我国幅员辽阔,人口分布东密西疏,因地理环境和经济相对落后等原因,造成一些地区的电力资源相对匮乏,国家电力电网无法覆盖,无法集中供电,或者电网质量不稳定,给当地的经济发展造成一定的影响。尤其在中国的北方、西北等地区问题尤为突出,迫切需要有适合当地情况使用的稳定可靠的电力系统。现在常用的单独供电系统有发电机组、太阳能系统、风力发电系统及风光互补系统。今天就让我们来探讨一下在光伏发电系统中，有哪些因素可以直接影响
松下蓄电池使用寿命。
(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。
蓄电池在循环过程中,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恶化,结果使得该区域的活性物质软化和脱落。
(2)酸分层对蓄电池寿命的影响
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,其密度大,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。
(3)板栅合金的影响
由于长期使用松下蓄电池,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)。
(4)放电电流对蓄电池寿命影响
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,这样在再充电时加速了极板极化,导致PbSO4转化困难,随着循环的继续,这种情况还会更加剧烈,结果使得极板充不进电,最后导致蓄电池寿命终止。
(5)电液密度对铅蓄电池寿命的影响
电解液的浓度不仅与蓄电池的容量有关,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)深度放电后蓄电池容量恢复
在光伏系统中,蓄电池的放电率要比蓄电池应用在其它场合低,通常在C20～C240之间,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。
(7)极板厚度的影响
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。但有利于循环寿命的延长。
(8)装配压力的影响
装配压力对松下电池寿命有很大影响。AGM隔板弹性差,在组装时,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,会导致电池容量显著下降。
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循环寿命长的保证。
(9)温度的影响
高温对蓄电池失水干涸、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。蓄电池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,铅蓄电池容量随温度升高而增加,如阀控密封铅
松下蓄电池在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℃环境温度下放电时,负极板容量仅达35%额定容量。
