威艾特电池在光伏发电系统中影响蓄电池寿命因素分析

威艾特电池在光伏发电系统中影响蓄电池寿命因素分析

威艾特电池酸分层对蓄电池寿命影响

   在光伏系统中，限制松下蓄电池寿命的主要因素是蓄电池中的酸分层⑵。这主要是由于自然资源的随 机性，使得应用于其中的松下蓄电池难以得到完全的再 充，而使其长期处于欠充状态，导致松下蓄电池酸分层 发生。酸分层通常指的是蓄电池在低过充和深度放电 时，松下电池底部酸浓度高于顶部酸浓度。极板上硫酸 浓度的不同分布将导致负极板底部硫酸盐化，正极板腐蚀和膨胀，这些问题将导致蓄电池的使用寿命 缩短。

⑴都报道了类似于光伏系统中蓄电池酸分 层行为，如下所述：

(1)在放电过程中，松下蓄电池底部酸浓度降低速 度要比中部和顶部慢。在深度放电时，这种情况将 更加严重。

(2)低过充时，松下蓄电池顶部和底部、中部呈现 不同的硫酸浓度值(底部和中部酸浓度基本相同， 但高于顶部)这种差别程度和宥充前松下蓄电池的放电 深度、极板上硫酸含量和充电率有关(充电率越 高，酸分层越明显)。

(3)严重过充时.，发生水分解，产生氢气和氧 气，所逸出的气体对松下电池顶部和中部的硫酸有一定 的搅拌作用，由于气体到达蓄电池底部比较困难, 这种搅拌作用效果减弱。结果是蓄电池底部硫酸浓 度再次比其他部分高。一简单的、用于描述光伏系统中蓄电池在充放 电过程中酸分层的模型如图1所示。在该图中，我 们假设把蓄电池分为3个部分：高『极板部分、极 板部分、低于极板部分，忽略了实际情况中各部分 硫酸浓度梯度，而认为该部分硫酸浓度相等；且认 为整个过程是连续发生而不是同步发生的。

从该模型中，我们珂以清楚地看到，在光伏系 统中，由于蓄电池一般都处于欠充状态，进一步扩大了松下蓄电池底部和顶部的硫酸浓度之差，加剧了硫 酸盐化和容量损失。

2放电电流对蓄电池寿命影响

从前述知，在光伏系统中，松下蓄电池的放电电流 非常小。根据有关文献报道，在小电流条件下形成 的PbSO4比大电流条件下形成的PbSO4氧化困难得 多。这是因为在大电流条件下形成的PbS04结晶颗 粒要比小电流条件下形成的PbSO4结晶颗粒小。根据文献⑶所描述的PbSOq结晶核作用理论知：硫酸 铅结晶的核只有在电解液中过饱和时才会发 生。这只右在松下蓄电池完全充电后，活性物质中不含 PbS04!然后刚开始放电时，Pb2+浓度急剧增加, 新的核形成并按指数增加。当一定数目核形成后, IV+的饱和度太低不足以形成新的核，PbSd的核 结晶作用停止C相反，如果活性物质含有PESO* 则电解液中Ph?*的饱和度不足以形成新的核。没有核作用下，新牛成的PbSO4结晶将以存在的 PUSO4作为其核，集聚在其周围。许多实验结果已 证实了这种反应机理c因此，我们可以推测，在大 电流放电时，Pb2t的浓度要比小电流下FV+增加 得快，而使前者形成更多的新核，从而使PbSR晶 体颗粒小、数目多。然而较大尺寸的PbSO,晶体溶 解困难。根据PbSO4^Pb2t ^Pb4 + ^PbO2的反应机 理，势必影响PbSQ转威艾特蓄电池化为玮。2的效率，减少了松下蓄电池的容量。而目粗大的PbSQ结晶颗粒减少 r pbso4的有效而积，这样在再充时加速了极板极 化，进一步影响了松下蓄电池的寿命。