阀控式密封铅蓄电池内阻与低温起动能力

　　2有关标准和用户对低温起动能力的要求件）规定，将充足电的蓄电池在-18±It环境中至少放置20h，取出后在1min之内以起动电流（放电60s，单体蓄电池平均电压不得低于1.40V. B/T4282―92（摩托车用铅酸蓄电池）规定，蓄电池在-10±1环境中放置10h以上，然后以50/w（A）电流放电5s，单体蓄电池平均电压不得低于1.40V；放电90s时单体蓄电池平均电压不得日本ISD5302―1997（摩托车用铅蓄电池）规定，蓄电池在-10±1丈环境中放置10h以上，然后用大电流（例如12V/6Ah电池用50A；8Ah电池用70A等）放电，其第5 s的电压不低于1.6V/单体；放电至终止电压（F=1.0V）的时间不少于1.7min.中国一些摩托车制造厂要求配套电池在-1 -15T；条件下，以（8~10）C，。（A）的电流放电，在第5s时单电池平均电压要高于1.58放电至1V的时间要大于1.5~2min.可以看出，摩托车厂家对电池低温起动性能的要求，在一些指标上都高于国内外有关标准的规定。

　　3国内电池的实际水平目前国内一些厂家生产的摩托车用电流起动性能虽然可以满足上述标准和摩托车厂家对电池低温大电流起动性能的要求，但余量太小。表1和2刊出了某厂生产的12V/6Ah摩托车用阀控式密封铅蓄电池大电流恒流放电过程中电池电压的变化。可以看出，放电5s时的电池电压为1.83V，远高于标准的要求，但放电至终止电压（1.0V/单格）的时间却显得非常紧张，尤其在电池充电不足或电池寿命后期就很难满足上述要求了。

　　VRLA的大12V/6AhVRLA用70A放电时的电压变化时间（s）电压（V）时间（S）电ni表2 12V/6AhVRLA用50A放电时的电压变化时间（s）电压（V）时间（s）电压（V）4欧姆内阻对电池电压降的影响键性作用。为了进一步分析影响电池压降的因素，从表1和2的数据可以看出，大电流放电时电我们利用电池大电流放电仪自动记录出放电初期的池的压降主要是在电流接通的瞬间发生的，也就是电压变化如表3所示。

　　说电池的欧姆内阻对大电流放电时的电压降起到关表312￥/411￥11用70厶放电时初期电压变化时间（ms）电压（V）时间（ms）电压（V）我们在早期工作中曾经指出，对一个实际电池而言，如果正负极结构是相似的，则可以用来代表其简化等效电路。当在AB端加上阶跃电流Z时，则AB间的电压将产生如所示的变化。

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　　电池简化等效电路图当时间i―o时，正负极板附近液层中反应物其中代表电池的欧姆内阻、艮是电池的反应电阻、Cd是正负极板间的双层电容、￡是阶跃电流作用的时间、iV是表征电极反应产物扩散特性的参数、i.是电极反应交换电流密度。（1）式等阶跃电流作用下电池电压的变化和生成物的浓度尚无明显变化，即浓差极化尚未出现、双电层电容放电尚未进行，并且电化学极化也很小，因而电池电压的变化主要是由跟反应物和生成物浓度无关的欧姆内阻引起的。如果将电池放电初期（约。5s以内）的电池电压变化对77作图，应得到一条直线，其截距可得成用表3的数据作图，可以得到如所示的直线。由其截距11.90V跟电池开路电压12.93V之差，可以求出12V/6M的VRLA欧姆内阻值为14.3mH，这跟用交流阻抗法测定的结果一致。

　　电流放电时的电压变化这里使用的是作图法求电池的欧姆内阻，也可以采用中所用的直接测定电池恒电流/放电时于0.5~1ms之内的电压变化来求得电池的欧姆内阻匙=此时~ /是一条通过坐标原点的直线，并且不会随/流动方向而变化，具有典型的欧姆内阻特征。

　　5电池欧姆内阻的组成既然电池大电流起动放电初期的电压降是由电池的欧姆内阻引起的，那么为了有的放矢采取措施降低电池欧姆内阻，有必要了解一下电池的欧姆内阻组成。

　　12V/60Ah铅蓄电池的内阻分布情况如表4.表4 12V/60Ah铅蓄电池内阻分布项目极柱连接条板栅隔板极板之间的电解液层极板空隙中的电解液层活性物质合计可以看出，板栅和极柱连接条的电阻占电池总内阻的65%，举足轻重；相反，活性物质电阻却微不足道，不像人们通常认为的那样，不论电池新旧如何也不论电池的剩余容量有多少，一概把极板硫酸盐化看成是电池内阻增加的决定性因素。事实上我们在K中已经指出，阀控式密封铅蓄电池的容量在50%以上时，其欧姆内阻几乎是不变的。

　　6改善电池低温起动能力的途径既然板栅和极柱连接件电阻占有电池内阻的65%，那么为了提高电池的低温放电能力，首要任务是要合理设计板栅结构和极群连接方式，使其具有最小的电阻。有关这方面的措施，在中已有许多报导，例如采用矮形极板、放射形板栅筋条、适当增加竖筋的截面积和数目、单格电池之间采用穿壁焊连接方式、极柱嵌有铜芯等。

　　值得注意的是，当采用Pb/Ca合金作密封电池正板栅时，应适当提高板栅合金中的Sn含量，尽量减少在板栅和活性物质之间界面生成的钝化层的影响。因为后者既会降低密封电池的低温起动能力和充电接受能力，又会影响正极活性物质的利用率，缩短电池寿命。

　　汽车和摩托车用的蓄电池经常处于未充足电的状态。尤其是摩托车用电池，由于频繁起动而且行驶距离较短（即允许的充电时间短），电池有时会处于深度放电状态，这就加速了其硫酸盐化进程。目前从摩托车上退役下来的电池，大部分均因为电池未及时充足电导致极板严重硫酸盐化。如果用户能每周给电池充足一次电，那么将会有益于延长电池使用寿命。

　　最后应当指出，凡是可以提高电池放电性能的措施，例如在负极铅膏中适当提高炭黑添加量以及加人其他的优质添加剂，都会对提高电池低温起动能力有益。

　　7结论密封铅蓄电池大电流放电时的电压降主要是由电池的欧姆内阻引起的。

　　合理设计板栅结构和连接方式，是提高电池低温起动能力的重要措施。

　　正确选择板栅合金成分和负极活性物质中的添加剂，会有利于提高电池低温起动能力和充电接受能力。