知识 Battery Formation 铅酸电池单体的安全放电截止参数是什么?防止硫酸盐化和容量损失
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技术团队 · Kintek Solution

更新于 17 小时前

铅酸电池单体的安全放电截止参数是什么?防止硫酸盐化和容量损失


在负载下使用每个单体 1.85 V 作为保守的放电截止电压。对于基于电解液的监测,薄极板单体的电解液比重降至约 1.110 时停止放电,厚极板单体则在比重降至约 1.100 时停止放电。这些限制有助于防止过度硫酸盐化,并保持有意义的容量和循环寿命测量结果。

核心要点:将放电限制设定为规定测试负载下每个单体 1.85 V,如果电解液达到适用的比重阈值,则应提前停止。这些数值应视为测试截止参数,而不是通用值,因为电池化学体系、温度、放电速率和制造商规格都会影响正确的截止限制。

安全放电参数

电压截止值

主要截止值是电池带载时每个单体 1.85 V

对于常见电池,这大致对应于:

  • 2 V 电池:1.85 V
  • 6 V 电池:5.55 V
  • 12 V 电池:11.10 V

电压必须在规定的放电测试过程中测量。移除负载后测得的电压属于恢复电压或静置电压,不应代替带载截止电压。

比重截止值

比重提供了另一种确定何时停止放电的方法:

  • 薄极板单体:在约 1.110 时停止
  • 厚极板单体:在约 1.100 时停止

应以一致的方式测量比重,并针对电解液温度进行适当修正,同时采用安全操作规程。比重测量通常仅适用于可接触的阀控通气单体;密封式 AGM 电池和胶体电池通常无法直接测量电解液。

截止值的重要性

防止过度硫酸盐化

放电过程中,极板上会形成硫酸铅。当电池及时充电时,这是铅酸电池工作过程中正常且可逆的一部分。

如果电池长期处于深度放电状态,硫酸铅可能形成更大且更难逆转的晶体。这会减少可参与反应的活性物质,并可能导致永久性容量损失

保护活性物质

在建议的限制值处停止放电,可以降低极板过度利用和结构劣化的风险。此外,通过防止某次测试使电池的放电深度显著超过其他测试,还可以提高容量测试的重复性。

确保测试结果有效

如果电池测试放电至规定终点以下,可能会在加速损坏的同时报告误导性的高表观容量。因此,一致的截止参数对于获得可信的循环寿命和容量对比结果至关重要。

如何正确应用这些限制

尽可能采用单体级限制

建议值以每个单体为单位表示,而不仅仅是标称电池电压。串联电池组可能达到总截止电压,但其中一个较弱的单体可能已经比其他单体低很多。

在实际可行时,除监测整个电池电压外,还应监测各个单体的电压。

定义测试负载

端电压会受到放电电流的影响,这是由内阻和极化造成的。1.85 V/单体这一数值必须与明确的放电速率和测试方法相对应

不要假定相同的电压阈值在各种电流下都同样适用。只要电池制造商规定了不同的终止电压,就应遵循其放电数据表。

考虑温度因素

低温会降低可用容量并增加电压下降幅度,使带载电压更早达到截止值。比重读数也会随温度变化。

对于受控测试,应记录电池温度并进行适当的测量修正,而不是比较未经修正的结果。

及时充电

截止值可以防止过度放电,但不能消除及时充电的必要性。达到限制值后应尽快为电池充电,并避免电池长时间处于低荷电状态。

了解其中的权衡

较高的截止值更安全,但可能降低测得的容量

在高于 1.85 V/单体时停止放电可以提供更大的保护裕量,但可能低估电池的可用容量。这可能适用于日常运行或老化电池,但在比较测试结果时必须保持应用方式一致。

较低的截止值可能提高表观容量,但会增加损坏风险

继续放电至建议限制值以下,可能会提取额外的短期容量。其代价是增加硫酸盐化、活性物质劣化、单体反转以及永久性容量损失的风险。

单独依靠电压不能完整判断电池状态

电池在充电后立即测量时可能显示出可接受的电压,但实际容量很差。相反,高电流测试期间的电压下降可能反映的是内阻,而不是电池已经完全耗尽。

应将电压截止值与放电电流、温度、可测量时的电解液状态以及后续充电性能结合使用。

不要将加注式电池的测量方法应用于密封电池

比重阈值适用于可接触的加注式电池。对于密封式 AGM 电池或胶体电池,不应将这些阈值视为适用参数;在这类电池中,电压、电流、温度和制造商数据才是实际的控制变量。

根据目标做出正确选择

使用与电池设计和测试目的相匹配的保守且有记录的限制值。

  • 如果您的主要目标是防止硫酸盐化:带载时 1.85 V/单体处停止放电;如果适用的电解液比重达到薄极板单体 1.110 或厚极板单体 1.100,则应提前停止。
  • 如果您的主要目标是进行准确的容量测试:每次测试都使用相同的规定放电电流、温度条件和终点,同时遵循制造商规定的放电曲线。
  • 如果您的主要目标是在使用过程中保护电池:使用制造商规定的低电压断开设置,并针对温度、电缆压降、老化和单体不平衡留出额外裕量。
  • 如果您的主要目标是诊断电池性能较弱:在可行时监测各个单体的电压,而不是仅依赖整个电池组的总电压。

一致的截止控制、及时充电以及针对电池特性的测试条件,是防止永久性硫酸盐化和容量损失最可靠的保障。

汇总表:

参数 截止值 备注
电压(带载) 每个单体 1.85 V 2 V 电池:1.85 V;6 V:5.55 V;12 V:11.10 V
比重(薄极板) 1.110 仅适用于加注式电池
比重(厚极板) 1.100 仅适用于加注式电池
避免 低于这些限制值 存在硫酸盐化和容量损失风险

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