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阀控铅酸蓄电池的失效模式
作者:admin 发表时间:2017/5/10 9:27:06 阅读:
从阀控铅酸蓄电池中排出氢气、氧气、水蒸气、酸雾,都是电池失水的方式和干涸的原因。干涸造成电池失效这一因素是阀控铅酸蓄电池所特有的
  一、干涸失效模式

  
从阀控铅酸蓄电池中排出氢气、氧气、水蒸气、酸雾,都是电池失水的方式和干涸的原因。干涸造成电池失效这一因素是阀控铅酸蓄电池所特有的。失水的原因有四:①气体再化合的效率低;②从电池壳体中渗出水;③板栅腐蚀消耗水;④自放电损失水。

(一)气体再化合效率

气体再化合效率与选择浮充电压关系很大。电压选择过低,虽然氧气析出少,复合效率高,但个别电池会由于长期充电不足造成负极盐

化而失效,使电池寿命缩短。浮充电压选择过高,气体析出量增加,气体再化合效率低,虽避免了负极失效,但安全阀频繁开启,失水多,

正极板栅也有腐蚀。影响电池寿命。

(二)从壳体材料渗透水分

各种电池壳体材料的有关性能见下表。从表中数据看出,ABS材料的水蒸气渗透率较大,但强度好。电池壳体的渗透率,除取决于壳体材

料种类、性质外,还与其壁厚、壳体内外间水蒸气压差有关。

         性能 材料   数值 水蒸汽相对渗透率(%) 氧相对渗透率(%) 机械强度 拉伸强度 (Mpa) 缺口冲击强度(KJ·m-2) ABS

16.6 0.35 21~63 6.0~53 PP 1.00 1 30~40 2.2~6.4 PVC 4.22 4.41 35~55 22~108

  (三)板栅腐蚀

板栅腐蚀也会造成水分的消耗,其反应为:

Pb + 2H2O   →      PbO2 + 4H+ + 4e- 
 

  (四)自放电

正极自放电析出的氧气可以在负极再化合而不至于失水,但负极析出的氢不能在正极复合,会在电池累积,从安全阀排出而失水,尤其

是电池在较高温度下贮存时,自放电加速。

  二、容量过早损失的失效模式

在阀控铅酸蓄电池中使用了低锑或无锑的板栅合金,早期容量损失常容易在如下条件发生:

①不适宜的循环条件,诸如连续高速率放电、深放电、充电开始时低的电流密度;

②缺乏特殊添加剂如Sb、Sn、H3PO4;

③低速率放电时高的活性物质利用率、电解液高度过剩、极板过薄等;

④活性物质视密度过低,装配压力过低等。

  三、热失控的失效模式

大多数电池体系都存在发热问题,在阀控铅酸蓄电池中可能性更大,这是由于:氧再化合过程使电池内产生更多的热量;排出的气体量

小,减少了热的消散;

若阀控铅酸蓄电池工作环境温度过高,或充电设备电压失控,则电池充电量会增加过快,电池内部温度随之增加,电池散热不佳,从而

产生过热,电池内阻下降,充电电流又进一步升高,内阻进一步降低。如此反复形成恶性循环,直到热失控使电池壳体严重变形、涨裂。为

杜绝热失控的发生,要采用相应的措施:

①充电设备应有温度补偿功能或限流;

②严格控制安全阀质量,以使电池内部气体正常排出;

③蓄电池要设置在通风良好的位置,并控制电池温度。

  四、负极不可逆硫酸盐化

在正常条件下,铅蓄电池在放电时形成硫酸铅结晶,在充电时能较容易地还原为铅。如果电池的使用和维护不当,例如经常处于充电不

足或过放电,负极就会逐渐形成一种粗大坚硬的硫酸铅,它几乎不溶解,用常规方法充电很难使它转化为活性物质,从而减少了电池容量,

甚至成为蓄电池寿命终止的原因,这种现象称为极板的不可逆硫酸盐化。

为了防止负极发生不可逆硫酸盐化,必须对蓄电池及时充电,不可过放电。

  五、板栅腐蚀与伸长

在铅酸蓄电池中,正极板栅比负极板栅厚,原因之一是在充电时,特别是在过充电时,正极板栅要遭到腐蚀,逐渐被氧化成二氧化铅而

失去板栅的作用,为补偿其腐蚀量必须加粗加厚正极板栅。

所以在实际运行过程中,一定要根据环境温度选择合适的浮充电压,浮充电压过高,除引起水损失加速外,也引起正极板栅腐蚀加速。

当合金板栅发生腐蚀时,产生应力,致使极板变形、伸长,从而使极板边缘间或极板与汇流排顶部短路;而且阀控铅酸蓄电池的寿命取决于

正极板寿命,其设计寿命是按正极板栅合金的腐蚀速率进行计算的,正极板栅被腐蚀的越多,电池的剩余容量就越少;电池寿命就越短。

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