内阻及大电流放电能力
一般情况下人们会认为“电池内阻变小,放电性能就变好”,但是这个“常识”并不完全正确。
实际情况是:对于同端引出极耳的电池,随电极长度增加,电池内阻会变小,并逐渐趋于定值,但是电池的倍率放电性能却是随电极长度增加而是变差的。对于异端引出极耳的电池,随电极长度增加,倍率放电性能也是变差的。
比如,将电池电极做成一米的长度,电池放电性能还可以。但是如果将它做得更长,做成几米、几十米甚至几百米,然后以同样的倍率,电池还能不能放电?你会发现电池也许只能放出很少量的电!(虽然对同端引出极耳的电池来说,它的内阻在继续变小(或者趋于定值))。除非在电极做长的同时,增大电极集流体电导。
为什么呢?因为决定电池倍率放电能力(能不能放出更多的电量)的是电池的极化,电池内阻只是引起极化的其中一个因素,尽管它很重要。
电池在放电时,由于集流体存在压降,会降低活性物质层固-液界面的电化学极化和电流密度,即出现沿集流体长度方向的不均匀极化。如果集流体导电性不佳(或者电极长度很长),这种不均匀极化现象就会变得明显。电极在极耳引出的一端极化大,远离引出端极化小的现象会加重。当引出端到达放电终止电压时,远离引出端的区域由于极化小,可能仅仅只放出了很少一部分电量。
AGM-VRLA蓄电池所用的玻璃纤维隔板具有90%的孔率,硫酸吸附其内,且AGM-VRLA蓄电池采用紧装配形式,离子在隔板内扩散和电迁移受到的阻碍很小,所以AGM-VRLA蓄电池具有低内阻特性,大电流快速放电能力很强。
GFL-VRLA蓄电池的电解液是硅凝胶,虽然离子在凝胶中的扩散速度接近在水溶液中的扩散速度,但离子的迁移和扩散要受到凝胶结构的影响,离子在凝胶中扩散的途径越弯曲,结构中孔隙越狭窄,所受到的阻碍也越大。因而GFL-VRLA蓄电池内阻要比AGM-VRLA蓄电池大。
然而试验结果表明,GFL-VRLA蓄电池的大电流放电性能仍然很好,完全满足有关标准中对蓄电池大电流放电性能的要求。这是由于多孔电极内部及极板附近液层中的酸和其他有关离子的浓度在大电流放电时起到关键性的作用。