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奥斯达阀控铅酸蓄电池的失效模式

2017/4/23 20:14:10      点击:

 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。

 

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