雷迪司電池在光伏發(fā)電系統(tǒng)中影響蓄電池壽命因素分析

1酸分層對蓄電池壽命影響

    在光伏系統(tǒng)中，限制雷迪司蓄電池壽命的主要因素是蓄電池中的酸分層⑵。這主要是由于自然資源的隨 機性，使得應(yīng)用于其中的雷迪司蓄電池難以得到完全的再 充，而使其長期處于欠充狀態(tài)，導(dǎo)致雷迪司蓄電池酸分層 發(fā)生。酸分層通常指的是蓄電池在低過充和深度放電 時，雷迪司電池底部酸濃度高于頂部酸濃度。極板上硫酸 濃度的不同分布將導(dǎo)致負(fù)極板底部硫酸鹽化，正極板腐蝕和膨脹，這些問題將導(dǎo)致蓄電池的使用壽命 縮短。

⑴都報道了類似于光伏系統(tǒng)中蓄電池酸分 層行為，如下所述：

(1)在放電過程中，雷迪司蓄電池底部酸濃度降低速 度要比中部和頂部慢。在深度放電時，這種情況將 更加嚴(yán)重。

(2)低過充時，雷迪司蓄電池頂部和底部、中部呈現(xiàn) 不同的硫酸濃度值(底部和中部酸濃度基本相同， 但高于頂部)這種差別程度和宥充前雷迪司蓄電池的放電 深度、極板上硫酸含量和充電率有關(guān)(充電率越 高，酸分層越明顯)。

(3)嚴(yán)重過充時.，發(fā)生水分解，產(chǎn)生氫氣和氧 氣，所逸出的氣體對雷迪司電池頂部和中部的硫酸有一定 的攪拌作用，由于氣體到達(dá)蓄電池底部比較困難, 這種攪拌作用效果減弱。結(jié)果是蓄電池底部硫酸濃 度再次比其他部分高。一簡單的、用于描述光伏系統(tǒng)中蓄電池在充放 電過程中酸分層的模型如圖1所示。在該圖中，我 們假設(shè)把蓄電池分為3個部分：高『極板部分、極 板部分、低于極板部分，忽略了實際情況中各部分 硫酸濃度梯度，而認(rèn)為該部分硫酸濃度相等；且認(rèn) 為整個過程是連續(xù)發(fā)生而不是同步發(fā)生的。

從該模型中，我們珂以清楚地看到，在光伏系 統(tǒng)中，由于蓄電池一般都處于欠充狀態(tài)，進(jìn)一步擴大了雷迪司蓄電池底部和頂部的硫酸濃度之差，加劇了硫 酸鹽化和容量損失。

2放電電流對蓄電池壽命影響

從前述知，在光伏系統(tǒng)中，雷迪司蓄電池的放電電流 非常小。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)報道，在小電流條件下形成 的PbSO4比大電流條件下形成的PbSO4氧化困難得 多。這是因為在大電流條件下形成的PbS04結(jié)晶顆 粒要比小電流條件下形成的PbSO4結(jié)晶顆粒小。根據(jù)文獻(xiàn)⑶所描述的PbSOq結(jié)晶核作用理論知：硫酸 鉛結(jié)晶的核只有在電解液中過飽和時才會發(fā) 生。這只右在雷迪司蓄電池完全充電后，活性物質(zhì)中不含 PbS04!然后剛開始放電時，Pb2+濃度急劇增加, 新的核形成并按指數(shù)增加。當(dāng)一定數(shù)目核形成后, IV+的飽和度太低不足以形成新的核，PbSd的核 結(jié)晶作用停止C相反，如果活性物質(zhì)含有PESO* 則電解液中Ph?*的飽和度不足以形成新的核。沒有核作用下，新牛成的PbSO4結(jié)晶將以存在的 PUSO4作為其核，集聚在其周圍。許多實驗結(jié)果已 證實了這種反應(yīng)機理c因此，我們可以推測，在大 電流放電時，Pb2t的濃度要比小電流下FV+增加 得快，而使前者形成更多的新核，從而使PbSR晶 體顆粒小、數(shù)目多。然而較大尺寸的PbSO,晶體溶 解困難。根據(jù)PbSO4^Pb2t ^Pb4 + ^PbO2的反應(yīng)機 理，勢必影響PbSQ轉(zhuǎn)化為瑋。2的效率，減少了雷迪司蓄電池的容量。而目粗大的PbSQ結(jié)晶顆粒減少 r pbso4的有效而積，這樣在再充時加速了極板極 化，進(jìn)一步影響了雷迪司蓄電池的壽命。