基本介紹
- 中文名：放電特性曲線
- 外文名：discharge characteristic curve
- 定義：工作電壓和放電時間繪製的曲線
- 學科：電子工程
- 作用：判斷電池工作性能是否穩定
- 套用：研究電池性能
放電過程,容量換算係數,套用,
放電過程
由圖1可見，蓄電池放電時端電壓的變化也分為3個階段。在放電初始的很短時間內，端電壓急劇下降，然後端電壓緩慢下降，當接近放電終期時，蓄電池的端電壓又在很短時間內迅速下降。當電壓降到一定值(1.8V左右)時，必須停止放電，否則會導致鉛蓄電池極板硫化，縮短其使用壽命。其中第二階段維持時間越長，鉛蓄電池的特性越好。
在放電之前，蓄電池極板上活性物質微孔中硫酸溶液的密度與本體溶液的密度相等，電池的電壓為開路電壓。
圖 1
在放電初期，極板微孔中硫酸首先被消耗，微孔內溶液密度立即下降，而本體溶液中的硫酸向微孔內擴散的速度很慢，不能立即補充所消耗的硫酸，使微孔中硫酸濃度下降，故本體溶液與微孔中的溶液形成較大的濃度差，即此階段的濃差極化較大，結果導致電池端電壓明顯下降(oa段)。隨著濃度差的增大，使硫酸的擴散速度增加，當電極反應消耗硫酸的速度與硫酸擴散的速度相等時，此階段結束。
在放電中期，由於電子移動速度、電極反應速度與硫酸擴散速度基本達成一致，即極化引起的超電壓基本穩定。因此，這個階段蓄電池的端電壓主要與電池的電動勢和歐姆內阻有關。而電動勢與電解液的濃度有關，所以蓄電池端電壓隨電解液濃度的逐漸減小和歐姆內阻的逐漸增大而緩慢下降(ab段)。
在放電後期，蓄電池正、負極板上的活性物質逐漸轉變成硫酸鉛，並逐步向極板深處擴展，使極板活性物質微孔被體積較大的硫酸鉛阻塞，本體溶液中的硫酸向微孔內擴散變得越來越困難，導致微孔中硫酸的密度急劇下降，因此濃差極化也急劇增大。此外，放電產物硫酸鉛是不良導體，使電池歐姆內阻增大，所以此階段的端電壓下降速度很快(be段)。
當端電壓下降到C點後，如果再繼續放電，端電壓下降的速度更快(cd段)。這是因為微孔中的硫酸濃度由於得不到補充已降至很低，使放電反應無法進行。所以C點為蓄電池端電壓急劇下降的臨界點，即放電終止電壓(1.8V左右)，此時應立即停止放電。
當停止放電後，放電反應不再發生，蓄電池本體溶液中的硫酸逐漸向微孔中擴散，使微孔中的溶液濃度逐漸上升，並最終與本體溶液的濃度相等，使電池的開路電壓逐漸上升並穩定在2V左右(ce段)。
容量換算係數
容量換算係數及曲線是套用曲線，是計算蓄電池容量的依據。容量換算係數及曲線和特性曲線一樣，各種型號電池有不少差異。很難用一組係數和曲線來覆蓋國內外諸多品牌電池。圖2的一組係數和曲線，是在恆溫條件下，進行系統試驗所得數據，可供工程設計前期工作中估算蓄電池容量時參考。
圖2
套用
放電特性曲線電池分選法
利用電池放電特性曲線的一致性對電池進行分選，思路是根據統計學原理並考慮到使組合電池中絕大多數單體電池工作在最佳組合狀態，利用聚類分析法分析電池的充放電特性曲線，然後通過統計分析軟體對大量數據進行快速分選。所謂特性曲線，是指電池在充放電過程中電壓隨時間的變化曲線。這條曲線直接表達了電池兩端電壓隨時間的變化，間接包含充放電過程中電池內阻等指標隨時間變化的規律等電池特性，集中體現出電池的容量、內阻、充放電電壓平台、極化程度等指標，能夠推斷出電池的大部分特性。因而，用特性曲線的一致性來分選組合電池，克服了常規容檢及其他
分選方法的局限性，能夠保證電池各種性能指標的一致性，提高了組合電池的性能。這種方法能夠適應一般需求，缺點是放電特徵曲線的測量表現了電池在特定電流下的反應，但是由於動力電池具有充放電強度和周期不確定的特點，所以這種方法並不適用於對動力電池的分選。
另外，特徵曲線僅僅是一致性的依據，具體的分選標準還需要附加的算法對每隻電池的曲線進行分析，要求具有強大的計算能力，並且軟體需要具備數據通信或共享功能以便進行大量數據傳輸。還處於實驗室套用階段，未在實際生產中廣泛採用。
