從有益于電池低溫放電性能的各個方面入手,在電池容量、重量等其他性能指標滿足要求的同時,盡可能提高電池⑷0℃低溫放電性能,延長電池使用壽命。本文研究的產品主要用于軍用車輛、極端低溫環境等領域的閥控式鉛酸蓄電池,采取了發明專利CN201310160804.3技術,電池在⑷0℃低溫5小時率容量到達常溫容量的50%以上,優于30%行業指標要求。

　　閥控式密封鉛酸蓄電池作為主電源或備用電源廣泛用于潛艇、坦克、計算機、通訊、太陽能電池等,在1些特殊使用領域或使用地區,對電池的低溫性能提出了更高的要求。比如低溫容量要求,⑷0℃低溫5小時率(終止電壓10.2V)容量不低于常溫容量的30%。而采取普通的鉛膏配方,⑷0℃低溫容量會降到常溫的30%左右,這樣產品合格率非常低。其緣由有溫度下降時電解液粘度增加,滲透能力減弱;電池內阻增大,內部電壓降增大。在這些因素作用下,電池放電容量減少。另外,在低溫環境條件使用,普通的閥控式鉛酸蓄電池負極活性物資隨溫度降落,充電接受能力迅速下降,會進1步下降電池的放電性能,致使電池的性能滿足不了低溫使用要求。

　　本文從利于電池低溫放電性能的各個方面入手,在電池容量、重量等其他性能指標滿足要求的同時,盡可能提高電池⑷0℃低溫放電性能,延長電池使用壽命。

　　1溫度對鉛酸蓄電池的影響

　　(1)蓄電池實際容量

　　溫度對鉛酸蓄電池的容量影響較大,隨著溫度的下降容量減少。

　　蓄電池的額定容量通常是在25℃環境溫度下和在指定的放電率情況下規定的。電池的最好工作溫度是25℃,當電池放電工作溫度不是25℃時,由于電化學的作用,實際容量應按式(1)換算成25℃基準溫度時的容量

　　式中:Ct為實測容量(Ah);

　　Ce為環境溫度在25℃時的標稱容量(Ah);

　　T為實際環境溫度(℃);

　　K為容量的溫度系數,10小時率容量實驗時

　　K=0.006/℃、3小時率容量實驗時K=0.008/℃、1小時率容量實驗時K=0.01/℃。從式(1)中可以看出,當環境溫度高于25℃時,蓄電池的實際釋放容量Ct大于設計額定容量Ce;而環境溫度低于25℃時,它的實際可釋放容量Ct低于設計額定容量Ce。從溫度系數K的取值還可看出,放電率越大,溫度對容量的影響也越大[1]。

　　(2)溫度與電池電解液性能的關系

　　電池容量隨溫度下降而減少,這與溫度對電解液粘度和內阻有嚴重影響密切相干。電解液溫度高時,分散速度增加、內阻下降,其電動勢也略有增加。因此,鉛酸蓄電池的容量及活性物資利用率隨溫度增加而增加。電解液溫度下降時,其粘度增大,離子運動遭到較大阻力,分散能力下降。在低溫下電解液的電阻增大,電化學反應阻力增加,結果致使電池容量降落。

　　(3)低溫對鉛酸蓄電池極板的影響

　　在低溫工作條件下,負極板上的海綿狀鉛極易變成小尺寸的晶粒,容易使小孔被凍結和梗塞,從而大大下降活性物資的利用率。假若在低溫卑劣情況下大電放逐電使用,負極活性物資中的小孔將會被阻塞得更嚴重,海綿狀鉛可能變成致密的PbSO4,使得電池可放出的電量大大下降。對正極板來講,其溫度系數為負值,因此在低溫下具有較高的電極電勢。從而在低溫情況下正極放電速率遠大于負極放電速率。這樣,在負極生成PbSO4層前,正極PbO2轉化為PbSO4的進程已結束,所以正極板在低溫下不生成致密的PbSO4晶粒。所以,溫度太低將會致使閥控式密封鉛酸蓄電池的容量降落[2]。

　　2低溫電池的開發

　　(1)低溫電池的開發方案

　　從有益于電池低溫放電性能的各個方面入手,在電池容量、重量等其他性能指標滿足要求的同時,盡可能提高電池在⑷0℃低溫時的放電性能,延長電池使用壽命。具體方案以下:

　　①從正極板入手,調劑Pb-Ca-Sn-Al合金成份,增加Sn含量到1.2%～1.5%,以增加板柵機械強度和耐腐蝕性。在合金中添加0.1%Ag,可以增加板柵耐蠕變能力,有益于改良電池的深循環放電循環性能。采取放射性板柵結構,將極耳向極板的中部移動,減薄極板厚度,增加極板片數,改良電池大電放逐電能力。

　　②為了延長電池壽命、提高低溫大電放逐電能力,采取高密度鉛膏配方,在鉛膏中適當添加導電劑。采取較大的裝配壓、內化成的方法,進1步提高電池使用壽命。正極板中導電添加劑的加入,可使極板電阻下降,電池低溫放電性能顯著提高;提高了正極活性物資的轉換效力,正極板更容易化透;保證了正極板的高孔率,更利于酸液向極板內部分散,提高了活性物資利用率;

　　③負極鉛膏中提高木素、腐植酸的添加比例,更有效避免了硫酸鉛鈍化層的構成,提高了電池低溫放電容量;

　　④負極鉛膏中活性炭的加入,保證了負極板的高孔率,更利于酸液向極板內部分散,提高了活性物資利用率;

　　⑤極群中增加正負極板片數,提高了極板真實表面積,保證了電池有較高的放電容量;

　　⑥選用高孔率、低內阻的AGM優良隔板,提高電解質中離子良好通過性,從而保證電池良好低溫性能;

　　⑦選用高純度、高固含量納米硅溶膠和內含Na2SO4添加劑稀H2SO4的混合膠體電解質,使得電解質成膠均勻、無分層,提高了電池過放電后充電能力,保證了電池使用壽命。

　　(2)低溫電池主要技術指標主要技術指標見表1。

　　(3)低溫電池與普通電池的性能對照低溫配方與普通配方制作的12V100Ah電池性能對照如圖1所示。

　　該圖為本發明超低溫正負極活性物資配方制作的電池與常規電池在⑷0℃條件下的放電曲線對照圖。

　　通過檢測,采取本發明超低溫正負極活性物資配方制作的電池,超低溫條件下(⑷0℃),放電容量到達額定容量的50%以上[3]。

　　(4)與其他廠家產品的性能對照本發明電池與不同廠家電池測試結果的對照見表2。

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