鉛酸蓄電池達(dá)不到設(shè)計使用壽命的原因

1引言

盡管今天鉛酸蓄電池在結(jié)構(gòu)設(shè)計與使用原材料方面比過去有了很大的改進(jìn)，性能有了相當(dāng)大的提高，許多設(shè)計和用料精良的免維護(hù)鉛酸蓄電池浮充使用的理論壽命為15～20年以上，但真正能在使用中達(dá)到如此壽命的電池恐怕是少之又少。拿汽車與摩托車廣泛使用的干荷電少維護(hù)起動用鉛酸蓄電池來說，設(shè)計使用壽命為4～5年以上，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，很少能達(dá)到以上水平，大部份幾個月至一年就夭折了，究其原因，我們認(rèn)為有以下幾點(diǎn)：

1）充電設(shè)備的設(shè)計不夠完善，使用也不方便。

2）鉛酸蓄電池放電后得不到及時的補(bǔ)充充電，特別是過放電對電池造成致命之傷。

3）少數(shù)廠家的產(chǎn)品質(zhì)量低劣，以次充好。

以上原因，我們認(rèn)為2）、3）從技術(shù)上講是比較容易預(yù)防和做好的，唯1）牽涉比較難以解決的技術(shù)問題，下面著重談?wù)勥@方面存在的問題。

2蓄電池的充電技術(shù)要求

廠家提供的鉛酸蓄電池保證使用壽命的技術(shù)指標(biāo)是在環(huán)境溫度為25℃下給出的。由于單體鉛酸蓄電池電壓具有溫度每上升1℃下降約4mv的特性，那么一個由6個單體電池串聯(lián)組成的12V蓄電池，25℃時的浮充電壓為13.5V；當(dāng)環(huán)境溫度降為0℃時，浮充電壓應(yīng)為14.1V；當(dāng)環(huán)境溫度升至40℃時，浮充電壓應(yīng)為13.14V。同時鉛酸蓄電池還有一個特性，當(dāng)環(huán)境溫度一定，充電電壓比要求的電壓高100mv，充電電流將增大數(shù)倍，因此，將導(dǎo)致電池的熱失控和過充損壞。當(dāng)充電電壓比要求電壓低100mv時，又將使電池充電不足，也會導(dǎo)致電池?fù)p壞。另外鉛酸蓄電池的容量也和溫度有關(guān)，大約是溫度每降低1℃，容量將下降1％，所以廠家要求鉛酸蓄電池的使用者在夏天電池放出額定容量的50％后，冬天放出25％后就應(yīng)及時充電。

顯然，日常使用中的鉛酸蓄電池不可能長期處在25℃的環(huán)境中，一日中尚有早、中、晚的溫差變化，更何況一年中還有春、夏、秋、冬四季更大的溫差，因此目前市面上普遍使用的各種晶閘管整流型、變壓器降壓整流型、以及一般的開關(guān)穩(wěn)壓電源型的鉛酸蓄電池充電器，以恒壓或恒流方式對電池進(jìn)行的充電，是無法達(dá)到鉛酸蓄電池補(bǔ)充充電所需要滿足的嚴(yán)格技術(shù)要求的?？v觀過去所采用的這些對鉛酸蓄電池充電的方法，以及根據(jù)這些方法開發(fā)的鉛酸蓄電池充電器，我們不難看出，其技術(shù)是不夠完善的，用這些產(chǎn)品給鉛酸蓄電池充電，勢必直接影響鉛酸蓄電池的使用壽命，同時這些充電器還存在著工作電壓適應(yīng)范圍窄、體積大、效率低、安全系數(shù)差等問題。

圖1自然平衡充電原理簡示圖

3自然平衡充電器

針對以上鉛酸蓄電池充電存在的普遍問題，長沙宇恒電子有限公司對鉛酸蓄電池充電器進(jìn)行了長時間的深入研究，以自己獨(dú)特的方法和巧妙的設(shè)計，生產(chǎn)出新的充電器系列產(chǎn)品，解決了鉛酸蓄電池充電存在的復(fù)雜技術(shù)問題，通過多年實(shí)驗(yàn)證實(shí)，大大提高了鉛酸蓄電池的使用壽命。（該技術(shù)已申請專利）

現(xiàn)在簡要介紹一下蓄電池充電新法——自然平衡充電法。 何為蓄電池充電的自然平衡法？請看圖1所示蓄電池充電的連接簡圖。

圖1中有二個電源EA、EB，當(dāng)電源EA與電源EB處在同一環(huán)境溫度下，正極和正極相連接，負(fù)極與負(fù)極相連接，在它們所形成的閉合電路中，存在著如下的關(guān)系，如果EA高出EB，EA將向EB提供EA－EB=ΔE的電壓，同時將按ΔE的大小，提供一Δi電流向電源EB流通和灌注，當(dāng)EB吸收EA提供的Δi電流，使EB上升到完全等于EA時（在蓄電池中表現(xiàn)為，蓄電池端電壓的上升和電荷存儲量的增加），電源EA將停止向電源EB提供電流，也就是EA=EB，ΔE=0，Δi=0。

在上面描述中，我們把EB換成被充電的蓄電池，算出在不同放電深度與環(huán)境溫度下，蓄電池對應(yīng)的電壓。將EA精心設(shè)計成不同環(huán)境溫度下，能按蓄電池充電平衡需要，自動調(diào)節(jié)輸出電壓和電流的電源，與之對應(yīng)連接。完全理想化的情況下，電源EA能根據(jù)蓄電池在任一環(huán)境溫度下，能夠接受的電流，對電池進(jìn)行充電，電池充足電后，ΔE=0，Δi=0，EA電源將不再消耗功率，此后，EA只隨環(huán)境溫度的變化，對被充蓄電池提供跟蹤平衡補(bǔ)償，由于蓄電池充電的整個過程完全是自動完成的，所以我們稱之為自然平衡法。

此方法完全理想化的情況是：蓄電池在充足電后，EA與被充電的蓄電池EB之間的電壓差ΔE=0，自然也就Δi=0，由于EA無功率供給蓄電池（EB），所以蓄電池電解液不可能產(chǎn)生沸騰，也不可能使蓄電池內(nèi)電解液中的水分解，更不可能使蓄電池內(nèi)的壓力和溫度升高，產(chǎn)生安全隱患。因此，該方法提供給蓄電池的是既不會使蓄電池過充電，也不會使蓄電池充電不足，而是更方便，更安全，更可靠的充電。

從上面的分析中，我們不難看出，該方法特別適合免維護(hù)與少維護(hù)鉛酸蓄電池的維護(hù)性充電，更能適應(yīng)那些間歇性放電使用的蓄電池日常維護(hù)充電，有利于提高蓄電池日常使用中的可靠性，提高蓄電池的使用壽命。

最后介紹一下按自然平衡充電法研制的一款適用于摩托車12V鉛酸蓄電池用智能充電器的主要技術(shù)指標(biāo)：

1）可充電池12V4～10Ah；

2）適應(yīng)輸入電源為交流100～240V，直流120～370V；

3）重量≤100g；體積60mm×35mm×30mm；

4）適用環(huán)境溫度－10～45℃。

4結(jié)語

影響鉛酸蓄電池使用壽命的原因不外乎兩個方面：

1）鉛酸蓄電池在環(huán)境溫度變化時對其充電設(shè)備有苛刻要求。由于過去的充電設(shè)備在設(shè)計上的缺陷，因此影響了蓄電池的正常使用壽命。

2）鉛酸蓄電池放電后，由于過去充電設(shè)備的使用不方便，致使用戶不能及時給電池補(bǔ)充電，其造成的傷害是使電池的壽命大為縮短。