【转贴】低温状态下铅酸蓄电池的工作状态及其对策(一)

abt-bj

在严寒的冬季，很多铅酸蓄电池的用户分别提出要求，希望了解铅酸蓄电池低温状态下的各种工作状态。本文摘录了徐曼珍的文章，供网友参考。本文就低温铅酸蓄电池的影响和对策提出看法。
一、低温状态下电池的工作状态
1、温度对铅酸蓄电池极化的影响
在铅酸蓄电池充放电过程，存在电化学极化和浓差极化，两种极化作用，参数用交换电流密度i0和工作电流id来表征。若i0小，则浓差极化作用大；又若i小，则电化学极化作用大。
正极交换电流密度i0约为3.2×10（－4）A/cm2,负极交换电流密度约为5×10（－6）A/cm2。所以电池工作电流密度i若小于交换电流密度i0，电池的电化学极化影响会增大，尤其严重的是负极板的电化学会更严重。倘若电池工作电流较大，达到id＞i0，电池中浓差极化严重，则大电流充放电受浓差极化的影响。
试验表明，铅酸蓄电池工作温度降至0℃以下充电，在充电初始负极板会发生严重的浓差极化，使电池充电接受能力被限制。
2、温度对电池容量的影响
同容量系列电池，以相同的放电速率，在一定环境温度范围内放电时，使容量随温度升高而增加，随温度降低而减少，其原因有有以下几点：
a. 电池电动势与工作温度有关
电池电动势是环境温度t的函数，而电动势温度系数为正值。所以，在较高的工作温度下放电，可以获得较大的电量。
b. 低温对负极活性物质利用率的影响
通常，电池在低温状态下放电，负极活性物质利用率极低。如阀控密封蓄电池在－10℃环境温度下放电时，负极板容量仅达35%额定容量。
在低温工作条件下，负极板海绵铅极易变成小尺寸的晶粒，且小孔又易被冻结和堵塞，从而减少了活性物质利用率。假若海绵状状可能变成致密的硫酸铅层，使电池中止放电。这种现象成为钝化。
电池在放电过程，两级活性物质逐渐形成硫酸铅，这种硫酸铅随放电时间增加而逐步向电极深处扩展，从而活性物质中的微孔变窄，同时电极区至反映区距离增大，又使扩散速度变小。这样部分小孔被堵塞，被堵塞的小孔内部电解液很快变稀，所以在低温下这种小孔发生冻结。温度越低，小孔堵塞现象加剧，导致活性物质利用率降低。
c. 温度对正极活性物质利用率的影响
阀控式密封铅酸蓄电池在－10℃环境温度下放电，正极活性物质的容量可达75％，说明其活性物质的利用率高于负极板。依据试验得出，正极板温度系数的容量为负值，使其在低温下具有较高的电极电势，因而在低温下正极放电率大于负极。这样在负极生成致密层硫酸铅之前，正极的氧化铅转化为硫酸铅的过程便已结束。所以正极的低温下不生成细密小尺寸硫酸铅晶粒。换言职，即使在恶劣的条件下放电，也不发生“钝化”现象。
d. 高温对电池容量的影响
在环境温度10～45℃范围内，铅蓄电池容量随温度升高而增加，如阀控密封铅酸蓄电池在40℃下放电电量，比25℃下放电的电量大10％～15％。因为在较高温度条件下放电，电解液粘度降低，从而减小了浓差极化的影响。同时电池电动势也升高，在两者综合影响下，使电池发电量增加。
若环境温度40℃～45℃条件下放电，则电池容量明显减小。因为正极活性物质β氧化铅到达极限破坏温度，即结构遭到破坏，变为大孔的孔洞相分割的粒子集合体。这种物质若放电转变为硫酸铅，其颗粒间形成电气绝缘。所以电池容量反而减小。
e. 环境温度和电池容量的关系的计算式
依据我国标准，阀控式密封铅酸蓄电池放电时，若温度不是标准温度（25℃），则需将实测电量换算成标准的实际电量，Ce，即
Ce=Cr/[1+K(t-25)]
式中：C r——非标准温度下电池放电量；
        t——放电的环境温度；
        K——温度系数，10小时率容量试验时K=0.006/℃，3小时率容量试验时K=0.008/℃，2小时率容量试验时K=0.0085/℃，1小时率容量试验时K=0.01/℃。
例如：一个标称10AH的电池，以2小时率放电，在不同的环境温度条件下按照1式计算，电池容量如表1。
表1 在不同温度下电池的容量
温度（℃） -25       －20       －15      －10 －5       0         5
容量(Ah)5.756.186.67.037.457.888.3
      
           10        15         20         25        30         35         40
8.739.159.581010.4310.8511.28
实测电池容量，在－10℃条件下接近于准确，在－10℃以下时，容量下降比表1的数值还要低。
3、温度对电池内阻的影响
在0℃～30℃环境温度下放电，电池的内阻随温度升高而降低，反之电池温度降低时，电池的内阻逐渐增大，电池内阻与温度呈直线变化关系。所以电池放电工作温度在0℃～30℃范围电解液的导电性好，同时电解液中氢离子和硫酸根离子向活性物质扩散速度也较高，不仅仅改善了浓差极化影响，又使电极反应速度提高，进一步改善了电化学极化的影响，所以蓄电池放电量增多。
当环境温度降至0℃以下，温度每降低10℃，内阻约增大15％左右，因为硫酸溶液粘度变大，所以增大了硫酸溶液比电阻，而加重了电极极化影响。蓄电池容量会明显减小。
4、温度对充放电的影响
反复进行放电和低压恒压充电时循环，初期由于电池存在热传导，所以温度并不高，若反复地进行充放电循环，电解液温度会十分高。
倘若在低温下充电，扩散电流密度明显减小，而交换电流密度减小不多，所以浓差极化加剧，则引起充电效率的降低。另一方面上次放电的硫酸铅在低温下的饱和度，又使电池充放电反应阻力增加，因而进一步降低了充电效率。
倘若电池在10℃以上的环境温度下充电，极化作用明显减小，硫酸铅溶解速率和溶解度都可提高，加之在较高温度下氧扩散速率也增大，在这些在综合因素影响下使电池充放电效率提高。
由于低温下的充电能力是与充电前电池状态有关。试验表明，如在－18℃下要获得最高的充电效率，要求上次放电做到：
（1）低温快速放电。
（2）放电到充电之间的开路存放温度越低越好。
在这种条件下生成的硫酸铅颗粒最小，而且又来不及重新结晶长大，所以一旦被充电时，硫酸铅具有较大的溶解速率。

乾坤维修

那冬天修复电池效果也不好对吗

abt-bj

低温电池工作状态问答
1、问：最近发现，对新电池检测容量分别为82％，82％，78％。为什么新电池容量就低于标称容量的100％？
答：我估计是与测试温度有关。
标称10Ah的电池，在不同温度下的容量如下：
温度（℃）
－25
－20
－15
－10
－5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
容量(Ah)5.756.186.67.037.457.888.38.739.159.581010.4310.8511.28
估计您测试电池的环境温度为0～5℃之间。所以测试电池发生容量下降。如果符合上表的参数，就是正常的。
不仅仅对新电池要这样测量，对修复电池也应该按照这个比例来折算。
2、问：10组电池容量检测基本上都在标称容量的80％～90％之间，这批电池是否合格？
答：同上，应该按照测试环境的温度折合25℃条件下的电池容量。
3、问：电池一起步电池容量指示表就先灭了一个灯，是否正常？
答：冬季电池内的硫酸粘度加大，浓差极化严重，电池电压反映下降多。
4、问：2组电池容量对比，一组电池停车的时候电量表指示是100％，起步的时候是75％，行驶的时候返回到80％；另外一组电池停车的时候指示是100％，起步时下降到85％，行驶时到90％。是否是后一组电池比较好？
答：未必。如果一些好的电池。硫酸比重不高，会产生这种情况的。以国内最优秀的沈阳松下电池就是初始容量不大的电池，但是其寿命相对比较长。所以不能够按照这个标准来判断。反之，硫酸比重大，电池容量反映好，但是寿命受到影响。
5、问：新电池容量测试仅仅为标称容量的80％，在简易型车上续行30公里是否正常？
答：在0℃～5℃条件下，电池容量下降到标称容量的80%左右是正常的。如果不考虑车在低温状态的损耗也会增加，那么标准续行能力为40公里～45公里的80％，为32公里～36公里，如果考虑到车润滑系统功能下降，那么续行能力为30公里，应该是正常的。

abt-bj

[这个贴子最后由abt-bj在 2004/12/30 05:14pm 第 1 次编辑]

冬季修复电池的时间会增加。无论修复要求还是修复以后电池的容量应该按照环境温度来折算25℃条件下的电池容量，以此来判断电池修复的前后状态。

刘猛

我又学了一手

bugdong

好贴,普及基本知识.

wintersun

可是客户不管这么多,送来修复就得比送来时好用,他们不管温度影响,再怎样解释也没有用,老实做人还不行.

xxzhou

给他加热,然后让他马上测试骑行效果