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      化學電池的綜合對比(三)

      充放電性能比較:

         

      1. 鉛酸電池:對于鉛酸電池影響較大的為充放電深度,其壽命受放電深度影響很大;

      1.1 鉛酸電池深度放電時因為正極活性物質二養化鉛本身相互結合不是很牢靠,放電時生成硫酸鉛,充電時又恢復成二氧化鉛,硫酸鉛的體積比氧化鉛的體積大,則放電時活性物質體積膨脹。1mol 氧化鉛轉化為 1mol 硫酸鉛時,體積增加 95%。這樣反復的收縮和膨脹,就會使二癢化鉛粒子之間的結合相互松弛,易于脫落。若 1mol 二氧化鉛的活性物質只有 2220% 放電,則收縮膨脹的過程就大大降低,結合力破壞變緩,因此放電深度越深,其循環壽命越短。

      1.2 過充電程度:過充電時會有大量的氣體析出,這時正極板的活性物質遭受到氣體的沖 擊,這種沖擊會導致活性物質脫落。此外正極刪合金也遭受到嚴重的陽極氧化而腐蝕,所以蓄電池過充時會時蓄電池的使用壽命縮短。

      1.3 

      放電率與容量的關系




      鉛炭電池:由下圖可見鉛碳電池的充放電倍率在 0.1-0.4 之間,* 大可達 0.6。設計基本上還保守的用 0.1C


      鋰離子電池容量測試得到電池在不同倍率下的放電電壓與容量關系曲線如圖所示。


                                 

             不同倍率下的放電電壓與容量的關系曲線


      從圖中可以看出,在整個放電過程中鋰離子電池的電壓曲線可以分為 3 個階段:

      1) 電池在初始階段端電壓快速下降,放電倍率越大,電壓下降的越快;

      2) 電池電壓進入一個緩慢變化的階段,這段時間稱為電池的平臺區,放電倍率越小,平臺區持續的時間越長,平臺電壓越高,電壓下降越緩慢。在鋰離子電池的實際使用過程中,盡可能希望電池工作在平臺區;


      在電池電量接近放完時,電池負載電壓開始急劇下降直至達到放電截止電壓。從容量測試的結果中,同時還可以得到放電電流與容量的曲線關系,如圖所示




      從圖中可以看出,電池放電電流的大小,會直接影響到電池的實際容量。放電電流越 大,電池容量相應減小,這表明放電電流越大,到達終止電壓經歷的時間越短。

      1. 


      釩電池:充放電電流密度對釩電池性能的影響,釩電池的庫倫效率和能量效率與充放電電流密度的關系,如下圖所示:




      從上圖可知,隨著充放電電流密度的增加,電池的庫倫效率的增加。這是因為釩電池在充放電過程中有一定的自放電反應, 充放電電流密度越大,充放電時間越短,自放電反應造成庫倫損失越小,電池的庫倫效率越高。隨著電流密度的增加,電池有嚴重的副反應發生,從而導致電池的能量效率低。這主要因為釩電池的電壓效率隨著充放電電流密度的增加,電池的極化增大,導致電池的電壓效率的降低,從而使電池的能量效率的降低。

      鋅溴電池:鋅溴電池單節電池可達 1.8V,充電時電壓維持在 56V 不變,充電末端,因濃度變化,電壓升到 58V 截止, 放電時,放電電壓維持在 52V 不變,放電后期,因電解液濃度變化降至 48V,判斷放電完成的標志是電壓柺電的到來,柺點處,電池活性物質反應完畢。

      未完待續





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