铅酸蓄电池性能知识

1、蓄电池的容量
蓄电池的容量表示蓄电池储存电能的多少，即蓄电池在完全充电后，以一定的电流值连续放电，从放电开始到端电压降至规定的放电终止电压为止，放电电流与时间的乘积值。单位为安培•小时，通常用“Ah”表示。电动自行车专用蓄电池完全充电后，在温度为（25±2）℃的环境中静置1～4 小时, 然后以1/2蓄电池额定容量（2小时率）的恒定电流(A)放电到单体蓄电池平均电压达1.6 V时（6V蓄电池为4.8V，12V为9.6V）终止，记录放电时间。新蓄电池在三次试验中，放电时间应有一次大于120分钟即为合格。实际放电电流数乘实际放电小时数即为实际容量。
容量的大小取决于参与电化学反应的活性物质和电解质的质量的多少。极板的制造工艺、几何形状大小及蓄电池使用时的气温对测得的实际容量也有影响。极板片数越多，相对面积越大，参与化学反应的活性物质越多，容量就越大；蓄电池使用时的气温越高，电解液向极板的渗透能力越强，参与化学反应的活性物质的深度就越深，容量也就越高。
2、电解液的相对密度
电解液也是直接参与电化学反应的物质，同时正、负极板和隔板也是长期浸泡在其中。因此，电解液的相对密度直接影响着蓄电池的工作性能和使用寿命，虽然适当加大电解液的相对密度，可提高蓄电池的容量，但相对密度过大时，会使电解液的黏度增加，内阻增大，容量反而减小；并且相对密度过大的电解液会加速极板与隔板的腐蚀，减少蓄电池的使用寿命。如果电解液的相对密度过低，极板表面的化学反应减慢，内阻也会增大，容量显著下降，并且在冬季使用时，还可能在蓄电池亏电较多的情况下产生结冰的危险。因此，电解液的相对密度必须恰当，不得过大或过小。普通富液（即可倒出电解液的）铅酸蓄电池使用的电解液相对密度在1.24～1.29左右。电动自行车蓄电池属贫液蓄电池结构，为保证电解液中电解质的质量不减，电解液相对密度在1.32左右。
在测量电解液相对密度时，应注意温度对电解液相对密度的影响。实验证明，温度每上升15℃，电解液的相对密度会随之下降0.01，温度每下降15℃，比重会增加0.01，因此，在测量电解液相对密度的同时，也要测量电解液的温度。如果电解液的温度与规定的20℃标准温度相差较大时，应将实测的电解液相对密度换算成20℃时的电解液相对密度，必要时再注入硫酸或蒸馏水加以修正。
           电解液中水与硫酸的体积比和重量比
20℃时电解液相对密度        纯水（或蒸馏水）
与硫酸的体积比        纯水（或蒸馏水）
与硫酸的重量比
1.22        3.83：1        2.16：1
1.23        3.61：1        1.98：1
1.24        3.40：1        1.87：1
1.25        3.22：1        1.76：1
1.26        3.05：1        1.66：1
1.27        2.89：1        1.57：1
1.28        2.74：1        1.48：1
1.29        2.60：1        1.41：1
1.30        2.48：1        1.33：1
1.31        2.36：1        1.26：1
1.32        2.25：1        1.19：1
1.33        2.14：1        1.14：1
1.34        2.05：1        1.08：1
3、蓄电池的充电
充电过程是放电电化学反应的逆反应过程，如果充电电化学反应过程在理想的状态下进行，这个过程应该是互为逆反应，即充入的电量与放出的电量应基本相等。由于充电时蓄电池存在析气原因，在极板析气时正、负极板附近将有较多气体存在，产生的气体聚集在蓄电池多孔电极内部，减少了电解质与多孔电极的接触面积，即充电电化学反应界面大幅度减小，使充电化学反应速度降低，充电十分困难，充电时间延长。有效充电电化学反应过程消耗的电能达不到总电量的85％。
严重的析气会损害蓄电池。1）大量气体的产生对极板活性物有冲刷作用，使活性物质容易松软和脱落；2）在较高的极化电压下，正极板的板栅会产生严重的腐蚀，生成不可逆的氧化铅（PbO2），这种腐蚀物与正常电化学反应生成的氧化铅完全不同，导电性较差，并使板栅变形，脆裂，失去骨架和导电作用。因此在充电时应尽可能防止过充电。需根据蓄电池的充电特性，对充电电流、电压分阶段进行限制，否则蓄电池的析气失水早期失效不可避免。
同样，如蓄电池若长期不能及时完全充电，正、负极板上未反应的活性物质硫酸铅晶体将不断长大，最终形成不可还原逆转的粗大硫酸铅（PbSO4）晶粒(即不可逆硫酸盐化)，引起蓄电池早期硫化失效。使蓄电池容量下降，内阻加大，充电难度加大，造成蓄电池早期损坏。因此，蓄电池要尽量保证充足电，防止不可逆硫酸盐化。
现在使用最多的是三段式充电方式。三段式一般是首先对蓄电池进行恒流充电，待蓄电池电压达到电压阀值后转化为第二阶段，即所谓限压充电阶段，当充电电流小到某种程度后转化为第三阶段．即所谓涓流充电。
另外，由于实际使用的需要，往往还希望对蓄电池进行快速充电．影响铅酸蓄电池充电器快速充电还有一个重要因素，就是充电存在极化电压。其中极化电压是在充电过程中，电荷堆积于蓄电池电极上而产生的反向电压，实际上表现为对蓄电池内阻的增加上，消除它的有效方法是采用负脉冲方法在蓄电池两端瞬间放电去除电极上堆积的电荷．并由此产生了脉冲充电方法。
4、蓄电池的放电
电动自行车电动运行过程中，蓄电池会不断进行放电满足整车需求。随着时间的延长，蓄电池容量将完全放光，此时蓄电池的端电压也急速下降，内阻较大，电解液浓度非常稀薄，特别是极板孔内及表面几乎处于中性，过放电时内部有发热倾向，体积膨胀，这时硫酸铅浓度特别大，生存晶枝短路的可能性增大，硫酸铅会结晶成较大颗粒，即形成不可逆硫酸盐化，将进一步增大电阻，充电恢复能力很差，甚至无法修复。若继续进行放电将严重影响蓄电池的使用寿命。为此严禁蓄电池过放电。电动自行车骑行时，如果单体蓄电池的电压低于1.75V／格时，即电动自行车出现欠电压，采取“欠电压保护”是很有效的措施。一般电动自行车的“欠电压保护”是由控制器控制来实现的。当欠电压指示灯亮后，电动自行车不能继续电动骑行。
蓄电池以放电深度为50％～70％时充一次电最佳，这样可使蓄电池寿命达到最佳效果。实际使用时可折算成骑行里程适时充一次电。
正常铅酸蓄电池有一定的使用寿命，这是由于正极活性物为PbO2，其结合牢固度不高，放电时转化成PbSO4，充电时又转化成PbO2，而PbO2的体积比PbSO4体积大，对正极板而言，活性物将会膨胀收缩反复进行，使其粒子之间的连接逐渐脱落，使蓄电池活性物质失去放电特性成为“阳极泥”，使蓄电池性能下降，直至生命终止。放电深度越深，膨胀收缩量越大，对活性物结合力破坏越大，寿命越短；反之则循环寿命越长。
5、 温度对充放电的影响
使用的环境温度对蓄电池的性能有着较大的影响。随着温度的变化，蓄电池内部的电解液的黏性，活性物质的活动能力均随着温度的变化而变化。如温度增高时，电解液内阻就变小，此时黏性减小，电化学反应时活性物质周围生成水或硫酸，局部浓度不一致的问题，由于电解液的流动性好，而迅速改善。放电时，能在相同的电压下输出较大的电流，相同的输出电流下有较高的电压。充电时反应速度快，充电电流大，充电时需要的充电电压较低。温度降低，电解液内阻就增大，黏性增加，电解质局部浓度不一致的问题增大，活性物质的反应受阻，导致冬季充电困难、放电也困难，充电不足的问题突出，其结果使其容量明显减小，表现为整车一次充电续行里程缩短。长期充电不足会使蓄电池极板上，生成的硫酸铅晶体变得粗大，导致蓄电池出现硫化异常损伤。
因此，标准规定容量试验需在温度为（25±2℃)的环境中进行。根据实践证明，一只蓄电池在不同的温度条件下进行实际容量试验，温度相差1℃，容量相差约l%～2％。