鞠森
摘 要:电池在人们生活中的应用越来越广泛,小到生活中各种电动车使用的电池,大到变电站、大型机器中使用的电池等都是人们生活中必要的电池。各种电池由于其组成成分以及使用方法等不同其使用寿命也不相同,在使用蓄电池时需要尽可能的延长其使用寿命。本文主要研究蓄电池使用寿命的延长方法。
关键词:蓄电池;延长寿命;使用方法
蓄电池是指可以随电池进行充电的电池,人们在使用蓄电池时,可能由于使用方法不当或者保存环境不利于电池保存,因此,可能会造成电池的使用寿命缩短。这样在一定时间内,电池的更换频率增高,废旧电池中的某些化学物质会对自然环境造成极大危害,并且使用普通的掩埋垃圾的方式也不能减轻电池对环境的污染。从使用方法以及保存措施等方面入手提升蓄电池的使用寿命可以有效缓解环境的压力。
1 蓄电池的工作原理及其构成
1.1 蓄电池的内部结构
一个蓄电池主要由正、负极板、隔板以及电解液等构成。
一般情况下,普通的铅蓄电池的正、负极板由铅组成,这些极板可以与电解液直接接触,为了增加极板与电解液的接触面积,提升放点与充电效率,极板上会有一些小凸起。一个蓄电池的正负极板数量并不是一个,也不是固定不变的,其会根据电池的电容量的增加而增加数量,由此构成蓄电池的正负极板组。正负极板的组合方式也需要遵循一定规则,一般而言,正负极板较差排列,电池的最外层为负极板,这就表明在每一块电池中负极板的数量需要永远比正极板数量多一。
正负极板之间需要有隔板相隔,以防止正负极板由于安装不稳定或者受到比较大力的撞击而解除造成电池内部电路的短路现象。隔板的材质需要选择绝缘材质,但是为保障电池内部电解液的正常流动,隔板上需要有足够电解液通过的小孔或者缝隙。
电解液是每个电池中不可缺少的一个最重要组成成分之一,其作用是保障电池正负极板在与电解液接触发生电解反应以实现充电与放电过程。铅蓄电池中电解液的种类主要是经过稀释后的纯硫酸,正负极板在与电解液中的例子反应时会通过电解液完成例子的转移,从而完成电解反应。
1.2 蓄电池的工作原理
蓄电池在正常工作时其工作原理基本可以分为充电过程和放电过程,而长时间不工作的蓄电池实际上也会保持次序放电。因此,长时间不使用的蓄电池也需要定期充电以防亏电。蓄电池充电过程是指将直流电源中的电能在电池中转化成为可以被储存的化学能,而放电过程恰恰相反,是将电池中的化学能通过反应转化成为可以被机器使用的电能以为机器运作提供动力。在充电过程中,电池的正极板与电源的正极相连,负极与负极相连。通过电解反应,电池两级发生花还原反应,产物中有H2SO4不断被产出,并且这些H2SO4流入电解液中会使得电解液的浓度不断上升。而电解液浓度上升到一定程度后,水开始被电解,产生的氧气与氢气被释放,电解液中的水不断减少。其中发生的反应具体如下:
2PbO2+3H2SO4+Pb 3PbSO4+2H2O+O2+H2
其中,正极发生的反应如下:
2PbO2+2H2SO4 2PbSO4+O2+2H2O
负极发生如下反应:
Pb+H2SO4 PbSO4+H2
反应中正极会有氧气生成,负极会有氢气生成,因此,若不及时向蓄电池中加水则会造成蓄电池的使用寿命缩短现象。
放电过程恰与充电过程相反,但是由于电解反应中产生PbSO会以沉淀的形式附着在极板上,从而减少极板与电解液的接触面积,这样会降低放电过程中的反应效率,并且也会在一定程度上影响蓄电池的使用寿命。
2 蓄电池使用寿命的影响因素
2.1 电解液中含有杂质
电解液作为电池中可以与正负极板组直接接触的液体,也是离子交换与转移的基本介质,其纯度应该具有一定保障,应该使用蒸馏水将纯硫酸稀释作为电解液。若蓄电池中的电解液硫酸浓度不高,或者使用含有杂质的水进行稀释都有可能造成电池的使用寿命缩短现象,不仅如此,电解液中含有杂质甚至还会对正负两组极板的质量产生影响,若其中含有易沉淀的物质则会迅速将正负极板组包裹,影响正常充放电过程中电解反应的正常进行。
2.2 充电时间过长
蓄电池充满电的标志之一是电解液会沸腾,电解液过度沸腾会造成水分蒸发,水的成分减少,则电解液中硫酸的浓度会相应提升,硫酸浓度过高影响电池容量。由此可见充电时间过长也会造成电池寿命缩短。
2.3 使用环境复杂
由于电解液以液体的形态存在于蓄电池中,因此,若蓄电池的使用环境比较复杂,日常使用中会造成电池的剧烈晃动,因此则可能会造成电解液渗漏等现象,严重则造成电池内部短路,损坏电池质量。
3 延长蓄电池使用寿命的有效措施
3.1 及时清理电池表面
电池表面由于会吸附一些灰尘以及溢出的电解液等造成导电现象,若不及时清理,则这些灰尘和电解液的混合物质可能会发生电解反应,电池外部的电解反应可能会损坏电池表面,从而影响电池的正常使用。
3.2 尽可能减少电池的激烈晃动
为保障电池的正常使用,减少电解液的溢出,因此,在蓄电池工作过程中尽可能的保障电池处于平稳状态。同时,蓄电池的安装是否合理也会在一定程度上影响使用寿命,因此,也要及时定期检查电池的各线路安装状态是否正常,从而延长使用寿命。
3.3 及时补充蒸馏水
当电池使用过一段时间后,电解液中的水分会蒸发一部分,在降低到一定程度,电解液浓度过高会造成电池正常使用。因此,应该及时在电池中补充蒸馏水,避免电池出现状况影响正常使用。
4 结语
蓄电池的保存方法和使用方法,使用环境以及其自然充放电过程中造成的电解液浓度上升等现象有关,因此,要提升蓄电池的使用寿命,就需要从原因出发,合理使用,按照规定充电,尽可能的延长其使用寿命。
参考文献
[1]张悦超,熊国专,张金强,杨培文,何传珂.风电机组变桨用铅酸蓄电池更换周期调整策略[J].电源技术,2019,43(09):15031504+1524.
[2]羅云钢,董敏学.起动型蓄电池使用寿命预测与整车静态电量管理分析[J].上海汽车,2017,(04):3236.