1 温度对耐普铅酸蓄电池的影响

(1)耐普蓄电池实际容量

温度对耐普铅酸蓄电池的容量影响较大,随着温度的降低容量减少。

耐普蓄电池的额定容量通常是在25℃环境温度下以及在指定的放电率情况下规定的。耐普电池的工作温度是25℃,当电池放电工作温度不是25℃时,由于电化学的作用,实际容量应按式(1)换算成25℃基准温度时的容量

式中:Ct为实测容量(Ah);

Ce为环境温度在25℃时的标称容量(Ah);

T为实际环境温度(℃);

K为容量的温度系数,10小时率容量实验时

K=0.006/℃、3小时率容量实验时K=0.008/℃、1小时率容量实验时K=0.01/℃。从式(1)中可以看出,当环境温度高于25℃时,耐普蓄电池的实际释放容量Ct大于设计额定容量Ce;而环境温度低于25℃时,它的实际可释放容量Ct低于设计额定容量Ce。从温度系数K的取值还可看出,放电率越大,温度对容量的影响也越大[1]。

(2)温度与耐普电池电解液性能的关系

耐普电池容量随温度降低而减少,这与温度对电解液粘度和内阻有严重影响密切相关。电解液温度高时,扩散速度增加、内阻降低,其电动势也略有增加。耐普铅酸蓄电池的容量及活性物质利用率随温度增加而增加。电解液温度降低时,其粘度增大,离子运动受到较大阻力,扩散能力降低。在低温下电解液的电阻增大,电化学反应阻力增加,结果导致电池容量下降。

(3)低温对耐普铅酸蓄电池极板的影响

在低温工作条件下,负极板上的海绵状铅极易变成小尺寸的晶粒,容易使小孔被冻结和堵塞,从而大大降低活性物质的利用率。假若在低温恶劣情况下大电流放电使用,负极活性物质中的小孔将会被阻塞得更严重,海绵状铅可能变为致密的PbSO4,使得耐普电池可放出的电量大大降低。对于正极板来说,其温度系数为负值,在低温下具有较高的电极电势。从而在低温情况下正极放电速率远大于负极放电速率。这样,在负极生成PbSO4层前,正极PbO2转化为PbSO4的过程已经结束,正极板在低温下不生成致密的PbSO4晶粒。温度过低将会导致耐普阀控式密封铅酸蓄电池的容量下降[2]。

2 低温耐普电池的开发

(1)低温耐普电池的开发方案

从有利于耐普电池低温放电性能的各个方面入手,在电池容量、重量等其他性能指标满足要求的尽量提高耐普电池在-40℃低温时的放电性能,延长耐普电池使用寿命。具体方案如下: