1鉛酸蓄電池使用壽命影響因素

鉛酸蓄電池使用壽命和維護(hù)成本是關(guān)系到電池的性能穩(wěn)定和使用成本的關(guān)鍵，優(yōu)良的設(shè)計和正確的維護(hù)可確保電池的使用壽命，影響電池使用壽命的因素：

（1）電池設(shè)計、制造工藝。鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計、正負(fù)極板結(jié)構(gòu)和材料、正負(fù)極板活性物質(zhì)、隔板材料、電解液密度等是影響鉛酸蓄電池使用壽命的內(nèi)在因素。

（2）充電過程。不當(dāng)充電是使電池短命的最重要原因，恰當(dāng)?shù)某潆妼τ诘玫阶顑?yōu)化的壽命至關(guān)重要。好在鉛酸蓄電池固有的物理化學(xué)特征使充電控制非常簡單。

目前常用的充電方法有：恒電流；恒電流，多步遞減電流；恒電壓；先恒流后恒壓；先恒壓后恒流；開始和最后恒流，中間恒壓；漸減電流充電；脈沖充電；快速充電等。要根據(jù)電池類型、電池設(shè)計、使用環(huán)境、允許的充電時間、充電的電池組（數(shù)）和充電設(shè)備等選擇合適的充電方法。電池被充電時，如果以高充電率充電，電池電壓會達(dá)到很高的值，導(dǎo)致過充電和析氣。故當(dāng)電池接近滿荷電時，充電電流應(yīng)該減小到合理的值。

（3）過放電。雖然有些大容量電池能放出大于額定容量的電量，但仍應(yīng)避免其過放電。當(dāng)電池電壓降到低于特定值將會使電解液密度降到很低的水平，這種很低的電解液密度對于電池的多孔結(jié)構(gòu)有害。電池壽命是電池放電深度的反比例直線函數(shù)。

（4）放電電流密度。隨著放電電流密度增加，電池的壽命降低。因為大電流密度會促使正極PbO2松散脫落。

（5）電解液水平和電解液的密度。電池中電解液維持一定的水平非常重要，因為電解液不僅用來導(dǎo)電，而且能將產(chǎn)生的熱量從極板轉(zhuǎn)移出來。如果電解液的水平低于極板的水平，裸露出來的極板區(qū)域就不再具有電化學(xué)活性，也會造成電池中局部熱量的聚集，導(dǎo)致極板變形，活性物質(zhì)脫落等，從而降低電池壽命。正常使用條件下，由于蒸發(fā)和充電時電解液中水分解為氫氣和氧氣而造成水的損失。但除非在特別炎熱和干旱條件下，否則如此損失的水只占很小的一部分。盡管如此，定期檢查水損耗仍非常重要，補水是鉛酸蓄電池主要維護(hù)成本。加入水后，必須檢查電解液的密度，以確保電解液密度處于正常范圍內(nèi)。同時應(yīng)避免加入過多的水，電解液水平過高會使電解液易于溢出而腐蝕托盤、造成地面短路和電池容量損失等。

對于開口的鉛酸蓄電池，要定期檢查電解液的密度，并調(diào)整到規(guī)定值。

（6）極板和電解液添加劑。鉛酸蓄電池正極活性物質(zhì)是PbO2、負(fù)極活性物質(zhì)是Pb，為了提高正、負(fù)極活性物質(zhì)利用率，提高鉛酸蓄電池性能，改變析氫、析氧過電位等，通常在正、負(fù)極板中加入一些添加劑。電解液的有效成分是H2SO4，有些添加劑也會提高電解液的導(dǎo)電能力、改變板柵的循環(huán)壽命、提高氧的析出電位或降低氫的析出電位、改變電池的自放電能力等。添加劑種類不同，功能各異，有些添加劑在改變電池性能的同時，會直接或間接對電池壽命產(chǎn)生影響。

（7）溫度。鉛酸蓄電池的壽命隨溫度升高而延長。

50°C以上的高溫會因負(fù)極硫化容量損失而降低了壽命。

因為溫度的升高，會使板柵的腐蝕速率、金屬零部件的溶解速率和自放電速率都隨之增大。溫度升高，電池的析氣電勢降低，電解反應(yīng)會消耗更多的充電電流。

高溫環(huán)境下循環(huán)使用的電池需充入更多的電量以抵消放出的容量和自放電損失。在浮充電條件下，溫度的升高，浮充電電流增加，會造成電池壽命縮短。生產(chǎn)時在負(fù)極中使用更多的膨脹劑等方法有助于提高電池在高溫下的性能。

（8）電池平衡。循環(huán)使用過程中，由很多單體電池串聯(lián)而成的電池組中的電池之間可能由于各種原因變得不平衡，電池組中存在性能差的電池限制了整組電池的充放電，影響了整組電池的性能。限制電池與電池組中其它電池相比具有更高的過充電，更多的水損耗，甚至嚴(yán)重時在使用中形成反電池，會嚴(yán)重影響電池組的使用壽命。均衡充電有利于電池組中的電池平衡。

（9）整潔度。保持電池清潔能將端子連接處、電池架的腐蝕降到最低，降低維修成本，延長電池壽命。落到電池上的灰塵，要及時用風(fēng)吹掉或用刷子刷掉，以免被潮氣潤濕而變成導(dǎo)體。溢到電池表面的電解液可用熱水或蘇打水溶液（4Kg水溶解1Kg蘇打）清洗，蘇打水洗過的區(qū)域應(yīng)用水徹底沖洗干凈。

2鉛酸蓄電池失效的模式

鉛酸蓄電池在使用初期，隨著使用時間的增加，其放電容量也增加，逐漸達(dá)到最大值；然后，隨著放電次數(shù)的增加，放電容量減少。電池在達(dá)到規(guī)定的使用期限時，對容量有一定的要求。牽引電池的容量不得低于80％；對于啟動電池，應(yīng)不低于70％。電動助力車電池標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定也為70％。

由于極板的種類、制造條件、使用方法有差異，導(dǎo)致蓄電池失效的原因各異。歸納起來，鉛酸蓄電池的失效有下述幾種情況。

（1）正極板的腐蝕變型。目前生產(chǎn)上使用的合金有三類：傳統(tǒng)的鉛銻合金、低銻或超低銻合金、鉛鈣系列。由合金鑄成的正極板柵，在蓄電池充電過程中會被氧化成硫酸鉛和二氧化鉛，最后導(dǎo)致喪失支撐活性物質(zhì)的作用而使電池失效；或者由于二氧化鉛腐蝕層的形成，使鉛合金產(chǎn)生應(yīng)力、板柵長大變形，這種變形超過4％時將使極板整體遭到破壞，活性物質(zhì)與板柵接觸不良而脫落，或形成短路。

（2）正極板活性物質(zhì)脫落、軟化。除板柵長大引起活性物質(zhì)脫落之外，隨著充放電反復(fù)進(jìn)行，二氧化鉛顆粒之間的結(jié)合也松弛，軟化，從板柵上脫落下來，導(dǎo)致蓄電池失效。

（3）不可逆硫酸鹽化。蓄電池過放電并且長期在放電狀態(tài)下貯存時，其負(fù)極將形成一種粗大的、難以接受充電的硫酸鉛結(jié)晶，此現(xiàn)象稱為不可逆硫酸鹽化。輕微的不可逆硫酸鹽化，尚可用一些方法使它恢復(fù)，嚴(yán)重時，則電極失效，充不進(jìn)電。

（4）容量過早的損失。當(dāng)?shù)弯R或鉛鈣為板柵合金時，在蓄電池使用初期（大約20個循環(huán)）出現(xiàn)容量突然下降的現(xiàn)象，使電池失效。

（5）熱失效。對于少維護(hù)電池，要求充電電壓不超過單格2.4V。在實際使用中，調(diào)壓裝置可能失控，充電電壓過高，從而充電電流過大，產(chǎn)生的熱將使電池電解液溫度升高，導(dǎo)致電池內(nèi)阻下降；內(nèi)阻的下降又加強了充電電流。電池的溫升和電流過大互相加強，使電池變形、開裂而失效。使用時應(yīng)對充電電壓過高、電池發(fā)熱的現(xiàn)象予以注意。鉛酸蓄電池的失效通常是許多因素綜合作用的結(jié)果。

3結(jié)語

自主設(shè)計制造的斜巷助行器安裝使用后，較好的適應(yīng)了井下運輸條件，運轉(zhuǎn)效果非常好。一方面方便了井下的作業(yè)人員通行，較好的解決了困擾井下礦工的交通問題，減少了體力消耗，創(chuàng)造了極大的社會效益。另一方面也為煤業(yè)公司的安全生產(chǎn)創(chuàng)造了良好的條件，確保了安全高效的生產(chǎn)；同時也減少了公司增加一套專門運輸工作人員的設(shè)備，為企業(yè)節(jié)約了幾十萬的資金。