影响电池使用寿命的因素

影响电池使用寿命的因素及预防措施
蓄电池是UPS的重要组成部件，在市电停电时其提供的后备能量保证UPS输出不中断，如电
池供电容量不足，则系统会发生后备时间不足、宕机的危险。

可见电池性能直接影响电源系统的可靠性。

实践表明，蓄电池问题是UPS问题中最常见的一种。

绝大多数UPS
使用的是密封式免维护铅酸蓄电池，所谓的免维护并非完全不需维护，而是指不需要象传统铅酸蓄电池那样定期加水。

由于结构和材料的原因，电池的价格通常都比较高，因此正
确对蓄电池组进行维护保养，是延长UPS使用寿命、降低系统运营成本的关键。

常见电池的寿命为3~5年，但应用中会有少量电池提前损坏。

这是因为，电池的寿命除了与内部材料、化学组成有关外，还与温度环境、电网环境、操作使用、维护保养等密切相关。

例如，在经常停电（如供电不足、电网改造等）的地区，电池发生故障的比例相对就高些。

近两年，我国部分地区因电力供应不足，经常发生拉闸限电，严重的地区，甚至是三天供电两天停电。

这样的供电环境，对电池十分不利，往往会导致电池容量下降，寿命提前终止。

在这些地区，电池更加需要适当的保养与维护。

一、有关影响电池寿命的因素
（一）有关电池容量的标准：
关于电池容量的定义，一般是以20HR来定义的，即在25℃条件下以
0.05C放电可以放电20小时，属于标准容量。

关于电池寿命终止是以0.25C放电，25℃条件下放电容量仅为额定容量的50%以下。

（二）有关电池寿命
浮充寿命现以NP型电池为例，浮充寿命一般在3~5年20℃，三年时，有一些电池寿命终止，五年时，NP电池寿命基本终止。

电池浮充寿命受放电次数、放电深度、浮充充电的温度、浮充充电的电压等因素影响。

以下是电池浮充寿命特性：
（三）电池未充饱、过放电对电池寿命的影响
电池未充饱情况下没有及时进行充电就放电，会造成电池极板硫化，使活性物质不能还原，从而影响电池的容量，最终导致电池寿命提前终止。

因铅酸电池放电后产物是硫酸铅，在正常工作中，负极板上的PbSO4颗粒小，放电很容易恢复为绒状铅，但有的时候电池内部生成了难以还原的硫酸铅，称为硫酸盐化，从而导致蓄电池的内阻增大，甚至使个别电池产生“反极性”现象。

引起负极盐化的原因很多，诸如放电后不能及时充电，长期充电不足，电池长期搁置，引起严重的自放电，高温下长期放电，这种硫酸铅用常规方法很难还原，而活性物质的减少势必影响到电池的容量，最终影响电池的寿命。

放电时，当电池达到终止电压1.80V（单格电压），此时若继续放电，则放电速率加快，同时这期间也属于电池的过放电过程，如果发生了过放电，则必须及时对电池进行补充电，否
则会导致电池内部硫酸盐化，要恢复本来容量将有很大困难。

电池的过放电会对电池的使用寿命造成很大的影响，一次深度的过放电可能会使电池的使用寿命减少1-2年，甚至造成电池的报废。

对于ＵＰＳ供电系统而言，当用户的后接负载量很轻时（所谓的“大马拉小车”现象），会因电池被“深度放电”而造成电池的实际使用寿命成１０倍地被缩短。

这是因为VRLA 电池（阀控密封铅酸蓄电池）是多孔电极，当电极在小电流密度放电时，即i≤100A/m2时，活性物质的作用深度为3×10-3cm～5×10-3cm，这时多孔电极内部表面可充分利用，一般来说，电流愈小，活性物质的利用率愈高，极板深层的活性物质也参加反应，当进行正常充电时，由于反应首先在接近电解液的电极表面进行，反应产物阻止电解液的进一步向多孔电极内部扩散，因而极板深层的放电产物得不到活化，活性物质减少，再次进行放电时会出现容量下降甚至放不出电的情况。

而蓄电池接受充电电流的能力与蓄电池已放出的电量有关, 蓄电池放出的电量越多,充电电流接受比放电电流越小,蓄电池可接受的充电电流越少，也就导致电池在常规时间内充不饱。

（四）经常放电对电池寿命的影响
影响循环寿命的主要因素还有：温度、放电率、放电深度。

以下是放电深度与循环寿命的关系：
注：当放电深度达到80%时，放电300次左右，电池的蓄电容量只能达到50%左右。

实践表明，电池所允许的放电循环次数是有限的。

对于特定的电池而言，它所允许的电池充放电循环次数还与电池的放电电流大小密切相关。

一般来说，电池的放电电流越小，
则电池所允许的充放电循环次数则越小。

（即电池长时间处于充电饱和状态或电量亏损状态对电池的使用寿命都有很大的影响）
现举例一组电池实验数据，见下表：
工作温度对电池的影响：电池可在－15℃～＋45℃范围内运行，但是电池运行最佳环境温度为25℃左右。

温度越高，寿命越短，一般说来，电池的最高环境工作温度以不超过５５℃为宜。

当蓄电池使用环境温度变化大（0-45摄氏度）时，环境温度的升高，将加速电池板栅的腐蚀和增加电池中的水分损失，使电池寿命大大缩短，温度每升高10℃，电池使用寿命减少一倍。

当环境温度偏低时，尽管它不会对电池的使用寿命造成不利影响，但它会造成密封免维护电池所提供的有效容量（ＡＩＩ数）下降。

注：当室内温度达到50℃时，电池浮充使用寿命达不到2年的使用时间。

（室内不通风、没有降温设备致使室内温度过高）
（五）自然老化
使用年限的增加导致电池容量的自我衰减。

图文解释
注：在室温25℃的环境下，电池以100安培电流放电时，放电30分钟，电池电压降至10.8V。

注：在室温25℃的环境下，电池100%深度放电后，对电池进行充电，当充电时间达到5小时，此时的充电电流为0.1C20(例如电池是100AH,0.1C20就是用0.1*C20=0.1*100=10A),充电电量为50%
左右，电池电压为13伏。

C20是铅酸电池中小电池的额定容量，例如电池是100AH,0.1C20就是用0.1*C20=0.1*100=10A
注：当电池的放电电流为10A，室内温度为20℃时，电池的有效容量为90%左右。

注：电池在长时间放置不使用的时候，会发生自放电现象，如温度在40℃时候，放置5个月左右，电池的有效容量只有
60%左右。

没有降温设备致使室内温度过高）
注：当每次放电深度达到80%时，放电300次左右，电池的蓄电容量只能达到50%左右。

注：当放电电流在10-30安培时，单节电池的放电截止电压为10.5V。

注：当100AH的电池在25℃的环境下使用，电池的放电量可以达到100%，在-15℃的环境下使用，电池的放电量只能达到64%。

电池在存储一定的时间后，会发生自放电现象，例放置9个月后电池的剩余容量只能达到63%。

注：当以恒定电流进行放电时，例：当单节电池以57.6安培的电流进行放电时，放至电池截止电压10.8V时，持续放电时间为1h(小时)。

当以恒定功率进行放电时，例：当单节电池以709瓦的功率进行放电时，放至电池截止电压10.8V时，持续放电时间为1h(小时)。