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化学电池的综合对比(三)

充放电性能比较:

   

1. 铅酸电池:对于铅酸电池影响较大的为充放电深度,其寿命受放电深度影响很大;

1.1 铅酸电池深度放电时因为正极活性物质二养化铅本身相互结合不是很牢靠,放电时生成硫酸铅,充电时又恢复成二氧化铅,硫酸铅的体积比氧化铅的体积大,则放电时活性物质体积膨胀。1mol 氧化铅转化为 1mol 硫酸铅时,体积增加 95%。这样反复的收缩和膨胀,就会使二痒化铅粒子之间的结合相互松弛,易于脱落。若 1mol 二氧化铅的活性物质只有 2220% 放电,则收缩膨胀的过程就大大降低,结合力破坏变缓,因此放电深度越深,其循环寿命越短。

1.2 过充电程度:过充电时会有大量的气体析出,这时正极板的活性物质遭受到气体的冲 击,这种冲击会导致活性物质脱落。此外正极删合金也遭受到严重的阳极氧化而腐蚀,所以蓄电池过充时会时蓄电池的使用寿命缩短。

1.3 

放电率与容量的关系




铅炭电池:由下图可见铅碳电池的充放电倍率在 0.1-0.4 之间,最大可达 0.6。设计基本上还保守的用 0.1C


锂离子电池容量测试得到电池在不同倍率下的放电电压与容量关系曲线如图所示。


                           

       不同倍率下的放电电压与容量的关系曲线


从图中可以看出,在整个放电过程中锂离子电池的电压曲线可以分为 3 个阶段:

1) 电池在初始阶段端电压快速下降,放电倍率越大,电压下降的越快;

2) 电池电压进入一个缓慢变化的阶段,这段时间称为电池的平台区,放电倍率越小,平台区持续的时间越长,平台电压越高,电压下降越缓慢。在锂离子电池的实际使用过程中,尽可能希望电池工作在平台区;


在电池电量接近放完时,电池负载电压开始急剧下降直至达到放电截止电压。从容量测试的结果中,同时还可以得到放电电流与容量的曲线关系,如图所示



从图中可以看出,电池放电电流的大小,会直接影响到电池的实际容量。放电电流越 大,电池容量相应减小,这表明放电电流越大,到达终止电压经历的时间越短。

1. 


钒电池:充放电电流密度对钒电池性能的影响,钒电池的库伦效率和能量效率与充放电电流密度的关系,如下图所示:



从上图可知,随着充放电电流密度的增加,电池的库伦效率的增加。这是因为钒电池在充放电过程中有一定的自放电反应, 充放电电流密度越大,充放电时间越短,自放电反应造成库伦损失越小,电池的库伦效率越高。随着电流密度的增加,电池有严重的副反应发生,从而导致电池的能量效率低。这主要因为钒电池的电压效率随着充放电电流密度的增加,电池的极化增大,导致电池的电压效率的降低,从而使电池的能量效率的降低。

锌溴电池:锌溴电池单节电池可达 1.8V,充电时电压维持在 56V 不变,充电末端,因浓度变化,电压升到 58V 截止, 放电时,放电电压维持在 52V 不变,放电后期,因电解液浓度变化降至 48V,判断放电完成的标志是电压柺电的到来,柺点处,电池活性物质反应完毕。

未完待续