铅酸电池.docx

铅酸蓄电池在使用初期,随着使用时间的增加,其放电容量也增加,逐渐达到最大值;然后,随着放电次数的增加,放电容量减少。电池在达到规定的使用期限时,对容量有一定的要求。牵引电池的容量不得低于80%;对于启动电池,应不低于70%。电动助力车电池标准规定也为70%。   一、铅酸蓄电池的失效模式  由于极板的种类、制造条件、使用方法有差异,最终导致蓄电池失效的原因各异。归纳起来,铅酸蓄电池的失效有下述几种情况:  1、正极板的腐蚀变型  目前生产上使用的合金有3类:传统的铅锑合金,锑的含量在4%~7%质量分数;低锑或超低锑合金,锑的含量在2%质量分数或者低于1%质量分数,含有锡、铜、镉、硫等变型晶剂;铅钙系列,实际为铅—钙-锡-铝四元合金,%~%质量分数。上述合金铸成的正极板栅,在蓄电池充电过程中都会被氧化成硫酸铅和二氧化铅,最后导致丧失支撑活性物质的作用而使电池失效;或者由于二氧化铅腐蚀层的形成,使铅合金产生应力,使板栅长大变形,这种变形超过4%时将使极板整体遭到破坏,活性物质与板栅接触不良而脱落,或在汇流排处短路。  2、正极板活性物质脱落、软化  除板栅长大引起活性物质脱落之外,随着充放电反复进行,二氧化铅颗粒之间的结合也松弛,软化,从板栅上脱落下来。  板栅的制造、装配的松紧和充放电条件等一系列因素,都对正极板活性物质的软化、脱落有影响。  3、不可逆硫酸盐化  蓄电池过放电并且长期在放电状态下贮存时,其负极将形成一种粗大的、难以接受充电的硫酸铅结晶,此现象称为不可逆硫酸盐化。轻微的不可逆硫酸盐化,尚可用一些方法使它恢复,严重时,则电极失效,充不进电。  4、容量过早的损失  当低锑或铅钙为板栅合金时,在蓄电池使用初期(大约20个循环)出现容量突然下降的现象,使电池失效。  5、锑在活性物质上的严重积累  正极板栅上的锑随着循环,部分地转移到负极板活性物质的表面上,由于H+在锑上还原比在铅上还原的超电势约低200mV,于是在锑积累时充电电压降低,大部分电流均用于水分解,电池不能正常充电因而失效。  ,发现在负极活性物质的表面层,%~%质量分数。对某些电池,例如潜艇用蓄电池,对电池析氢良有一定的限制。曾对析氢超过标准的蓄电池负极活性物质化验,%质量分数。  6、热失效  对于少维护电池,。在实际使用中,例如在汽车上,调压装置可能失控,充电电压过高,从而充电电流过大,产生的热将使电池电解液温度升高,导致电池内阻下降;内阻的下降又加强了充电电流。电池的温升和电流过大互相加强,最终不可控制,使电池变形、开裂而失效。虽然热失控不是铅酸蓄电池经常发生的失效模式,但也屡见不鲜。使用时应对充电电压过高、电池发热的现象予以注意。  7、负极汇流排的腐蚀  一般情况下,负极板栅及汇流排不存在腐蚀问题,但在阀控式密封蓄电池中,当建立氧循环时,电池上部空间基本上充满了氧气,汇流排又多少为隔膜中电解液沿极耳上爬至汇流排。汇流排的合金会被氧化,进一步形成硫酸铅,如果汇流排焊条合金选择不当,汇流排有渣夹杂及缝隙,腐蚀会沿着这些缝隙加深,致使极耳与汇流排脱开,负极板失效。  8、隔膜穿孔造成短路  个别品种的隔膜,如PP(聚丙烯)隔膜,孔径较大,而且在使用过程中PP熔丝会发生位移,从而造成大孔,活性物质可在充放电过程中穿过大孔,造成微短路,使电池失效。   二、影响铅酸蓄电池寿命的因素  铅酸蓄电池的失效是许多因素综合的结果,既决定于极板的内在因素,诸如活性物质的组成。晶型、孔隙率、极板尺寸、板栅材料和结构等,也取决于一系列外在因素,如放电电流密度、电解液浓度和温度、放电深度、维护状况和贮存时间等。这里介绍主要的外部因素。  1、放电深度  放电深度即使用过程中放电到何程度开始停止。100%深度指放出全部容量。铅酸蓄电池寿命受放电深度影响很大。设计考虑的重点就是深循环使用、浅循环使用还是浮充使用。若把浅循环使用的电池用于深循环使用时,则铅酸蓄电池会很快失效。  因为正极活性物质二氧化铅本身的互相结合不牢,放电时生成硫酸铅,充电时又恢复为二氧化铅,硫酸铅的摩尔体积比氧化铅大,则放电时活性物质体积膨胀。若一摩尔氧化铅转化为一摩尔硫酸铅,体积增加95%。这样反复收缩和膨胀,就使二氧化铅粒子之间的相互结合逐渐松弛,易于脱落。若一摩尔二氧化铅的活性物质只有20%放电,则收缩、膨胀的程度就大大降低,结合力破坏变缓慢,因此,放电深度越深,其循环寿命越短。  2、过充电程度  过充电时有大量气体析出,这时正极板活性物质遭受气体的冲击,这种冲击会促进活性物质脱落;此外,正极板栅合金也遭受严重的阳极氧化而腐