过放电

过度放电

过放电（overdischarge）即过度放电。蓄电池放电时，贮存的电能逐步释放，电压缓慢下降。当电压降低到某一规定值时应停止放电，重新充电以恢复电池的贮能状态。低于此规定值继续放电，即为过度放电，过放电可能造成电极活性物质损伤，失去反应能力，使蓄电池寿命缩短。

介绍

考虑组内单体电池，必有相对的过放电情况。在放电后期，电压接近马尾曲线，组中单体容量正态分布，电压分布很复杂，容量最小的单体电压跌落得也就最早、最快．若这时其他电池电压降低不是很明显，小容量单体电压跌落情况被掩盖，已经被过度放电。

观察单体过放电情况，进人马尾曲线，若电流持续较大，电压迅速降低，并很快发生“反极”，这时电池被反方向充电，或称被动放电，活性物质结构被破坏，另一种副反应很快发生，在很短时间内，电池活性材料接近全部丧失，等效为一个无源电阻，电压为负值，数值上等于反充电流在等效电阻上产生的压降，停止放电后，原电池电动势消失，电压不能恢复，因此，一次反充电足以使电池报废。

因此在电池放电过程中，必须采用电池管理系统实时检测电池组中每一只电池的电压，向整车控制器输出电池电压信息，在单体电池电压接近报警电压时车辆减速，并在单体电压下降到切断电压之间，车辆停止，防止电池过放电。

失效

电池如果被不受保护的过度充电和过度放电，将对锂电池的正负极造成永久的损坏。从分子层面看，可以直观的理解，过度放电将导致负极碳过度释放出锂离子而使得其片层结构出现塌陷，过度充电将把太多的锂离子硬塞进负极碳结构里去，而使得其中一些锂离子再也无法释放出来，过度放电会使负极板的铜电镀到正极上，破坏正极的微观结构。如图《锂电池过放电负极损坏》所示，就是一个过放电损坏的负极照片，从照片可看到暗红色的铜充斥在黑色的活性物之间。

通常控制2V电压为放电下限，脉冲放电限制到5C电流30s以内。恒流放电用3C电流，到2V截止。

放电工作限制在-20～+60℃，充电电流限制在0～45℃。

锂电池要比铅酸蓄电池“娇气”，合理工作条件比较严格，这也是锂电池为什么通常配有配套的电池管理系统（BMS）的原因。

和过充电反应

以镍电池为例。过放电时，正极活性物质中的NiOOH已经消耗完了（电池设计时采用正极限制容量），这时正极上会发生水分子被还原为氢和OH-离子。负极上由于贮氢合金的催化作用，使OH-离子与氢起反应又生成水。

过充电时，正极上会析出氧，然后扩散到负极上发生去极化反应，生成OH-离子。在电池过充和过放电过程中，正负电极上发生的反应可用下式表示：

正极：过充电析出氧4OH- —→H2O+O2+4e

过放电析出氢 2H2O+2e —→H2+2OH-

负极：过充电消耗氧2H2O+O2+4e —→4OH-

过放电消耗氢 H2+2OH- —→2H2O+2e

由此可知，贮氢合金既承担着贮氢的作用，又起到催化剂作用，在电池出现过充和过放电时，可以消除由正极产生的O2和H2，从而使电池具有耐过充、过放电的能力。但随着充放电循环的进行，贮氢合金的催化能力逐渐退化，电池的内压就会上升，最终导致电池漏液失效。如果使用的贮氢合金质量不好，其结果也会如此。

常规保护原理

通过对蓄电池放电特性的分析可知，在蓄电池放电过程中，当放电到相当于终点放电的电压出现时就标志着该电池已放电终了。依据这一原理，在控制器中设置电压测量和电压比较电路，通过监测出终点放电电压值，即可判断蓄电池是否应结束放电。对于开口式固定型铅酸蓄电池，标准状态（25℃，0.1C放电率）下的放电终了电压（终点放电点电压）约为1.75～1.8V。对于阀控密封式铅酸蓄电池，标准状态（25℃，0.1C放电率）下的放电终了电压约为1.78～1.82V。在控制器里比较器设置的终点放电电压称为“门限电压”或“电压阈值”。

对电池影响

过放电对电池性能的影响

当电池放电到电压低于规定的终止电压时，就称为过放电。应当指出，电池标准中规定的终止电压值，是电池连续放电时所达到的电压值；但实际使用过程中多是断断续续放电，那么即使放电到规定的终止电压值，也往往会出现过放电。

此外，当电池放电到终止电压之后，静置数分钟到半小时，电池电压会自动升高。这就误导了用户认为电池仍可继续放电，从而造成了电池过放电。

在经常停电的地区（甚至于一个星期有3天全停电），户外使用的蓄电池甚至放电到0V，也不能及时充电，造成电池严重硫酸盐化，这对电池寿命极为不利。

过放电对电池寿命的影响

电池进行周期治疗充放电，虽然可以使电池容量较前一次有所提高，但连续进行过度深放电，不但起不到进一步激活未参加反应的活性物质的正作用，而且与此相反，会引起正板栅腐蚀和一部分α-PbO2向β-PbO2的转化，结果必然缩短电池的循环寿命。从表1-1的数据可以看出，电池放电容量在第2周期达到最高值以后，就一次比一次减少了。放电深度越深，电池容量下降的就越快，过放电和周期治疗产生的副作用就越明显，电池的循环寿命就越短。

在文中也测到，6DZM10电池放电到10.5V的循环寿命为396次，而放电到0V的循环寿命只有260次。

恢复能力

经过第1周期的多次过放电试验之后的电池，重新充足电，再进行第2周期的5A放电和过放电，其各个周期的首次放电容量的变化见下1-1表。可以看出，蓄电池组第2周期的首次放电容量比第1周期的要高，这是由于原来没有化成彻底的那部分活性物质得以重新激活，其放电容量有所提高就是理所当然的了。

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