Faktoren, die die Lebensdauer von Blei-Säure-Batterien beeinflussen347

Der Ausfall von Blei-Säure-Batterien ist das Ergebnis einer Kombination vieler Faktoren. Sie hängt nicht nur von den internen Faktoren der Platte ab, wie der Zusammensetzung des aktiven Materials, der Kristallform, der Porosität, der Plattengröße, dem Gittermaterial und der Struktur usw., sondern auch von einer Reihe externer Faktoren, wie der Entladestromdichte, der Elektrolytkonzentration und -temperatur, der Entladungstiefe, dem Wartungsstatus und der Lagerzeit usw. Die wichtigsten externen Faktoren werden hier vorgestellt.

Entladungstiefe

Die Entladungstiefe ist das Ausmaß, in dem die Entladung während des Gebrauchs zu stoppen beginnt. 100 % Tiefe bezieht sich auf die Freisetzung der vollen Kapazität. Die Lebensdauer von Blei-Säure-Batterien wird stark von der Entladetiefe beeinflusst. Der Schwerpunkt der Designüberlegungen liegt auf der Verwendung mit tiefem Zyklus, der Verwendung mit flachem Zyklus oder der Verwendung mit schwebender Ladung. Wenn für den Deep-Cycle-Einsatz eine Shallow-Cycle-Batterie verwendet wird, versagt die Blei-Säure-Batterie schnell.

Da Bleidioxid, das positive Aktivmaterial, nicht fest miteinander verbunden ist, entsteht beim Entladen Bleisulfat, das beim Laden wieder zu Bleidioxid wird. Das Molvolumen von Bleisulfat ist größer als das von Bleioxid und das Volumen des aktiven Materials dehnt sich während der Entladung aus. Wenn ein Mol Bleioxid in ein Mol Bleisulfat umgewandelt wird, erhöht sich das Volumen um 95 %. Durch wiederholtes Schrumpfen und Ausdehnen auf diese Weise wird die Bindung zwischen den Bleidioxidpartikeln allmählich gelockert und sie können leicht abfallen. Wenn nur 20 % des aktiven Materials eines Mols Bleidioxid entladen werden, wird der Grad der Schrumpfung und Ausdehnung stark reduziert und die Zerstörung der Bindungskraft erfolgt langsam. Je tiefer die Entladungstiefe ist, desto kürzer ist daher die Lebensdauer.

Grad der Überladung

Bei Überladung fällt eine große Menge Gas aus. Das aktive Material der positiven Platte wird dann einem Gasschock ausgesetzt, der die Ablösung des aktiven Materials fördert; Darüber hinaus ist die Gitterlegierung der positiven Platte auch einer starken anodischen Oxidation und Korrosion ausgesetzt, so dass eine Überladung der Batterie die Anwendungsdauer verkürzt.

Wirkung der Schwefelsäurekonzentration

Die Erhöhung der Säuredichte wirkt sich zwar positiv auf die Kapazität der positiven Platte aus, erhöht jedoch die Selbstentladung der Batterie und beschleunigt die Korrosion des Plattengitters, was auch zur Lockerung und Freisetzung von Bleidioxid beiträgt. Mit zunehmender Säuredichte in der Batterie nimmt die Zyklenlebensdauer ab.

Einfluss der Entladestromdichte

Mit zunehmender Entladestromdichte nimmt die Lebensdauer der Batterie ab, da unter den Bedingungen hoher Stromdichte und hoher Säurekonzentration das Bleidioxid der positiven Elektrode dazu beiträgt, sich zu lösen und abzufallen.

Ein weiterer Fehlermodus ist Wasserverlust. Bei offenen Batterien ist Wasserverlust eine normale Wartung. Bei versiegelten Batterien sollte dies nicht unter strenger Kontrolle auftreten. Daher wird Wasserverlust nicht als Fehlerursache berücksichtigt. Das Problem des Wasserverlusts in versiegelten Batterien konzentriert sich auf E-Bikes. Dies liegt daran, dass der konstante Spannungswert zum Laden zu hoch ist.

Einfluss der Temperatur

Die Lebensdauer von Blei-Säure-Batterien verlängert sich mit zunehmender Temperatur. Zwischen 10℃ und 35℃ kann jede Erhöhung um 1℃ etwa 5-6 Zyklen betragen, zwischen 35℃ und 45℃ kann jede Erhöhung um 1℃ die Lebensdauer um mehr als 25 Zyklen verlängern; über 50℃ verkürzt sich die Lebensdauer der Batterie aufgrund des Kapazitätsverlusts des negativen Elektrodensulfids.

Die Batterielebensdauer steigt mit der Temperatur in einem bestimmten Temperaturbereich, da die Kapazität mit der Temperatur zunimmt. Bei gleichbleibender Entladekapazität nimmt bei höheren Temperaturen die Entladetiefe ab und die Feststofflebensdauer verlängert sich.