《鉛酸蓄電池高溫浮充耐久性試驗研究》1600字

鉛酸蓄電池高溫浮充耐久性試驗研究綜述1.1高溫浮充耐久性實驗原理鉛酸蓄電池微電流浮充運行于一定溫度下，發(fā)生活化能小幅度變化的化學反應，氣相、液相和復相催化反應并存，符合阿倫尼烏斯經(jīng)驗公式： 2.1式中：T為熱力學溫度水平，K；Ea為T溫度對應的實驗活化能（溫度小幅波動時，可視為與溫度無關(guān)的常數(shù)），J·mol-1；Z為頻率因子，僅與反應本性相關(guān)，與K具有相同的量綱；R為理想氣體常數(shù)，恒為8.314J·K-1·mol-1；K為溫度T時的化學反應速率常數(shù)，與壽命L(反應時長)呈反比，即KL為常數(shù)。 室溫TC（20℃~25℃，即291.15K~298.15K）下確定的鉛酸蓄電池浮充壽命L(TC)，約為10~12年。變電站正常工況溫度20℃~22℃，以確保鉛酸蓄電池工作在最優(yōu)環(huán)境溫度工況下。加速浮充耐久性試驗溫度25℃~60℃。研究表明，溫度T（=TC+ΔT）從25°開始升高時Ea/R在60°以下范圍內(nèi)略有增大，近似認為常數(shù)Ea/R=7048.352K。故有： 則60°以下高溫T加速浮充時鉛酸蓄電池的歸一化壽命L(T)/L(TC)為： 從公式2.3可推演出這一結(jié)論：環(huán)境溫度升高10℃，鉛酸蓄電池浮充壽命將減少一半。由此可推進至下一步的實驗設(shè)計。1.2高溫加速浮充耐久性試驗設(shè)計高溫加速浮充耐久性試驗設(shè)計的核心在于確定浮充溫度T和浮充周期C(T)。首先，需要根據(jù)浮充壽命檢測周期的客觀需求，設(shè)計不小于30天的高溫浮充周期C(T)，對應25℃的浮充周期C(TC)（365天）。25℃的浮充周期取365天，主要考慮變電站工況下的核對性容量性能試驗的頻次規(guī)定（6年內(nèi)每2~3年/6年后每年一次）。容量性能試驗本質(zhì)上是放充循環(huán)，有顯著的壽命耗損效應，故核容不能過于頻繁。高溫浮充周期不小于30天，是因為最高60℃溫度應力浮充30天的壽命耗損效果與25℃溫度應力浮充365天的壽命耗損效果相當?？傻贸龈鶕?jù)浮充周期和浮充溫度的實驗方案如表3-1和3-2所示：表3-1基于浮充周期的方案C(T)/天306090120150180360T/℃60504440373425表3-2基于浮充溫度的方案T/℃30354045505560C(T)/天24716911882594230除了對浮充周期和浮充溫度的考量外，還可以嘗試利用核容性容量性能檢測的過程，增項檢測端電壓、開路端電壓、內(nèi)阻、質(zhì)量、試后形貌和化學分析等，進行其它超越GB/T19638.1-2014規(guī)定的高溫加速浮充耐久性試驗方案設(shè)計。高溫加速浮充耐久性試驗以浮充周期為單位（從老化效果看，一個高溫浮充周期近似等同25℃浮充一年）進行檢測。浮充溫度和浮充周期按照阿倫尼斯經(jīng)驗公式進行設(shè)計。浮充結(jié)束后的容量性能測試在室溫25℃下進行，對完全充電的鉛酸蓄電池（額定2V）按3小時率放電至1.7V，放電容量兩次低于0.8C3進行結(jié)束浮充、且不累計該浮充周期。浮充周期數(shù)即年為單位的浮充壽命。1.3高溫加速浮充耐久性試驗及其結(jié)果分析本試驗以假定失效機理不變?yōu)榍疤?，具體步驟如下：對容量試驗達到額定容量的鉛酸蓄電池進行完全充電；T℃±2℃環(huán)境中以恒定浮充電壓Uflo(V)連續(xù)充電一個周期(p天)；浮充狀態(tài)下冷卻鉛酸蓄電池至25℃±2℃，然后用3小時率容量放電試驗測算其放電容量Ca(25℃)，整個冷卻及放電過程應在24h±12h以內(nèi)完成；若Ca不低于0.8C3，經(jīng)完全充電后重復(2)和(3)，累增浮充周期；當Ca低于0.8C3時，則再進行一次3小時率容量放電驗證試驗，若Ca不低于0.8C3，則經(jīng)完全充電后重復(2)~(5)；若Ca仍低于0.8C3，浮充耐久試驗終止，此周期不計入浮充周期總數(shù)。高溫加速浮充耐久性試驗選擇了四個電壓檔位進行試驗，分別是2.15V、2.2V、2.25V和2.3V，得到實驗結(jié)果如圖3-1到圖3-4橫軸—浮充次數(shù)橫軸—浮充次數(shù)縱軸—電池容量圖3-12.15V下浮充次數(shù)和電池容量的關(guān)系橫軸—浮充次數(shù)縱軸橫軸—浮充次數(shù)縱軸—電池容量圖3-22.2V下浮充次數(shù)和電池容量的關(guān)系縱軸—電池容量縱軸—電池容量橫軸—浮充次數(shù)圖3-32.25V下浮充次數(shù)和電池容量的關(guān)系橫軸—浮充次數(shù)縱軸橫軸—浮充次數(shù)縱軸—電池容量圖3-42.3V下浮充次數(shù)和電池容量的關(guān)系以上就是在四個電壓檔位下測試的鉛酸蓄電池容量隨循環(huán)次數(shù)變化的曲線，可以看出，圖3-1到3-4中所有蓄電池在前兩次浮充循環(huán)中容量均增加，這實際上是活化過程導致的結(jié)果，后容量均呈現(xiàn)下降態(tài)勢，其區(qū)別在于下降的速率，其中2.15V、2.3V檔位的蓄電池容量明顯下降更為迅速，這說明