詳細分析蓄電池達不到設計使用壽命的原因

詳細分析蓄電池達不到設計使用壽命的原因

    盡管今天鉛酸蓄電池在結構設計與使用原材料方面比過(guò)去有了很大的改進(jìn)，性能有了相當大的提高，許多設計和用料精良的免維護鉛酸蓄電池浮充使用的理論壽命為 15 ~ 20 年以上，但真正能在使用中達到如此壽命的電池恐怕是少之又少。拿汽車(chē)與摩托車(chē)廣泛使用的干荷電少維護起動(dòng)用鉛酸蓄電池來(lái)說(shuō)，設計使用壽命為 4 ~ 5 年以上，通過(guò)調查發(fā)現，很少能達到以上水平，大部份幾個(gè)月至一年就夭折了，究其原因,我們認為有以下幾點(diǎn)：

    1)充電設備的設計不夠完善，使用也不方便。

    2)鉛酸蓄電池放電后得不到及時(shí)的補充充電，特別是過(guò)放電對電池造成致命之傷。

    3)少數廠(chǎng)家的產(chǎn)品質(zhì)量低劣，以次充好。

    以上原因，我們認為第二、三點(diǎn)從技術(shù)上講是比較容易預防和做好的，唯第一點(diǎn)牽涉比較難以解決的技術(shù)問(wèn)題，下面著(zhù)重談?wù)勥@方面存在的問(wèn)題。

    2 蓄電池的充電技術(shù)要求

    廠(chǎng)家提供的鉛酸蓄電池保證使用壽命的技術(shù)指標是在環(huán)境溫度為 25℃ 下給出的。由于單體鉛酸蓄電池電壓具有溫度每上升 1℃ 下降約 4mv 的特性，那么一個(gè)由 6 個(gè)單體電池串聯(lián)組成的 12V 蓄電池，25℃ 時(shí)的浮充電壓為 13.5V ；當環(huán)境溫度降為 0℃ 時(shí)，浮充電壓應為 14.1V ；當環(huán)境溫度升至 40℃ 時(shí)，浮充電壓應為 13.14V 。同時(shí)鉛酸蓄電池還有一個(gè)特性，當環(huán)境溫度一定，充電電壓比要求的電壓高 100mv ，充電電流將增大數倍。因此，將導致電池的熱失控和過(guò)充損壞。當充電電壓比要求電壓低 100mv 時(shí)，又將使電池充電不足，也會(huì )導致電池損壞。另外鉛酸蓄電池的容量也和溫度有關(guān)，大約是溫度每降低 1℃ ，容量將下降 1 %，所以廠(chǎng)家要求鉛酸蓄電池的使用者在夏天電池放出額定容量的 50 %后，冬天放出 25 %后就應及時(shí)充電。

    顯然，日常使用中的鉛酸蓄電池不可能長(cháng)期處在 25℃ 的環(huán)境中，一日中尚有早、中、晚的溫差變化，更何況一年中還有春、夏、秋、冬四季更大的溫差，因此目前市面上普遍使用的各種晶閘管整流型、變壓器降壓整流型、以及一般的開(kāi)關(guān)穩壓電源型的鉛酸蓄電池充電器。以恒壓或恒流方式對電池進(jìn)行的充電，是無(wú)法達到鉛酸蓄電池補充充電所需要滿(mǎn)足的嚴格技術(shù)要求的�？v觀(guān)過(guò)去所采用的這些對鉛酸蓄電池充電的方法，以及根據這些方法開(kāi)發(fā)的鉛酸蓄電池充電器。我們不難看出，其技術(shù)是不夠完善的用這些產(chǎn)品給鉛酸蓄電池充電，勢必直接影響鉛酸蓄電池的使用壽命。同時(shí)這些充電器還存在著(zhù)工作電壓適應范圍窄、體積大、效率低、安全系數差等問(wèn)題。

    3 自然平衡充電器

    針對以上鉛酸蓄電池充電存在的普遍問(wèn)題，現以用獨特的方法和巧妙的設計，研究開(kāi)發(fā)出新的充電器產(chǎn)品，解決了鉛酸蓄電池充電存在的復雜技術(shù)問(wèn)題,通過(guò)多年實(shí)驗證實(shí)，大大提高了鉛酸蓄電池的使用壽命。

    現在簡(jiǎn)要介紹一下蓄電池充電新法 —— 自然平衡充電法。

    假設有二個(gè)電源EA 、EB ，當電源EA與電源EB處在同一環(huán)境溫度下，正極和正極相連接，負極與負極相連接，在它們所形成的閉合電路中。存在著(zhù)如下的關(guān)系，如果 EA 高出 EB ，EA 將向 EB 提供 EA - EB=ΔE 的電壓，同時(shí)將按 ΔE 的大小，提供一 Δi 電流向電源 EB 流通和灌注。當 EB 吸收 EA 提供的 Δi 電流，使 EB 上升到完全等于 EA 時(shí)(在蓄電池中表現為，蓄電池端電壓的上升和電荷存儲量的增加)，電源 EA 將停止向電源 EB 提供電，,也就是 EA=EB , ΔE=0 , Δi=0 。

    在上面描述中，我們把 EB 換成被充電的蓄電池，算出在不同放電深度與環(huán)境溫度下蓄電池對應的電壓。將 EA 精心設計成不同環(huán)境溫度下，能按蓄電池充電平衡需要，自動(dòng)調節輸出電壓和電流的電源，與之對應連接.完全理想化的情況下，電源 EA 能根據蓄電池在任一環(huán)境溫度下，能夠接受的電流,對電池進(jìn)行充電，電池充足電后，ΔE=0 、Δi=0 、 EA 電源將不再消耗功率。此后，EA 只隨環(huán)境溫度的變化，對被充蓄電池提供跟蹤平衡補償，由于蓄電池充電的整個(gè)過(guò)程完全是自動(dòng)完成的，所以我們稱(chēng)之為自然平衡法。

    此方法完全理想化的情況是：蓄電池在充足電后，EA 與被充電的蓄電池 EB 之間的電壓差 ΔE=0 ，自然也就 Δi=0 。由于 EA 無(wú)功率供給蓄電池( EB )，所以蓄電池電解液不可能產(chǎn)生沸騰，也不可能使蓄電池內電解液中的水分解，更不可能使蓄電池內的壓力和溫度升高，產(chǎn)生安全隱患。因此，該方法提供給蓄電池的是既不會(huì )使蓄電池過(guò)充電，也不會(huì )使蓄電池充電不足，而是更方便、更安全、更可靠的充電。

    從上面的分析中，我們不難看出，該方法特別適合免維護與少維護鉛酸蓄電池的維護性充電，更能適應那些間歇性放電使用的蓄電池日常維護充電，有利于提高蓄電池日常使用中的可靠性、提高蓄電池的使用壽命。

    影響鉛酸蓄電池使用壽命的原因不外乎兩個(gè)方面：

    1 )鉛酸蓄電池在環(huán)境溫度變化時(shí)對其充電設備有苛刻要求。由于過(guò)去的充電設備在設計上的缺陷，因此影響了蓄電池的正常使用壽命。
    2 )鉛酸蓄電池放電后，由于過(guò)去充電設備的使用不方便，致使用戶(hù)不能及時(shí)給電池補充電，其造成的傷害是使電池的壽命大為縮短。

    研究發(fā)現：電池充電過(guò)程對電池壽命影響最大，放電過(guò)程的影響較少。也就是說(shuō)，絕大多數的蓄電池不是用壞的，而是“充壞”的。由此可見(jiàn)，一個(gè)好的充電器對蓄電池的使用壽命具有舉足輕重的作用。