蓄電池放電特性曲線

電池的工作特性包括:靜電動勢、內阻、充電特性和放電特性。

1.靜電動勢的定義:電池靜止時，正負極板之間的電位差稱為靜電動勢，用E0(Ej)表示。測量方法:

用直流電壓表或萬用表的直流電壓檔直接測得；測出電解液密度，然后用經驗公式求得。E0=0.85+ρ25℃E0:蓄電池的靜止電動勢;ρ25℃：25℃時的電解液相對密度在實際使用中，蓄電池電解的溫度受環(huán)境溫度的影響，不可能總保持在25℃，這樣就必須將任意溫度時的相對密度換算成25℃時的相對密度。換算公式如下：ρ25℃=ρt+β(t—25)ρt：電解液任意溫度下的實測相對密度；β：相對密度溫度系數(shù)，β=0.00075;t：實測相對密度時的電解液溫度。

2.內阻鉛酸電池的內阻包括電解液電阻、極板電阻、隔膜電阻和連接電阻。極板電阻:正常使用條件下，極板電阻很小，只有極板硫化后，極板電阻才會明顯增大；電解質電阻:電解質的電阻與電解質的溫度和密度有關。隨著密度的增加和溫度的降低，電解液的粘度增加，滲透率降低，電阻增加。隔板的阻力:隔板的阻力主要取決于隔板的材料、厚度和孔隙率；條形阻力:采用穿墻結構后，阻力可以忽略。

3.電池充電特性的定義:恒流充電時電池的電壓V、電動勢E和電解液密度隨時間變化的規(guī)律。電池的充電過程可分為以下四個階段:(1)快速上升階段:充電開始時，極板孔表層首先形成硫酸，來不及鋪開，導致孔內電解液密度增加。在這個階段，電池的端電壓和電動勢迅速增加；(2)穩(wěn)定上升階段:當孔隙中產生硫酸的速度與硫酸鋪開的速度相同時，蓄電池的端電壓和電動勢隨著整個容器中電解液密度的增加而緩慢增加。(3)急劇上升階段:當端電壓上升到2.3~2.4V時，電極板上可能參與變化的活性物質大部分被回收為二氧化鉛和鉛。如果繼續(xù)充電，電解液中的水會被電解成H2和O2，以氣泡的形式釋放出來，形成“沸騰”。但是氫離子和電子在負極板的結合不是瞬間的，所以大量的氫離子在負極板聚集，導致電解液和極板之間產生額外的電位差，從而端電壓上升到2.7V(4)急劇下降階段:端電壓上升到2.7v后應停止充電，如果繼續(xù)充電，稱為過充。過度充電會產生大量氣泡從極板孔隙中沖出，導致活性物質脫落，電池容量下降。停止充電后，電源電壓消失，負極板周圍積聚的氫離子形成氫氣逸出，孔隙中的硫酸向外擴散，電解液混合均勻，端電壓迅速下降至穩(wěn)定值。充電結束:充電結束的標志是:電解液沸騰；電解液密度升至最大值，2~3小時內不再上升；單體電池端電壓上升至最大值，2~3小時內不再上升。

4.電池的放電特性電池的放電特性是指在恒流放電過程中，電池的電壓、電動勢和電解液密度隨時間變化的規(guī)律。ρ電池的整個放電過程可以分為以下四個階段:(1)放電階段開始時，電極板孔內發(fā)生化學反應，先消耗掉電極板孔內的硫酸，但這個范圍內的硫酸非常有限，此時周邊的硫酸沒有時間向內補充，所以電極板孔內的電解液密度迅速下降(電動勢迅速下降)，端電壓迅速下降。

(2)在相對穩(wěn)定階段，孔內外電解液的密度差隨著極板孔內電解液密度的減小而增大。在密度差的作用下，硫酸向孔隙中的擴散速度也加快，從而可以維持放電電壓和放電電流。當孔外補充的硫酸基本等于孔內消耗的硫酸時，極板孔內外的密度差將基本保持不變。此時，孔內電解液的密度會隨著孔外電解液的密度而降低，端電壓會按照近似直線規(guī)律緩慢降低。

(3)以下三個原因導致端電壓快速下降。(1)放電接近尾聲時，孔外電解液密度已大幅度降低，硫酸補充到孔外孔內的速度減慢，離子擴散速度減慢；②隨著放電時間的延長，極板表面硫酸鉛的量增加，使孔隙變小，使極板活性物質與電解液分離；③硫酸鉛本身導電性差。放電時間越長，硫酸鉛越多，內阻越大。通常，端電壓急劇下降的臨界點(端電壓約為1.1.7V)稱為放電結束。如果此時繼續(xù)放電，端電壓將很快降至0，因此必須停止放電。

(4)在電壓上升階段停止放電后，由于放電電流為0，內阻上的壓降為0；并且由于硫酸有足夠的時間滲透到極板的孔隙中，使電解液混合均勻，此時端電壓上升到與電解液密度相對應的電動勢值。電池放電后，停止放電后端電壓再次升高，這是表面現(xiàn)象。充電前，如果再次接通電路繼續(xù)放電，電壓會再次急劇下降到零。

(5)放電結束特征為:單體電池電壓降至放電結束電壓(20小時放電速率下為1.75伏)；電解液的相對密度下降到最小允許值，約為1.11。