铅酸蓄电池电池失效的主要原因分析

2018-09-27      6391 次浏览

铅酸蓄电池失效是由多种原因造成的,例如硫化、失水、热失控、活性物质脱落、极板软化、短路等等,今天就和大家探讨交流一下关于铅酸蓄电池失效的原因:

1、硫酸盐化:

看过电池内部的朋友应该知道,在铅酸电池内部负极板的表面,附着有一层白色的坚硬结晶体,在充电后不能剥离负极板表面转化为活性物质的硫酸铅,这种情况就是硫酸盐化,简称“硫化”。硫化的产生对电池有一定的危害,它会导致短路、活性物质松弛脱落、栅板变形断裂等一系列的问题。铅酸蓄电池硫化,破坏了负极板氧循环的能力,导致加速失水。这种情况下,铅酸蓄电池的硫酸比重会更高,这就导致铅酸蓄电池继续硫化的恶性循环。铅酸蓄电池硫化的程度可能不同,但是对铅酸蓄电池的寿命影响却是普遍的。

2、失水:

铅酸电池在充放电过程中,由于过电位的存在,在充放电过程中产生气体,它是以电解液运动为特征的电解作用所引起的气体形成;以2V单体电池为例,电池充电达到单体电池2.35v(25℃)以后,就会进入正极板大量析氧状态,对于密封电池来说,负极板具备了氧复合能力。如果充电电流比较大,负极板的氧复合反应跟不上析氧的速度,气体会顶开排气阀而造成失水。如果充电电压达到2.42v(25℃),电池的负极板会析氢,而氢气不能够类似氧循环那样被正极板吸收,只能够增加电池气室的气压,最后会被排出气室而形成失水。电池失水一般在过充电的情况下会特别严重。

3、热失控:

电池热失控主要有两种情况,一种是铅酸电池在恒压充电时电池发热。在恒压充电的条件下,氧循环电流也参与了充电电流,所以充电电流下降速率放缓。而铅酸蓄电池发热,会引起充电电流下降速率更加缓慢,甚至电流反升。而充电电流在电池发热的作用下,一旦电流反升,又增加了发热。这样,充电电流会一直上升到限流值。电池发高热,并且积累热,一直到电池外壳发热软化变形。而电池热变形时,内部气压高,所以呈现出电池是鼓胀状态的。这就是电池热失控而损坏电池。

另一个原因就是硫化,硫化直接导致电池内阻增加,这就进一步造成铅酸蓄电池充电发热,发热又使氧循环电流上升,所以硫化严重的电池,热失控发生的机率很大。电池内部温升高,自放电也大,产生的热量就更高。因此在夏季环境温度较高的条件下,由于析气电平的下降,同时温升也高。这样胶体铅酸蓄电池进入热失控的概率就大得多了。

4、活性物质脱落、极板软化:

铅酸蓄电池正极板活性物质的有效成分是氧化铅,氧化铅分α-PbO2和β-PbO2,其中,α-PbO2物理特性坚硬,容量比较小,以多孔状附着在极板,用于扩大极板面积和支撑极板;β-PbO2依附α-PbO2构成的骨架上面,其荷电能力比α-PbO2强很多,氧化铅放电以后形成硫酸铅,充电时硫酸铅又还原为氧化铅,但在强酸环境中硫酸铅只能够生成β-PbO2,活性物质脱落就是α-PbO2脱落。造成活性物质脱落的原因很多:

A、铅酸蓄电池极板活性物质分布不均匀,造成放电时膨胀张力不同而脱落。

B、铅酸蓄电池过放电欠压时,β-PbO2大量减少,α-PbO2就会参与放电反应生成硫酸铅。

C、硫化结晶在极板上生长的膨胀张力也会导致活性物质脱落。正极板一旦出现软化,起到支持作用的多孔结构就被破坏了,正极板的多孔被电池极板的压力压实了,就降低了参与反应的真实面积,铅酸蓄电池容量就下降了。这样,防止过放电、抑制和消除硫化是控制正极板软化的重要措施。放电的时候,每次放电,或多或少的总要有一点点α-PbO2参与反应。

所以,一个正常使用的铅酸蓄电池,在不失水也不硫化,也没有过放电的情况下,电池的寿命就取决于正极板软化。

5、短路:

铅酸蓄电池的短路指铅电池内部正负极群相连。负极板的硫酸铅结晶长大,充电以后出现少量硫酸铅遗留在隔板中,遗留在隔板中的硫酸铅一旦被还原称为铅,积累多了,铅酸蓄电池电池就会出现微短路,这种现象叫做"铅枝搭桥"。微短路轻的产生该单格电压落后,严重的时候会出现单格短路。极板上活性物质膨胀脱落,也会造成正负极板相连。

6、均衡问题:

不少铅酸蓄电池在单体测试中,可以获得比较好的结果,但是,对于串连铅酸蓄电池组来说,由于容量差、开路电压差等原始配组误差,充电时电压高的电池会增加失水,电压低的电池会欠充电,放电的时候,电压低的会出现过放电,形成铅酸蓄电池硫化。随着充放电的循环,铅酸蓄电池硫化的单体更易硫化,这个差异被扩大,最终影响整组电池寿命。

7、铅酸电池自放电:

充足电的铅酸蓄电池放置不用,逐渐失去电量的现象,称之自行放电。自行放电是不可避免的,但长期自放电不充电会导致电池失效。

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