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光伏发电系统中影响松下蓄电池寿命的因素

发布时间:2020-09-08  浏览:402次  字号:  

    (1)正极活性物质软化脱落
    松下蓄电池在循环使用条件下,电池的失效主要是由正极活性物质(PAM)的软化、脱落所致。
    铅酸电池循环过程中,正、负极活性物质经历了可逆的溶解再沉积过程,改变了多孔二氧化铅电极的结构。尤其对二氧化铅电极,可能会引起表观体积的增加,改变颗粒和孔尺寸的分布,多孔二氧化铅结构中颗粒之间的机械结合性能和导电性能降低,随着循环的继续,这种情况还会进一步的恶化,结果使得该区域的活性物质软化和脱落。
    (2)放电电流对松下蓄电池寿命影响
    在光伏系统中,松下蓄电池的放电电流非常小。在小电流条件下形成的PbSO4比大电流条件下形成的PbSO4转化困难得多。这是因为在小电流条件下形成的PbSO4结晶颗粒要比大电流条件下形成的PbSO4结晶颗粒粗大,粗大的PbSO4结晶颗粒减少了PbSO4的有效面积,这样在再充时加速了极板极化, 导致PbSO4转化困难,随着循环的继续,这种情况还会更加加剧,结果使得极板充不进电,最后导致松下蓄电池寿命终止。
    (3) 深度放电后松下蓄电池容量恢复
    在光伏系统中,松下蓄电池的放电率要比蓄电池应用在其它场合低,通常介于C20~C240,甚至更低。小电流下深度放电意味着极板上的活性物质将得到更充分的利用。在许多光伏系统中,通常不会发生深度放电,除非充电系统出现故障或者持续长时间的坏天气。在这种情况下,如果松下蓄电池得不到及时的再充电,硫化问题将更加严重,进一步导致容量损失。
    (4)酸分层对松下蓄电池寿命影响
    电解液分层现象是由于重力的作用在电池的充放电过程中产生的,即充电时正负极板表面都产生H2SO4,它的密度大,因重力的作用而下沉。在放电时,正负极板表面均消耗H2SO4,故表面液层密度小, 低密度的电解液顺着极板间上升,而极群上部高密度的电解液则从极群侧面向下流,电解液流动的结果造成了上部密度低、下部密度高。分层现象的产生对松下蓄电池的使用寿命和容量均产生不利影响,加速了板栅的腐蚀和正极活物质的脱落,导致负极板硫酸盐化。
    (5)电液密度对松下蓄电池寿命的影响
    电解液的浓度不仅与松下蓄电池的容量有关,而且与正极板栅的腐蚀和负极活性物质硫酸盐化有关。过高的硫酸浓度加速了正极板栅的腐蚀和负极活性物质硫酸盐化,并导致失水加剧。
    (6)板栅合金的影响
   松下蓄电池,由于长期使用,正极板栅会在电解液的作用下逐步腐蚀并长大,板栅的长大使活物质和板栅的结合性降低,从而导致电池容量逐渐丧失。这种正极板栅的腐蚀和长大主要受板栅的合金组成、电解液密度以及板栅筋条形状等因素的影响。
    在松下蓄电池充电过程中,板栅和活性物质的接口上形成非导电层,这些非导电层或低导电性层在板栅和PAM界面引起了高的阻抗,导致充放电时发热和板栅附近PAM膨胀,从而限制了电池的容量(即所谓的PCL效应)。
    (7)极板的厚度的影响
    极板的厚度应属于电池设计方面的问题,一般来说,较厚极板的循环寿命要长于较薄极板,而活性物质利用率相比之下要差一些。但有利于循环循环寿命的延长。
    (8)装配压力的影
    装配压力对松下蓄池寿命有很大影响,AGM隔板弹性差,组装时,极群不加压或压力过小,隔板和极板之间不能保持良好的接触,电池容量大大下降。
    在循环过程中,活性物质的膨胀、疏松、脱落是电池寿命提前终结的原因之一,而采用较高的装配压力可以防止活性物质在深循环过程中的膨胀。若装配压力太低,还会导致隔板过早地与极板分离,引起电液传输困难,电池内阻迅速增大,容易导致蓄电池寿命终止。因此,采用较高的装配压力是电池具有长循环寿命的保证。
    (9)温度的影响
    高温对松下蓄电池失水干涸、热失控、正极板栅腐蚀和变形等都起到加速作用,低温会引起负极失效,温度波动会加速枝晶短路等等,这些都将影响电池寿命。      在一定环境温度范围放电时,使用容量随温度升高而增加,随温度降低而减小。在环境温度10~45℃范围内,松下蓄电池容量随温度升高而增加,如松下阀控密封铅蓄电池在40℃下放电电量,比在25℃下放电的电量大10%左右,但是,超过一定温度范围,则相反,如在环境温度45~50℃条件下放电,则电池容量明显减小。低温(<5℃)时,电池容量随温度降低而减小,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也增大,电化学的反应阻力增加,结果导致松下蓄电池容量下降。其次低温还会导致负极活性物质利用率下降,影响蓄电池容量,如电池在-10℃环境温度环境温度下放电时,负极板容量仅达35%额定容量。
    通常情况下,若在25℃条件下使用时,松下蓄电池的寿命为8年,那么30℃条件下使用时,就下降至5年;40℃时就下降至3年。即以25℃为基准,每升高10℃,其使用寿命缩短一半
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