“双碳”目标下铅酸蓄电池健康管理研究

“双碳”目标下铅酸蓄电池健康管理研究

吴斌

宁波市北仑区传媒中心  浙江宁波  315800

摘要：随着全球气候变化问题日益严重，“双碳”目标—碳达峰与碳中和—已成为各国共同应对挑战的关键策略。在这一背景下，铅酸蓄电池作为传统的储能设备，其健康管理研究显得尤为重要。本文旨在探讨在“双碳”目标下，铅酸蓄电池健康管理的现状、挑战及未来的发展趋势。鉴于此，本文立足于双碳目标对铅酸蓄电池健康管理的意义，围绕“双碳”目标下铅酸蓄电池健康管理策略作如下探讨。

关键词：“双碳”目标；铅酸蓄电池；健康管理

1.双碳目标对铅酸蓄电池健康管理的意义

1.1提高能源利用效率

铅酸蓄电池的性能状态直接影响其能源利用效率，通过健康管理，可以及时发现和解决电池性能衰减、故障等问题，从而确保电池始终处于最佳工作状态，提高能源利用效率，减少能源浪费。

1.2保障安全与环保

铅酸蓄电池的不当处理和管理可能引发安全事故和环境污染，双碳目标下，加强铅酸蓄电池的健康管理有助于确保电池的安全运行，防止电池泄漏、火灾等事故的发生，同时减少废弃电池对环境的污染，保护生态环境和人民健康[1]。

1.3推动技术创新与产业升级

铅酸蓄电池健康管理作为其中的一环，将推动相关技术的研发和应用，促进铅酸蓄电池产业的升级和发展。这不仅有助于提升我国在全球铅酸蓄电池市场的竞争力，也为实现双碳目标提供了有力支撑。

2.当前铅酸蓄电池健康管理中存在的问题和挑战

2.1性能衰减

铅酸蓄电池在长时间使用过程中，其性能会逐渐衰减，这主要体现在电池容量下降和内阻增加两个方面。电池容量下降意味着电池能够提供的能量减少，而内阻增加则会导致电池在充放电过程中的能量损失增大。性能衰减不仅影响了电池的使用寿命，还可能导致电池在关键时刻无法提供足够的能量，从而影响设备的正常运行。

2.2安全性问题

铅酸蓄电池在使用过程中存在一定的安全风险，首先，电池内部可能产生氢气等易燃易爆气体，如果电池密封不良或气体排放不畅，可能引发火灾或爆炸。其次，电池漏液也是一个潜在的安全隐患，漏出的电解液具有腐蚀性，可能对环境和人员造成危害。此外，电池在过充、过放或短路等异常条件下可能发生热失控，导致电池内部温度升高，从而引发安全问题[2]。

2.3环境污染

铅酸蓄电池的制造和废弃处理过程中可能产生环境污染，首先，电池生产过程中可能产生废水、废气等污染物，如果未经处理直接排放，会对环境造成严重影响。其次，废弃的铅酸蓄电池如果处理不当，可能导致重金属铅等有害物质泄漏到环境中，对土壤和水体造成污染。这种污染不仅影响生态系统的平衡，还可能对人类健康造成潜在威胁。

3.铅酸蓄电池健康管理策略

3.1健康管理框架构建

3.1.1性能监测

性能监测是健康管理框架的关键组成部分，通过对铅酸蓄电池的关键性能指标进行实时监测，可以及时发现电池性能的变化和潜在问题。性能监测通常包括以下几个方面：（1）电压和电流监测：实时监测电池的电压和电流变化，以评估电池的工作状态和能量输出。（2）温度监测：通过温度传感器实时监测电池内部和外部的温度变化，以预防热失控等安全问题。（3）容量和内阻监测：定期测量电池的容量和内阻，以评估电池的性能衰减情况。通过性能监测，可以及时发现电池性能的变化，为后续的故障诊断和维护提供数据支持[3]。

3.1.2故障诊断

故障诊断是健康管理框架的另一重要组成部分，通过对性能监测数据的分析和处理，识别出电池存在的故障或潜在问题，并为维护人员提供针对性的维护建议。故障诊断通常包括以下几个步骤：（1）数据收集：收集性能监测产生的数据，包括电压、电流、温度、容量和内阻等。（2）数据分析：利用数据分析算法和模型，对收集到的数据进行处理和分析，以识别异常或故障模式。（3）故障诊断：根据数据分析结果，结合专家知识和经验，对电池进行故障诊断，确定故障类型和原因。（4）维护建议：根据故障诊断结果，提供针对性的维护建议，包括更换部件、调整参数或进行其他必要的维护操作。通过故障诊断，可以及时发现和解决电池存在的故障或潜在问题，防止故障进一步扩大或影响电池的正常运行。同时，故障诊断还可以为电池的健康评估和寿命预测提供重要依据。

3.2关键技术研究

3.2.1电池性能评估

电池性能评估是铅酸蓄电池健康管理的核心关键技术之一，旨在通过一系列测试和分析手段，全面、准确地评估电池的性能状态，为后续的维护决策提供科学依据。首先，需要选择合适的评估指标来量化电池的性能。这些指标通常包括电池容量、内阻、开路电压、充放电效率、自放电率等。这些指标能够反映电池的能量存储能力、功率输出能力、能量转换效率以及稳定性等方面的性能。为了获取准确的评估结果，需要采用合适的测试方法来测量上述指标。测试方法的选择应根据电池的具体类型、规格和使用环境来确定。常见的测试方法包括恒流充放电测试、脉冲充放电测试、内阻测量等，这些测试方法可以全面评估电池在不同工况下的性能表现

[4]。完成测试后，需要对收集到的数据进行分析和处理。数据分析的目的是提取出评估指标的具体数值，并对这些数值进行解读和比较。通过数据分析，可以了解电池当前的性能状态，发现潜在的性能问题，以及预测未来的性能变化趋势。最后，需要将评估结果整理成性能评估报告。报告应包含评估指标的具体数值、性能分析结果以及维护建议等内容。评估报告应以清晰、直观的方式呈现，方便管理人员和维护人员快速了解电池的性能状况，并制定相应的维护计划。

3.2.2维护策略优化

（1）基于性能数据的维护决策：通过收集和分析铅酸蓄电池的性能数据，如电压、电流、内阻等，可以准确了解电池的健康状态。基于这些数据，可以制定更加精确的维护决策，如调整充电参数、更换电解液等，从而确保电池始终处于最佳工作状态。（2）预测性维护：预测性维护是一种先进的维护策略，利用传感器和数据分析技术来预测电池可能出现的故障。通过实时监测电池的性能参数，结合历史数据和机器学习算法，可以预测电池的剩余寿命和可能出现的问题。（3）定制化维护计划：不同的铅酸蓄电池有不同的使用环境和运行要求，因此需要制定个性化的维护计划。通过深入了解电池的具体情况和运行环境，可以制定更加符合实际需求的维护计划，如调整维护周期、更换部件等，从而提高维护效率和效果[5]。（4）智能化维护系统：随着智能化技术的发展，可以开发智能化的维护系统来辅助维护策略的制定和执行。这些系统可以自动收集和分析电池性能数据，提供维护建议和预警信息，帮助维护人员快速响应和处理问题。同时，智能化维护系统还可以通过机器学习不断优化维护策略，提高维护的准确性和效率。

结束语：

综上，在“双碳”目标的指引下，铅酸蓄电池的健康管理研究不仅关乎其自身的可持续发展，更对全球能源结构的转型和气候变化的应对具有重要意义。通过不断优化健康管理策略和技术创新，铅酸蓄电池有望在未来继续发挥其在储能领域的重要作用，为实现碳达峰与碳中和目标做出积极贡献。同时，这也需要政府、企业和研究机构等多方面的共同努力和协作，共同推动铅酸蓄电池健康管理研究的深入发展。

参考文献：

[1]缪春平.提高铅酸蓄电池成组寿命的关键技术研究及应用.河南省,河南晶能电源有限公司,2021-12-17.

[2]戴德兵,付定华,张琳,戴长松.铅酸蓄电池正极添加剂的研究进展[J].蓄电池,2021,58(05):246-250.

[3]肖占,母建平,刘孝伟,陈顺宏,李彬.铅蓄电池板栅界面对电池性能影响研究[J].蓄电池,2021,58(04):151-153+166.

[4]陆超.铅酸蓄电池固化条件对冲网正极板性能影响研究[D].哈尔滨工业大学,2021.

[5]张大兴,林华城,骆志坚,卢山峰,黄优哲.基于极板老化的铅酸蓄电池组温度分布研究[J].电源技术,2021,45(06):760-763.