓄電池采用【恒流 恒壓 浮充】三段式充電

新電池儲電位高内阻差别小,單體充電電壓差别小,最低14.55V,最高14.85V

随着充放電次數增加,單體電池的電壓差别逐步變大,最低小于14.45V充電不足,最高大于14.85V過度充電

1)恒流期單體充電電壓主動上升

恒流前期:儲電位低内阻小,溫升低内阻分壓上升慢,充電電壓上升慢

恒流後期:儲電位高内阻大,充電電壓大于14.10V,析氣功耗轉為熱能,溫升高内阻分壓上升快,充電電壓上升快

轉恒壓電壓:14.5V✖️單體數量

過度充電單體:失水多内阻大,内阻損耗∫I²Rdt大,溫升高内阻分壓上升快,電壓上升快率先進入析氣,溫升更高充電電壓上升更快,轉恒壓時電壓大于14.65V

充電不足單體:失水少内阻小,内阻損耗∫I²Rdt小,溫升低内阻分壓上升慢,充電電壓上升緩慢,轉恒壓時電壓小于14.45V

2)恒壓期單體充電電壓被動升降

能量損耗{内阻損耗 析氣功耗}正比于電流的平方,恒壓期電流下降發熱減少,溫度下降導緻儲電位上升内阻下降

過度充電單體:轉恒壓時儲電位比較高,内阻大溫升高;恒壓前期溫度下降快,儲電位上升多内阻分壓下降少,電壓上升量逐步增加;恒壓後期溫度繼續下降,儲電位上升少内阻分壓下降多,電壓平穩或者下降

充電不足單體:轉恒壓時儲電位低,内阻小溫升低;恒壓前期溫度下降少,儲電位上升少内阻分壓下降多,電壓上升量逐步減少;恒壓後期溫度變化少、儲電位和内阻分壓變化少,電壓平穩或者上升

【5】充電不足硫化 過度充電内阻大

蓄電池硫化:附着在極闆上的硫酸鉛晶體過多過密,逐步粗化堵塞極闆上的孔隙,活性物質和電解液被隔離開來,儲電能力下降

1)充電不足單體PbSO4含量高易硫化

充電電壓低于14.45V的單體電池,充電不足PbSO4的化學反應不充分,充電後吸附在極闆上的PbSO4含量多

充電不足單體:累計失水量少内阻小,電池發熱少溫升低,儲電位下降少内阻上升少,放電電壓高放電量多,放電後PbO2和Pb含量少,吸附在極闆上的PbSO4含量多

充放電後PbSO4含量高,蓄電池不工作時,硫酸鉛晶體容易變粗硫化,堵塞極闆上的間隙孔導緻儲電能力下降

2)過度充電單體累計失水多内阻大

充電電壓大于14.85V的單體電池,過度充電析氣功耗大析氣量多,累計失水多H2SO4濃度高内阻大,儲電量随内阻上升而下降

3)充電不足和過度充電狼狽為奸

一旦出現充電不足硫化單體,就會産生過度充電内阻大單體;電池組儲電位之和下降快,單體内阻和溫升差别大,恒壓期逐步延長

充電不足單體再充電電壓下降,恒壓期延長;過度充電單體再充電電壓上升,過度充電時間延長,過度充電增加内阻上升更快

過度充電單體内阻上升更快,再充電電壓上升更快;充電不足單體再充電電壓更低,充電更加不足硫化更快

【6】【轉燈無望】引發【熱失控】

充電不足單體儲電位下降多内阻上升少,過度充電單體儲電位下降正比于内阻上升

儲電位下降多,單體内阻和溫升差别大,恒壓期逐步延長發展到轉燈無望

轉燈無望電流上升到2.0A出現充電異常;異常繼續充電産生熱失控

1)恒壓期【轉燈無望】{以6020為例}

恒壓期電流 I ={73.5-ΣEi)/ΣRi

硫化單體:儲電位低,溫升低内阻小

内阻大單體:儲電位低,溫升高内阻更大

儲電位之和ΣEi低:恒壓前期上升慢,恒壓後期上升緩慢或者不再上升

{73.5-ΣEi}數‬值‬大‬:恒‬壓‬前‬期‬下降慢,恒壓後期下降緩慢或者不再下降

内阻之和ΣRi大‬:恒壓前期下降快,恒壓後期下降緩慢或者不再下降

充電電流 :恒壓後期不再下降或者反而上升,不再下降電流大于0.6A充電器不轉燈

2)【充電異常】繼續充電引發【熱失控】

充電不足硫化加深,過度充電内阻變大,儲電位之和逐步‬減少,轉燈無望電流逐步上升到2.0A出現充電異常

異常繼續充電引發熱失控,充鼓處于高溫高電壓高電流狀态下的過度充電單體

【7】充放電過程相關名詞

充電電壓U=E IR,充電量=∫IUdt

放電電壓U=E-IR;放電量=∫IUdt

内阻損耗=∫I²Rdt;析氣功耗=∫I²(U-Ux)dt

儲電量=∫IEdt-析氣功耗=充電量-能量損耗

能量損耗{内阻損耗 析氣功耗}轉化為熱能

溫度上升:内阻上升,儲電位和析氣電壓下降

溫升高的危害:充電時充電量多,能量損耗大儲電量少;放電時電壓下降快放電量少

【恒流 恒壓 浮充】三段式充電

恒流期電壓主動上升,恒壓期電壓被動升降

低電壓單體:恒流期和恒壓前器電壓上升量逐步減少,充電電壓逐步下降

高電壓單體:恒流期和恒壓前期電壓上升量逐步增加,充電電壓逐步上升

單體電池合理充電電壓:14.60V~14.80V

充電不足:充電電壓小于14.45V

過度充電:充電電壓大于14.85V

電池硫化:充電不足單體充放電後PbSO4含量高,附着在極闆上的硫酸鉛逐步增加,蓄電池不工作時硫酸鉛晶體逐步粗化,堵塞極闆上的孔隙,活性物質和電解液被隔離開來,蓄電池的儲電能力下降

電池内阻大:過度充電單體析氣功耗大,累計失水量多,H2SO4濃度高,内阻上升快

轉燈無望:充電不足與過度充電共存,儲電位之和下降快,單體内阻和溫升差别大,恒壓期電流下降逐步減慢發展到不可能下降到0.6A,充電時間逐步延長發展到不轉燈

充電異常:轉燈無望電流逐步上升到2.0A

熱失控:異常繼續充電充鼓過度充電單體

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