蓄電池都是組合起來使用的，組合的基本方式有并聯和串聯兩種結構。蓄電池的實驗室壽命，是檢驗部門提供的數據，這個數量值與實際使用中表現出來的數值往往相差甚遠。造成這種情況的原因雖然是多方面的，但基本因素是共有的，本文就這些因素做以分析。提出充分發揮蓄電池使用價值的措施。
1.單體電池和電池組的概念
蓄電池廠出廠的蓄電池，都是單體電池或單只電池。單體電池是指最小獨立電化學電壓單位的電池。堿性的鎳鎘電池是每個單體為1V，鉛酸電池是2V的一個單體，磷酸鐵鋰電池是3V，錳酸鋰電池是3.6V。在小功率供電時，常常使用一個電池，如手機和家庭用的手電筒，都是用1個單體鋰電池供電。在許多情況下，蓄電池必須組合成大容量、高電壓的蓄電池組，才能滿足設備的需要。如汽油車啟動用的12V電池，通信基站使用的48V蓄電池組，鐵路機車上使用的96V蓄電池組，電動汽車上使用的144~288V蓄電池組，都是用單只電池串聯組合而成的。
在容量較大的單只蓄電池的內部，是用并聯單體電池的方式產生較大容量。汽車用鉛酸電池的極板，每片15Ah，并聯組成以15Ah為臺階的系列電池。鋰電池的軟包類似鉛酸電池的極板，每包20Ah，可以組成以20Ah為臺階的系列電池。使用18650一類的2Ah圓柱電池組合，理論上并聯可以得到任意大容量的單只電池。
在實際使用中，有兩個問題常被用戶誤解，其一是電池廠公布的和國家標準中規定的電池的壽命，都是指單體電池的壽命，不是指蓄電池組的壽命。其二是電池報廢的容量下限，電池行業的慣例是循環試驗到結構容量降低到標稱容量80%，試驗就終止了。電池行業習慣把這個數據提供給用戶，許多用戶誤認為這個數值就是使用報廢標準，在許多行業里，都沿用這個數據。其實用戶根據使用條件不同，合理的報廢標準會有很大差異。
在機械機構里，并聯可以增加可靠性。在蓄電池組里，有不少人認為也是這樣，實際正相反。無論是串聯方式還是并聯方式組成的蓄電池組，可靠性都低于單體電池，這就是蓄電池的“成組效應”。
一、干涸失效模式
從閥控鉛酸蓄電池中排出氫氣、氧氣、水蒸氣、酸霧，都是電池失水的方式和干涸的原因。干涸造成電池失效這一因素是閥控鉛酸蓄電池所特有的。失水的原因有四：①氣體再化合的效率低;②從電池殼體中滲出水;③板柵腐蝕消耗水;④自放電損失水。
(一)氣體再化合效率
氣體再化合效率與選擇浮充電壓關系很大。電壓選擇過低，雖然氧氣析出少，復合效率高，但個別電池會由于長期充電不足造成負極鹽化而失效，使電池壽命縮短。浮充電壓選擇過高，氣體析出量增加，氣體再化合效率低，雖避免了負極失效，但安全閥頻繁開啟，失水多，正極板柵也有腐蝕。影響電池壽命。
(二)從殼體材料滲透水分
各種電池殼體材料的有關性能見下表。從表中數據看出，ABS材料的水蒸氣滲透率較大，但強度好。電池殼體的滲透率，除取決于殼體材料種類、性質外，還與其壁厚、殼體內外間水蒸氣壓差有關。
性能材料數值水蒸汽相對滲透率(%)氧相對滲透率(%)機械強度拉伸強度(Mpa)缺口沖擊強度(KJ·m-2)ABS16.60.3521~636.0~53PP1.00130~402.2~6.4PVC4.224.4135~5522~108
(三)板柵腐蝕
板柵腐蝕也會造成水分的消耗，其反應為：
(四)自放電
正極自放電析出的氧氣可以在負極再化合而不至于失水，但負極析出的氫不能在正極復合，會在電池累積，從安全閥排出而失水，尤其是電池在較高溫度下貯存時，自放電加速。
二、容量過早損失的失效模式
在閥控鉛酸蓄電池中使用了低銻或無銻的板柵合金，早期容量損失常容易在如下條件發生：
①不適宜的循環條件，諸如連續高速率放電、深放電、充電開始時低的電流密度;
②缺乏特殊添加劑如Sb、Sn、H3PO4;
③低速率放電時高的活性物質利用率、電解液高度過剩、極板過薄等;
④活性物質視密度過低，裝配壓力過低等。
三、熱失控的失效模式
大多數電池體系都存在發熱問題，在閥控鉛酸蓄電池中可能性更大，這是由于：氧再化合過程使電池內產生更多的熱量;排出的氣體量小，減少了熱的消散;
若閥控鉛酸蓄電池工作環境溫度過高，或充電設備電壓失控，則電池充電量會增加過快，電池內部溫度隨之增加，電池散熱不佳，從而產生過熱，電池內阻下降，充電電流又進一步升高，內阻進一步降低。如此反復形成惡性循環，直到熱失控使電池殼體嚴重變形、漲裂。為杜絕熱失控的發生，要采用相應的措施：
①充電設備應有溫度補償功能或限流;
②嚴格控制安全閥質量，以使電池內部氣體正常排出;
③蓄電池要設置在通風良好的位置，并控制電池溫度。
四、負極不可逆硫酸鹽化
在正常條件下，鉛蓄電池在放電時形成硫酸鉛結晶，在充電時能較容易地還原為鉛。如果電池的使用和維護不當，例如經常處于充電不足或過放電，負極就會逐漸形成一種粗大堅硬的硫酸鉛，它幾乎不溶解，用常規方法充電很難使它轉化為活性物質，從而減少了電池容量，甚至成為蓄電池壽命終止的原因，這種現象稱為極板的不可逆硫酸鹽化。
為了防止負極發生不可逆硫酸鹽化，必須對蓄電池及時充電，不可過放電。
五、板柵腐蝕與伸長
在鉛酸蓄電池中，正極板柵比負極板柵厚，原因之一是在充電時，特別是在過充電時，正極板柵要遭到腐蝕，逐漸被氧化成二氧化鉛而失去板柵的作用，為補償其腐蝕量必須加粗加厚正極板柵。
所以在實際運行過程中，一定要根據環境溫度選擇合適的浮充電壓，浮充電壓過高，除引起水損失加速外，也引起正極板柵腐蝕加速。當合金板柵發生腐蝕時，產生應力，致使極板變形、伸長，從而使極板邊緣間或極板與匯流排頂部短路;而且閥控鉛酸蓄電池的壽命取決于正極板壽命，其設計壽命是按正極板柵合金的腐蝕速率進行計算的，正極板柵被腐蝕的越多，電池的剩余容量就越少;電池壽命就越短。 |
