蓄電池容量與性能和溫度關(guān)系的分析
(文章來(lái)源:汽車(chē)科學(xué)島)
眾所周知,任何類(lèi)型的蓄電池在低溫環(huán)境中都會(huì)出現(xiàn)容量的下滑,比如電瓶車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)會(huì)因低溫出現(xiàn)里程縮短,電子設(shè)備的續(xù)航時(shí)間也不會(huì)例外地降低。造成這種現(xiàn)象的原因大致以下兩點(diǎn)。
低溫環(huán)境下電解液與負(fù)極隔膜之間的相容性變差,這點(diǎn)適合所有類(lèi)型的蓄電池(鉛酸/鋰離子)。同時(shí)電解液會(huì)隨著溫度的降低而會(huì)磁縣粘度的增加甚至結(jié)凍,鉛酸電池的電解液是硫酸溶液也會(huì)受到影響,而在粘度變化甚至凝固后則會(huì)影響電池的導(dǎo)電率。也可以理解為電解液活性變差會(huì)降低傳輸能力,蓄電池充放電能力會(huì)變差,電量在放電過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)過(guò)量的損耗。
低溫環(huán)境中鉛酸電池的鉛合金欄板內(nèi)部包含的海綿纖維活性物質(zhì)性能會(huì)變差,隔板防止活性物質(zhì)脫落的能力也會(huì)變差,蓄電池的整體工況會(huì)很糟糕。鋰電池在低溫環(huán)境中會(huì)出現(xiàn)鋰離子負(fù)極析出鋰的狀態(tài)比較嚴(yán)重,這些金屬鋰會(huì)與電解液發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生沉積物從而影響固態(tài)電解質(zhì)厚度從而影響電池工況。
簡(jiǎn)而言之,蓄電池對(duì)溫度會(huì)非常敏感,環(huán)境溫度越低蓄電池的充放電能力、電池容量、轉(zhuǎn)移阻抗以及使用壽命都會(huì)變差或降低。蓄電池理想的使用環(huán)境為25攝氏度左右,鉛酸電池不超過(guò)50攝氏度是最理想的狀態(tài),鋰電池不宜超過(guò)60攝氏度,過(guò)高的溫度也會(huì)造成電池工況變差。在了解了低溫對(duì)于電池容量的影響之后,影響到底會(huì)有多大、汽車(chē)蓄電池應(yīng)該如何保養(yǎng)呢?
汽車(chē)使用的蓄電池(指啟動(dòng)電池/電瓶),其參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)大多為35/45/55Ah-12V,數(shù)字越大等于電池容量越大,大部分汽車(chē)會(huì)選擇45或55標(biāo)準(zhǔn),不過(guò)也有少數(shù)存在“精簡(jiǎn)配置行為”的車(chē)輛會(huì)使用小容量的電池。安時(shí)AH與電壓用以標(biāo)準(zhǔn)容量也許不太好理解,這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電池如果轉(zhuǎn)化為kwh(度)的話(huà),會(huì)有多低呢?
35Ah-12V為0.42度45Ah-12V為0.54度55Ah-12V為0.66度這就是蓄電池的容量,由此可見(jiàn)其容量有多低了吧。而且這還是標(biāo)準(zhǔn)絕對(duì)容量,電池從生產(chǎn)落后隨即開(kāi)始容量的下降,理論上電池絕對(duì)不會(huì)達(dá)到滿(mǎn)容量;且正常使用中鉛酸電池會(huì)因?yàn)殡姍C(jī)硫化,活性物質(zhì)逐漸失去活性以及電解液蒸發(fā)等因素的影響而出現(xiàn)持續(xù)下滑;鉛酸電池完整充放電在300~350次即可接近或達(dá)到報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn),在這一過(guò)程中容量會(huì)線(xiàn)性的下滑。不過(guò)這還是不是溫度的影響,環(huán)境溫度以25攝氏度為標(biāo)準(zhǔn),溫度每下降1℃則電池容量縮減0.8%~0.1%,這又是什么概念呢?
假設(shè)車(chē)輛裝備的是45Ah-12(0.54度)的啟動(dòng)電池,在使用1年左右之后容量假設(shè)為70%,也就是0.378kwh。此時(shí)環(huán)境溫度降低至零下5攝氏度,電池真實(shí)容量要再減去接近30%,那么容量剩余的只有不足0.27kw的電量。真實(shí)容量恰巧是額定容量的一半左右,此時(shí)蓄電池為車(chē)輛提供的“待機(jī)時(shí)間”是不是也要縮短了呢?
汽車(chē)在熄火后并不是完全斷電,車(chē)輛的防盜系統(tǒng)、鑰匙傳感器、電子設(shè)備靜態(tài)電流均在消耗電池容量;電子設(shè)備不多的老舊車(chē)輛靜態(tài)電流約100mah左右,加裝電子設(shè)備過(guò)多或原車(chē)電子設(shè)備過(guò)大的車(chē)輛,其靜態(tài)電流會(huì)超過(guò)200mah的存在。以0.27kwh的容量為標(biāo)準(zhǔn),其容量?jī)H足夠車(chē)輛熄火供電不足4.7天,而且這還是完全放空電池容量的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。
汽車(chē)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)依靠的是大功率啟動(dòng)電機(jī),由電機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的啟動(dòng)瞬間耗電量很大(每秒數(shù)百甚至上千庫(kù)倫)。想要正常啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)則需要電池有足夠的容量與電壓,所以在低溫環(huán)境中大多數(shù)車(chē)輛的蓄電池只能支撐2~3天的正常待機(jī),再長(zhǎng)一些則難以啟動(dòng)了。
總結(jié):溫度會(huì)電池容量的影響是非常夸張的,燃油動(dòng)力汽車(chē)的啟動(dòng)電池沒(méi)有溫控系統(tǒng)所以會(huì)加速損壞,并且降低待機(jī)時(shí)間。新能源電動(dòng)汽車(chē)的生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求安裝智能溫控系統(tǒng),以PTC模塊為主可保證蓄電池延緩損壞并保證正常放電狀態(tài);不過(guò)PTC本身會(huì)消耗部分電量,所以電動(dòng)汽車(chē)在冬季也會(huì)出現(xiàn)20%~30%續(xù)航里程的衰減,這是難以克服的現(xiàn)象。
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