第三节 蓄电池的主要性能
一、电压
1.充电电压
充电电压指蓄电池在充电时两极的电位差。其大小可用式(1-1-1)表示:
U充=E0+I充R内 (1-1-1)
式中:U充——充电电压,V;
E0——电池的电动势,V;
I充——充电电流,A;
R内——电池的内阻,Ω。
在充电时,由于内阻R内的影响,其电压高于电池的电动势,并随电流增大而增大。
2.放电电压
放电电压指电池在放电时两极的电位差。其大小可用式(1-1-2)表示:
U放=E0-I放R内 (1-1-2)
由此可见:电池在放电时,由于内阻R内的影响,其电压低于电池的电动势,放电电流越大,电压下降越快。
充电电压和放电电压统一称为蓄电池的工作电压。由于工作电压随内阻变化而变化。因而在充、放电电流和电解液温度恒定的条件下,充电电压总是逐渐升高,放电电压总是逐渐下降。
蓄电池的内阻随温度与充电程度而变化,因此很难去定义且准确地测量出内阻,放电电压的数值与放电电流的变化是有所关联的,当然温度降低时亦会增加内阻。
3.额定电压
额定电压指蓄电池放电时的中段电压,或者指放电过程中的平均电压,目前国际电工协会IEC标准规定:镉镍蓄电池单只额定电压为1.2V;蓄电池组其额定电压为1.2V与串联单体蓄电池个数之乘积。
此外,镉镍蓄电池的电压还包括开路电压(电动势),闭路电压和终止电压,其定义与铅蓄电池相同。
一般来说,评定镉镍蓄电池的好坏,不仅要看放电时的初始电压和放电后的终止电压,还要看放电时电压平稳程度如何。放电时,电位下降速度慢且平稳;充电时电压上升速度慢,则该蓄电池质量就好,否则质量就差。
二、容量
容量指电池由充电充足状态放电至终止电压所放出的总电量。其大小为:
C=I放×T放(A·h)
蓄电池容量以安培小时(A·h)计算,中倍率镉镍蓄电池其电量可用1/5容量的电流经8h的饱和充电后,供应1/5容量电流的负载维持5h,此数据符合IEC标准。
影响容量大小因素很多,一般物质利用率越高,容量就越大;放电电流越大,放出容量就越小;电解液温度较高时,放出的容量就较大。镉镍蓄电池在室温下充电后,在(-20±1)℃下能放出额定容量的75%以上;在(-40±1)℃下能放出额定容量的20%以上,其低温放电性能较强。
三、自放电率
镉镍蓄电池自放电率的定义与铅蓄电池相同。
蓄电池在(20±5)℃温度环境中以0.2C5充电8h,在同一环境中搁置28个昼夜,用0.2C5电流放电至1.0V/只,其持续时间不少于4h。
镉镍蓄电池的自放电率比酸性蓄电池小得多。在一般情况下,镉镍蓄电池搁置1.5~2个月完全停止自放电,容量一直在额定容量的75%左右。
四、寿命
蓄电池每充、放电一次叫一次循环。蓄电池在保持输出一定容量的情况下,所能进行的循环次数叫寿命。次数越多,表明寿命越长,电池的质量就越好。
镉镍蓄电池按标准进行全充、全放循环次数不少于900次,一般都在1500次以上,按IEC标准进行寿命试验,循环次数不少于500次。一般都在1000次以上。浮充使用时,其使用寿命将更长,一般为15~20年,维护特别好的可使用30年以上。
五、保存期
出厂后一直未使用的镉镍蓄电池,保存4年后仍能达到上述主要电气性能要求。超过4年,只要没有机械损坏,一般做3~5次充放电循环,常温放电容量合格者仍可正常使用。