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鉛酸蓄電池的失效模式

鉅大LARGE  |  點擊量:746次  |  2020年11月10日  

由于極板的種類、制造條件、使用方法有差異,最終導致蓄電池失效的原因各異。歸納起來,鉛酸蓄電池的失效有下述幾種情況:


1、正極板的腐蝕變型


目前生產(chǎn)上使用的合金有3類:傳統(tǒng)的鉛銻合金,銻的含量在4%~7%質(zhì)量分數(shù);低銻或超低銻合金,銻的含量在2%質(zhì)量分數(shù)或者低于1%質(zhì)量分數(shù),含有錫、銅、鎘、硫等變型晶劑;鉛鈣系列,實際為鉛鈣-錫-鋁四元合金,鈣的含量在0.06%~0.1%質(zhì)量分數(shù)。上述合金鑄成的正極板柵,在蓄電池充電過程中都會被氧化成硫酸鉛和二氧化鉛,最后導致喪失支撐活性物質(zhì)的用途而使電池失效;或者由于二氧化鉛腐蝕層的形成,使鉛合金出現(xiàn)應力,使板柵長大變形,這種變形超過4%時將使極板整體遭到破壞,活性物質(zhì)與板柵接觸不良而脫落,或在匯流排處短路。


2、正極板活性物質(zhì)脫落、軟化


除板柵長大引起活性物質(zhì)脫落之外,隨著充放電反復進行,二氧化鉛顆粒之間的結(jié)合也松弛,軟化,從板柵上脫落下來。板柵的制造、裝配的松緊和充放電條件等一系列因素,都對正極板活性物質(zhì)的軟化、脫落有影響。


3、不可逆硫酸鹽化


蓄電池過放電并且長期在放電狀態(tài)下貯存時,其負極將形成一種粗大的、難以接受充電的硫酸鉛結(jié)晶,此現(xiàn)象稱為不可逆硫酸鹽化。輕微的不可逆硫酸鹽化,尚可用一些方法使它恢復,嚴重時,則電極失效,充不進電。


4、容量過早的損失


當?shù)弯R或鉛鈣為板柵合金時,在蓄電池使用初期(大約20個循環(huán))出現(xiàn)容量突然下降的現(xiàn)象,使電池失效。


5、銻在活性物質(zhì)上的嚴重積累


正極板柵上的銻隨著循環(huán),部分地轉(zhuǎn)移到負極板活性物質(zhì)的表面上,由于H+在銻上還原比在鉛上還原的超電勢約低200mV,于是在銻積累時充電電壓降低,大部分電流均用于水分解,電池不能正常充電因而失效。


對充電電壓只有2.30V而失效的鉛酸蓄電池負極活性物質(zhì)的銻含量進行過化驗,發(fā)現(xiàn)在負極活性物質(zhì)的表面層,銻的含量達0.12%~0.19%質(zhì)量分數(shù)。對某些電池,例如特種用蓄電池,對電池析氫良有一定的限制。曾對析氫超過標準的蓄電池負極活性物質(zhì)化驗,平均銻的含量達到0.4%質(zhì)量分數(shù)。


6、熱失效


關(guān)于少維護電池,要求充電電壓不超過單格2.4V。在實際使用中,例如在汽車上,調(diào)壓裝置可能失控,充電電壓過高,從而充電電流過大,出現(xiàn)的熱將使電池電解液溫度升高,導致電池內(nèi)阻下降;內(nèi)阻的下降又加強了充電電流。電池的溫升和電流過大互相加強,最終不可控制,使電池變形、開裂而失效。雖然熱失控不是鉛酸蓄電池經(jīng)常發(fā)生的失效模式,但也屢見不鮮。使用時應對充電電壓過高、電池發(fā)熱的現(xiàn)象予以注意。


7、負極匯流排的腐蝕


一般情況下,負極板柵及匯流排不存在腐蝕問題,但在閥控式密封蓄電池中,當建立氧循環(huán)時,電池上部空間基本上充滿了氧氣,匯流排又多少為隔膜中電解液沿極耳上爬至匯流排。匯流排的合金會被氧化,進一步形成硫酸鉛,假如匯流排焊條合金選擇不當,匯流排有渣夾雜及縫隙,腐蝕會沿著這些縫隙加深,致使極耳與匯流排脫開,負極板失效。


8、隔膜穿孔造成短路


個別品種的隔膜,如PP(聚丙烯)隔膜,孔徑較大,而且在使用過程中PP熔絲會發(fā)生位移,從而造成大孔,活性物質(zhì)可在充放電過程中穿過大孔,造成微短路,使電池失效。


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