鉛酸蓄電池失效的首要原因和分析

一、硫化

1、鉛酸蓄電池充放電的進(jìn)程是電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)程，放電時(shí)，生成硫酸鉛，充電時(shí)硫酸鉛復(fù)原為氧化鉛。這個(gè)電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程正常情況下是循環(huán)可逆的，但硫酸鉛是一種簡略結(jié)晶的鹽化物，當(dāng)電池中電解溶液的硫酸鉛濃度過高或靜態(tài)放置時(shí)間過長時(shí)，就會(huì)"抱成"團(tuán)，結(jié)成小晶體，這些小晶體再吸引周圍的硫酸鉛，就象滾雪球相同構(gòu)成大的慵懶結(jié)晶，這就損壞了本來可逆的循環(huán)，導(dǎo)致硫酸鉛部分不行逆。結(jié)晶后的硫酸鉛充電時(shí)不但不能再復(fù)原成氧化鉛，還會(huì)吸附在柵板上，構(gòu)成了柵板工作面積下降，鉛酸蓄電池發(fā)熱失水，鉛酸蓄電池容量下降，這一現(xiàn)象叫硫化，也就是常說的老化。硫化還會(huì)導(dǎo)致短路、活性物質(zhì)松懈墜落、柵板變形開裂等"并發(fā)癥"。

2、只要是鉛酸蓄電池，在運(yùn)用的進(jìn)程中都會(huì)硫化，但其它領(lǐng)域的鉛酸電蓄池卻比電動(dòng)自行車上運(yùn)用的鉛酸蓄電池有著更長的壽數(shù)，這是因?yàn)殡妱?dòng)汽車的鉛酸蓄電池有著一個(gè)更簡略硫化的工作環(huán)境。與轎車用發(fā)起電池不同，轎車電池點(diǎn)火放電后，電池一直處于浮充狀況，放電構(gòu)成的硫酸鉛很快又被轉(zhuǎn)化為氧化鉛，而電動(dòng)汽車放電時(shí)，不或許一同進(jìn)行充電，這就構(gòu)成硫酸鉛許多堆集，假設(shè)深放電，這時(shí)硫酸鉛濃度更高，而且電動(dòng)汽車騎行后很難有條件及時(shí)充電，放電構(gòu)成的硫酸鉛不能及時(shí)充電轉(zhuǎn)化為氧化鉛，就會(huì)構(gòu)成結(jié)晶。所以，循環(huán)壽數(shù)，根據(jù)放電深度不同而差別很大，放電深度越深，循環(huán)次數(shù)越少，放電深度越淺，循環(huán)次數(shù)越多，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果放電深渡與循環(huán)次數(shù)聯(lián)絡(luò)如下表：

3、一些鉛酸蓄電池在做70%的1C充電和60%的2C放電中，因?yàn)檫x用持續(xù)大電流循環(huán)，損壞了電池生成大硫酸鉛結(jié)晶的條件，所以或許看不到鉛酸蓄電池硫化對電池的損壞。假設(shè)實(shí)驗(yàn)中途中止，鉛酸蓄電池硫化的問題就會(huì)顯現(xiàn)。因?yàn)殡姵刂亓看?，一些用戶常常采納電池經(jīng)過多次運(yùn)用放完電才再次充電，這樣電池放電往后沒有及時(shí)充電，鉛酸蓄電池硫化就比較嚴(yán)峻。別的，鉛酸蓄電池的硫酸比重比較高，也是鉛酸蓄電池硫化的重要因素。而鉛酸蓄電池硫化，損壞了負(fù)極板氧循環(huán)的才干，構(gòu)成加速失水。這樣，鉛酸蓄電池的硫酸比重更加高，導(dǎo)致更加簡略導(dǎo)致鉛酸蓄電池硫化。所以，鉛酸蓄電池硫化的程度或許不同，但是對鉛酸蓄電池的壽數(shù)影響卻是廣泛的。

二、失水

1、密封鉛酸蓄電池的最基本原理之一就是正極板析氧往后，氧氣直接到負(fù)極板與負(fù)極板的析氫復(fù)原為水，查核鉛酸蓄電池這個(gè)技術(shù)指標(biāo)的參數(shù)叫做"密封反應(yīng)功率"，這種現(xiàn)象叫做"氧循環(huán)"。這樣，鉛酸蓄電池的失水很少，完結(jié)了"免維護(hù)"，就是免加水。但密封鉛酸蓄電池的這種氧循環(huán)在電動(dòng)自行車上卻被損壞，導(dǎo)致電池許多失水。

2、為了滿意電池在8小時(shí)以內(nèi)充滿電，所以在三段式恒壓限流充電中，如36伏充電器的恒壓為44.4伏，3個(gè)單體電池共有18個(gè)單格，折合單格電壓就為2.466V。這樣，大大超越電池正極板析氧電壓的2.35V和負(fù)極板析氫電壓的2.42V。一些充電器制造商的產(chǎn)品為了下降充電時(shí)間的指示，前進(jìn)了恒壓轉(zhuǎn)浮充的電流，而使得充電指示充滿電往后，還沒有充滿電，就靠前進(jìn)浮充電壓來補(bǔ)償。這樣，許多充電器的浮充電壓超越單格電壓2.35V，這樣在浮充階段還在許多析氧。而鉛酸蓄電池的氧循環(huán)又不好，這樣在浮充階段也在不斷的排氣。

3、一組36伏鉛酸蓄電池有3個(gè)單體電池，每個(gè)單體電池有6個(gè)單格，每個(gè)單格有15塊以上正負(fù)柵板，一組電池就最少有270個(gè)焊點(diǎn)，假設(shè)發(fā)生千分之一的虛焊就會(huì)導(dǎo)致每4組電池必定有一組不合格，而鉛鈣板十分簡略因析鈣而構(gòu)成虛焊，所以電池制造商廣泛選用低銻合金板，而低銻合金的析氣電壓更低，電池出氣量更大，失水就更加嚴(yán)峻。

4、浮充鉛酸蓄電池的硫酸標(biāo)準(zhǔn)比重應(yīng)該在1.21~1.28之間，但為習(xí)慣電動(dòng)自行車大容量、大電流放電的要求，電池的硫酸比重一般都在1.36~1.38左右。因?yàn)殡姵氐牧蛩岜戎叵鄬Ω吡嗽S多，所以，電池的硫化也相對嚴(yán)峻。電池放電往后到第二天充電曾經(jīng)，硫酸比重高的電池的硫化顯著。這樣，更加下降了負(fù)極板氧循環(huán)的才干。而失水往后的電池，失掉的首要是水，留下了硫酸的成分，相當(dāng)于進(jìn)一步前進(jìn)了硫酸的比重，這樣就使鉛酸蓄電池更加簡略硫化。所以，鉛酸蓄電池硫化加重了失水，失水又加重了硫化。對用戶而言，"密封"是必要的，不然酸液溢出的后果不堪設(shè)想，但在電動(dòng)汽車領(lǐng)域過份地推廣"免維護(hù)"的概念是不適宜的。

三、熱失控

1、鉛酸蓄電池在充入電量抵達(dá)70%往后，鉛酸蓄電池的極化電壓相比照較高，充電的副反應(yīng)開端逐步新增，電解水開端了。在充電的單格電壓抵達(dá)2.35V往后，首要正極板析氧，在抵達(dá)2.42V往后，負(fù)極板開端析氫。這時(shí)候充電的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能減少，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娊馑哪芰啃略?。充電進(jìn)程的是否析氣取決于充電電壓，析氣量取決于抵達(dá)析氣電壓往后的充電電流。所以，在充電進(jìn)程中，充電電壓在進(jìn)入恒壓往后，電壓開端接近于最高，充電電流也堅(jiān)持限流值。這時(shí)候析氣量最大。在進(jìn)入恒壓往后，充電電流應(yīng)該逐步下降，析氣量也應(yīng)該逐步下降。充電自身是放熱反應(yīng)，一般鉛酸蓄電池的熱規(guī)劃是能夠控制溫升的。在鉛酸蓄電池許多析氣往后，氧氣在負(fù)極板復(fù)合為水，發(fā)熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于充電時(shí)的發(fā)熱。密封鉛酸蓄電池期望負(fù)極板具有出色的氧循環(huán)才干，但是，氧循環(huán)會(huì)發(fā)生發(fā)熱。所以，氧循環(huán)是一把雙刃劍，好處是減少了水丟失，壞處是電池會(huì)發(fā)熱。

2、在恒壓充電的條件下，氧循環(huán)電流也參與了充電電流，所以充電電流下降速率放緩。而鉛酸蓄電池發(fā)熱，會(huì)引起充電電流下降速率更加緩慢，乃至電流反升。而充電電流在電池發(fā)熱的用途下，一旦電流反升，又新增了發(fā)熱。這樣，充電電流一貫會(huì)上升到限流值。電池發(fā)高熱，并且堆集熱，一貫到電池外殼發(fā)生熱軟化變形。而電池的熱變形時(shí)，內(nèi)部氣壓高，所以出現(xiàn)電池時(shí)鼓脹的。這就是電池?zé)崾Э囟鴵p壞電池。鉛酸蓄電池一旦出現(xiàn)嚴(yán)峻鼓脹，漏酸和漏氣的問題也出現(xiàn)了，鉛酸蓄電池會(huì)出現(xiàn)急性失效。誘發(fā)電池鼓脹的原因有許多。假設(shè)充電電壓高，析氣量大，會(huì)發(fā)生熱失控。假設(shè)某一組電池或許某一個(gè)單格電池發(fā)生嚴(yán)峻落后，而充電的恒壓值不變，其他的單格電池也會(huì)出現(xiàn)充電電壓相對過高，也會(huì)發(fā)生熱失控問題。為下降電池的熱失控機(jī)率，許多充電器廠家將恒壓值下降至43伏，這也必定導(dǎo)致欠充。

3、導(dǎo)致鉛酸蓄電池充電發(fā)熱的另一個(gè)原因就是硫化，硫化直接導(dǎo)致電池內(nèi)阻新增，這就進(jìn)一步構(gòu)成鉛酸蓄電池充電發(fā)熱，發(fā)熱又使氧循環(huán)電流上升，所以硫化嚴(yán)峻的電池，熱失控發(fā)生的機(jī)率很大。從解剖電動(dòng)自行車鉛酸蓄電池的失效形式證明，90%的失效電池一同伴有嚴(yán)峻失水現(xiàn)象。膠體電池失水少于一般電池，所以其壽數(shù)應(yīng)該長于一般電池。膠體電池內(nèi)部自放電在貯存期間不比一般的電池大，這能夠經(jīng)過貯存往后容量下降比對能夠證明。在同樣的鉛酸蓄電池內(nèi)壓條件下，膠體電池析氣失水少于一般電池。而每次開閥析氣都會(huì)帶走部分熱量。膠體鉛酸蓄電池開閥少于一般鉛酸蓄電池，失水少是其長處，但是析氣失水少，開閥少，帶走電池內(nèi)部的熱量就少，所以電池內(nèi)部溫升就高于一般電池。而電池內(nèi)部溫升高，自放電也大，發(fā)生的熱量就更高。因此在夏季環(huán)境溫度較高的條件下，因?yàn)槲鰵怆娖降南陆?，析氣量最近，一同溫升也高。這樣膠體鉛酸蓄電池進(jìn)入熱失控的概率就大得多了。