AGM起停电池电性能和水损耗关系研究
失水是阀控电池的主要失效方式，AGM起停电池也不例外。过量水分的损失会导致电解液密度升高，粘度变大，容量衰减。本文主要通过标准试验方法研究现阶段国内市场AGM起停电池电性能和水损耗的关系。
标签：AGM起停电池；电性能；水损耗
世界范围内在能源和环保的压力下，促进了新能源及应用的发展。起停、油电微混、轻混节能型汽车的发展已成国际趋势，根据国家工信部《新能源和节能汽车发展规划》，2020年我国起停车型将大规模普及。
作为一种全新的汽车电源，AGM起停电池有着显著的优点，但仍有很多不足，主要表现在高温环境下失水过多过快导致电池容量骤减而失效。本文以国内目前主要生产商的AGM起停电池作为研究对象，通过标准试验方法，研究AGM起停电池电性能和水损耗的关系。
一、起停电池的发展背景和特点
汽车发动机起停技术源于20世纪70年代，丰田汽车率先在其旗舰车型皇冠上进行了实用性测试，试验结果表明这一先进技术能达到10%的节能效果，但当时受限于起动机和蓄电池的寿命，这一技术并没有得到大力发展。如今，随着各项工业技术的飞速发展，以及节能减排的迫切需求，发动机起停技术得到了更多技术和政策层面的支持，相信在不久的将来，这一技术将成为全系车型的标配。
起停技术的广泛应用给蓄电池提出了更加严格的要求，普通起动用铅酸蓄电池（SLI）如果长时间工作在部分荷电态（PSOC）和高倍率部分荷电态（HRPSOC），就会出现硫酸盐化的现象导致失效。起停电池是在原有汽车起动电池的基础上发展起来的新型汽车用铅酸蓄电池，它在原有起动、点火、照明的基础上，增加了行驶中频繁起动的功能。
AGM起停电池是一种贫液阀控式铅酸蓄电池，电解液吸附在玻璃纤维隔板上，不存在流动的电解液。与同型号的富液电池相比，AGM起停电池电解液含量较少，约占电池总重量的20%～25%。
二、AGM起停电性能和水损耗关系研究
本次研究随机选取国内市场三个品牌的样品（分别记为A组、B组、C组），每个品牌8只样品。型号均为AGM H6，额定容量为70Ah，电池总重量约21kg。
每组测试样品对应的测试顺序、项目如下：
1）1#、2#样品，水损耗（EN50342-1：2015 6.9）；
2）3#、4#样品，17.5%DOD循环（EN50342-6：2015 7.4）；
3）5#、6#样品，50%DOD循环（EN50342-6：2015 7.5）；
4）7#、8#样品，12V汽车蓄电池的全面寿命试验（SAEJ2801）。
1.水损耗
水损耗测试在60℃汽车蓄电池环境下进行，充电电压为14.4V，时间为504h，总共进行4个单元（共2016h）。为了研究水损耗对电池容量的影响，每轮水損耗试验结束后加测两轮容量。在水损耗试验前，先称量电池重量，作为电池的基准重量。容量试验前，电池需在室温下静置24h，然后不经补充电直接进行容量测试，所得容量为电池的残余容量，只做参考不作考核。
之后电池充满电，记录此时的电池重量，再进行第二轮容量试验，所得容量为电池当时的实际容量，作为评估依据。电池再经完全充电后进行下一单元水损耗试验，试验结果见（表1）。
2.17.5%DOD循环
17.5%DOD循环在25℃环境下进行，充电步骤的电压为14.4V，共进行18个单元，每个单元的试验时间是一周，共计126天，其中总充电时间为1776h。试验结束后测得A组电池的水损耗分别为A3（120g）、A4（115g），B组电池的水损耗分别为B3（131g）、B4（138g），C组电池的水损耗分别为C3（112g）、C4（107g）。
3.50%DOD循环
50%DOD循环在40℃环境下进行，充电步骤的电压为14.4V，试验总共需要进行360次循环，共计108天（图5），其中总充电时间为1800h。试验结束后测得A组电池的水损耗分别为A5（156g）、A6（148g），B组电池的水损耗分别为B5（173g）、B6（166g），C组电池的水损耗分别为C5（132g）、C6（137g）。
4.12V汽车蓄电池的全面寿命
12V汽车蓄电池的全面寿命出自标准SAEJ2801，试验在75℃环境下进行，充电步骤的电压为14.2V，每一单元循环需要7天时间。试验连续进行，直到失效为止。试验结果见（表2）。
综上试验，AGM起停电池水损耗每增加0.5%，实际容量将衰减约5%；水损耗超过电池总重的2.5%，蓄电池将因失水而寿命终止。在充电电压相同，充电时间基本相同的情况下，环境温度与AGM起停电池的水损耗成正比；在充电电压和环境温度相同的情况下，充电时间与水损耗也成正比。
三、结束语
我国AGM起停电池的研究开发起步较晚，与世界先进制造商的电池相比还有一定的差距，水损耗控制只是其中的一个方面，但随着我国制造技术的进步和制造工艺的不断完善，相信在不久的将来，会制造出性能更加优越的AGM起停电池。
参考文献：
[1]铅酸蓄电池制造技术第2版 柴树松 编著 机械工业出版社，2016.
[2]铅酸蓄电池隔板 石光 陈红雨 编著 化学工业出版社 ，2010 .
[3]EN50342-1：2015Lead-acid starter batteries - Part 1： General requirements and methods of test.
[4]SAE J2801：2012 Comprehensive Life Test for 12V Automotive Storage batteries.