摘 要:为了进一步研究铅蓄电池组的过放电特征,特对几组新的6DZM10电池进行过放电实验:电动自行车用密封铅蓄电池5A恒电流放电至终止电压10.5V,静置0.5h,电池组电压出现回升,仍可继续放电。如此过放电数次,总计可使电池容量增加10%-19%。其总放电量相当于电池长时率放电容量。这种过放电可加剧板栅腐蚀,在板栅/活性物质界面产生高电阻层,并引起正极活性物质软化脱落,使电池放电容量迅速下降,促使电池早期失效。
关键词:铅蓄电池;电动自行车;过放电;失效
当前,市售电动自行车普遍采用由3个6DZM10密封铅蓄电池组成的电池组作为动力源。车上装有一个电压表,标有31.5V和28.8V两条红线,用于警告骑车人掌握蓄电池组使用状态:电池组电压达到第一根红线时报警,达到第二根红线时停止使用,进行充电。
然而,当蓄电池组放电到31.5V时,如果停止放电,则电压又会很快回升。绝大多数使用电动车的人对电池的这种特性并不了解,误认为蓄电池组还可继续放电,不必立即充电。其实这种过放电是导致蓄电池组使用寿命缩短的关键因素。
下面将介绍我们对密封铅蓄电池组的过放电特性的进一步研究结果,以求更有效地体现密封铅蓄电池组用于电动自行车的优越性。
1、试验部分
为了尽可能接近电动自行车用密封铅蓄电池组的实际使用情况,我们用3块6DZM10密封铅蓄电池串联组成蓄电池组,在25-30℃的室温下用5.0A连续放电至31.5V;停30min,又用5.0A连续放电至31.5V。如此反复继续下去,直到蓄电池组用5.0A放电时电压在1min内立即下降到31.5V为止。
放完电的电池立即用市售电动自行车普遍采用的充电器进行充电。然后再进行第2周期的上述试验。
试验所用电池虽然不同,得到的放电容量和过放电时间也不同,但它们的规律性却是一致的。表1列出的是其中有代表性的6DZM10电池的试验数据。
2、试验结果和讨论
2.1 6DZM10电池的过放电试验数据
表1列出了一组新的6DZM10电池在第1周期内的过放电试验数据。此后进行的第2-6周期内的过放电试验结果与此类似。差别之处将在表2和表3中体现出来。
2.2 过放电量及其影响因素
由表1数据可以看出,电池组第1次用5.0A连续放电至31.5V要经历138.5min,放出电量11.54Ah。中停30min后,开路电压可回升至34.7V,然后可继续用5.0A连续放电7.1min,电压降到31.5V。如此继续下去,每次放电容量逐步减少。总过放电时间达到21.5min,过放电容量达到2.09Ah,占正常放电容量的18.1%。试验中观察到不同厂家的6DZM10电池过放电容量在10%-19%之间。
第1次放电容量和过放电容量之和达到13.63Ah,根据对不同放电率得到的电池放电容量可知,13.63Ah正是该型电池10h率放电容量。它相当于用5.0A连续放电至终止电压后继续用小电流放电所放出的容量总和。
6DZM10电池是贫液式阀控密封铅蓄电池。该型电池用大或中等电流放电时,放电容量会受到活性物质中添加的导电剂、活性物质的孔率、电解液的密度以及板栅结构等因素的影响;然而用小电流进行深度放电时,电解液中的H2SO4含量就是影响电池放电容量的主要因素了。
理论计算得出,铅蓄电池放出11.5Ah和13.6Ah电量需要消耗H2SO4分别为42.2g和49.8g。在6DZM10电池中每单格加1.33g/mL的电解液100mL,其中含H2SO4为57.5g,因而在电池首次放电到31.5V时已消耗电解液中的H2SO4为42.2÷57.5=73.4%,那么经过8次过放电后,电解液中的H2S04利用率已达49.8÷57.5=86.6%。如果考虑到电池在充电过程中会有一部分H2S04随酸雾逸出,那么H2S04利用率将会更高。要知道,贫液式设计的阀控密封铅蓄电池活性物质(Pb和Pb02)是其主要成分)利用率只有35%-40%。很显然,6DZM10电池中的加酸量应当是影响电池过放电量的关键因素。