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一电蓄电池的失效模式

发布时间:2023-12-13 17:19:44  浏览量:229
  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)ABS16.60.3521~636.0~53PP1.00130~402.2~6.4PVC4.224.4135~5522~108
  
  (三)板栅腐蚀
  
  板栅腐蚀也会造成水分的消耗,其反应为:
  
  (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
  
  在阀控铅酸一电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,在阀控铅酸一电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;
  
  若阀控铅酸一电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,铅一电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,甚至成为一电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,必须对一电蓄电池及时充电,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;而且阀控铅酸一电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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