近年来,随着欧美等老牌电池生产企业巨大的成本压力及国际铅价的持续上涨,使得这些国际知名的公司都纷纷在中国建厂,或者干脆在中国购买电池进行贴牌销售。这种趋势在带给国内企业可观利润的同时,也因国内部分企业的产品质量问题给自身带来了毁灭性的打击。而国内部分企业电池产品质量与国外知名企业的显著差别,主要就是长光蓄电池使用寿命尤其是循环使用寿命达不到要求。
长光蓄电池的寿命终止多因容量不足,而对于蓄电池来说,其循环寿命更是其众多指标中的关键指标。对于阀控铅酸蓄电池,延长电池循环寿命的公认措施是铅膏配方中增加长效添加剂、采用高锡低钙合金、极板高温固化、提高装配压力等等。
但即使全部采取以上措施,生产出的电池寿命也不一定能达到国外电池寿命的水平。尤其是随着成本压力的增加,很多国内中小企业为了降低生产成本,提高电池的大电流放电性能,不断地降低电池的极板厚度和增加电解液的比重,这对于电池的整体性能,尤其是循环性能来说无疑是杀鸡取卵的方法。
本项目的研究重点即是在上述各项延长电池循环寿命的措施都采取的情况下,重点研究电池正负极板厚度、电解液比重和不同充电条件对电池初期容量、国标循环寿命和1h率100%DOD循环寿命的影响。
1 试验内容
针对以上研究内容,采用两种极板厚度的电池结构,配合4种电解液比重,制作12V、7Ah电池以进行各项性能试验。
1.1 电池制造
长光蓄电池制造采用3正4负(正极板厚度为3.6mm)、4正5负(正极板厚度为2.8mm)两种结构装配,铅膏配方为今星光公司长寿命铅膏配方,极板为槽化成工艺生产,电池装配后分别加1.27、1.29、1.31、1.33四种比重电解液,加酸量控制单体内有效酸量均相同。电池按照工艺初充电完成后测试电池重量和内阻,两种结构电池的重量分别约为2.60kg和2.45kg,内阻分别约为19mΩ和17mΩ。之后分别测试各类电池的初期容量和两种循环寿命,为清楚表示各类正交试验电池的特点和试验项目,各类电池正交试验情况如表1所示。
1.2 初期性能测试
表1中的各类电池制作完成后,分别测试各类电池20h和3C容量,作为电池初期容量进行比较考核。
1.3 国标循环寿命
电池经过初期容量测试合格后,按照小型阀控密封式铅酸蓄电池国家标准(标准代号为GB/T 196391.1-2005)5.18寿命试验方法测试表1中6类电池的寿命。
1.4 恒流限压(LV)寿命试验
根据各类电池的两项试验情况,采用不同的恒流限压充电方法测试表1中4类电池的1h率放电100%DOD循环寿命。
1.5 电池解剖分析
将上一试验步骤中寿命终止的电池解剖,采用化学方法分析正负极活性物质含量、负极硫酸铅含量以及酸比重等,并确定电池寿命终止的原因。
蓄电池的充电可分为定流充电、定压充电和快速充电三种不同的充电方法,应根据具体情况正确选择充电方法。
1、定电流充电
在充电过程中,充电电流保持一定的充电方法称为定流充电。充电电流的大小必须按容量最小的来选定,大小为C20的1/15-l/10。
定流充电有较大的适应性,可以任意选择和调整充电电流,因此可以对各种不同情况及状态的蓄电池充电。例如,新蓄电池的初充电,使用中的蓄电池补充充电,去硫充电等。定流充电的不足之处在于需要经常调节充电电流,充电时间长。
2、定电压充电
蓄电池在充电过程中,直流电压保持不变的充电方法称为定压充电。定压充电时,充电电流很大,充电开始之后4-5 h内蓄电池就可以获得本身容量的90%-95%,因而可以大大缩短充电时间。
定压充电的充电时间短,定压充电不能调整充电电流的大小,所以适应性较小上不能将蓄电地完全充足,故只适用于蓄电地补充充电。定压充电要求所有参与充电的蓄电池的电压完全相等。
3、快速充电
目前采用的快速充电方法有脉冲快速充电法和大电流递减充电法。
快速充电具有充电时间短、空气污染小、省电节能的优点,因此一般在蓄电池集中、充电频繁的场合或应急部门使用快速充电。但其输出容量较低,能量转换效率也较低,不能将蓄电池完全充足,且对蓄电池的寿命有不利的影响。因此,在正常情况下,应按蓄电池生产厂提供的规定电流值进行初充电或补充充电,在特殊情况下才采用快速充电。
UPS电源大部分都是运用的免保护铅酸蓄电池,这种铅酸蓄电池只需保护得当,运用寿命通常在10年左右。不过由于多方面的因素,UPS蓄电池的运用往往达不到其设计寿命。就拿当前市场上UPS/EPS电源运用的蓄电池来说,通常运用3-5年,蓄电池就要更换,有些客户保护不当,两年就要更换了。
如果您想让您的UPS蓄电池寿命更长,那么下面这个10个容易导致蓄电池损坏的因素你就要多加留心了,在运用的过程中尽量避免,您的蓄电池寿命就会更长。
UPS蓄电池损坏的10大因素:
一、受污物污染(例如:受到盐酸、海水、有机酸等污染)
二、UPS蓄电池充电时加上过大的电流,充电电流过大会冲爆蓄电池,形成蓄电池寿命大大的缩短。
三、电极板变形形成正极板与包极板互相接触,因此产生短路现象。
四、在极板上部及下部沉积有污物,引起短路。
五、过度放电,UPS电源的放电保护电路不正常,UPS电源负载过小,形成电池深度放电。
六、蓄电池长时间存放(在存放期间没有充过电),电池长期不用也会失效。
七、运用不合格的充电器充电,有些充电器没有限流装置,形成蓄电池损坏。
八、没有电解液,运用时间长了,电解液一年可以能够补充一次。
九、电解液比重太高
十、在高温条件下充电,由于现在的铅酸蓄电池技能不断提高,在运用的过程中,保护率也比较低。不过用户也千万不能因为其“免保护“的性质,而疏忽了管理。一些简单的检查与保护仍是有必要的,这样也才能更好的确保蓄电池的运用。