VRLA电池模拟停电试验的研究

1 引言

    本文讨论阀控铅酸蓄电池失效的主要原因，包括板栅腐蚀、板栅生长、水损失、电解液层化、热失控、单体电池不均衡、内阻增大、酸密度、气体复合效率。为了延长使用寿命，提出相应的解决方法。

2 试验方法

    从50节抽样母体电池中，随机抽取4节12V80AH铅酸电池。开始测试前，测试电池充满电，在25℃环境下，4节电池串联，10小时率的实际容量不低于额定容量（10hr-10.8V,C10≥80AH）。然后按下述方法进行测试（25℃）：

步骤 充/放电 电流 电压 时间/次数 0 电池编号 记录每只电池每次测试前的重量（kg）和内阻（mΩ） 1 放电 8A 放电终止电压43.2V 放电时间+放电后不充电时间=15h 2 充电 12A限流 57.6V 充电10h 3 重复0-2步，直到连续2次电池放电时间小于5小时，结束试验。 4 结束试验，记录每只电池的重量（kg）,内阻（mΩ）

3 试验结果

    从上面两个图可以看出，经过模拟停电试验，电池随循环次数的增加失水逐渐严重，电池内阻逐渐增大，电池充电接受能力逐渐降低，容量也逐渐下降，最终失效。下面对电池失效的原因进行分析讨论。

4 分析讨论

  对电池失效原因进行了分析，发现主要的影响因素有：正极活性物质蜕变及与板栅失去结合力、气体复合效率、电池的内阻、电池失水、电解液的层化和隔板的影响、热失控、酸的密度。

4.1 正极活性物质蜕变及与板栅失去结合力

    电池在放电期间，PbO2到PbSO4的转化经由溶解-沉积机理[1，2]，再充电时，PbO2以与放电前存在的PbO2轻微不同的形貌再沉积，随着循环的进行，可能引起正极活性物质形貌的变化。被假定为连接PbO2颗粒的颈区慢慢变厚，导致颗粒间最终失去结合力。

随循环次数的增加，活性物质的比表面降低，晶体微粒也随循环次数的增加而增大，使得ß-PbO2逐渐与板栅失去接触。并且随活性物质的膨胀，PbO2颗粒间的导电性降低，因而膨胀使活性物质之间电阻增加，导致PbO2软化，失去放电能力，并使电池容量下降。放电越深，活性物质的膨胀和容量的损失的趋势越大。

在放电过程中，板栅和活性物质界面形成非导电层或低导电层，在板栅和活性物质界面引起高的电阻，这层高电阻层在充放电循环时发热，使板栅附近正极板活性膨胀，导致正极容量下降。