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鉛酸電池有哪幾種失效的原因?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2021年01月15日  

鉛酸電池失效原因


1、硫酸鹽化


看過電池內部的朋友應該了解,在鉛酸電池內部負極板的表面,附著有一層白色的堅硬結晶體,在充電后不能剝離負極板表面轉化為活性物質的硫酸鉛,這種情況就是硫酸鹽化,簡稱硫化。硫化的出現對電池有一定的危害,它會導致短路、活性物質松弛脫落、柵板變形斷裂等一系列的問題。鉛酸蓄電池硫化,破壞了負極板氧循環的能力,導致加速失水。這種情況下,鉛酸蓄電池的硫酸比重會更高,這就導致鉛酸蓄電池繼續硫化的惡性循環。鉛酸蓄電池硫化的程度可能不同,但是對鉛酸蓄電池的壽命影響卻是普遍的。


2、失水


鉛酸電池在充放電過程中,由于過電位的存在,在充放電過程中出現氣體,它是以電解液運動為特點的電解用途所引起的氣體形成;以2V單體電池為例,電池充電達到單體電池2.35v(25℃)以后,就會進入正極板大量析氧狀態,關于密封電池來說,負極板具備了氧復合能力。假如充電電流比較大,負極板的氧復合反應跟不上析氧的速度,氣體會頂開排氣閥而造成失水。假如充電電壓達到2.42v(25℃),電池的負極板會析氫,而氫氣不能夠類似氧循環那樣被正極板吸收,只能夠新增電池氣室的氣壓,最后會被排出氣室而形成失水。電池失水一般在過充電的情況下會特別嚴重。


3、熱失控


電池熱失控重要有兩種情況,一種是鉛酸電池在恒壓充電時電池發熱。在恒壓充電的條件下,氧循環電流也參與了充電電流,所以充電電流下降速率放緩。而鉛酸蓄電池發熱,會引起充電電流下降速率更加緩慢,甚至電流反升。而充電電流在電池發熱的用途下,一旦電流反升,又新增了發熱。這樣,充電電流會一直上升到限流值。電池發高熱,并且積累熱,一直到電池外殼發熱軟化變形。而電池熱變形時,內部氣壓高,所以呈現出電池是鼓脹狀態的。這就是電池熱失控而損壞電池。


另一個原因就是硫化,硫化直接導致電池內阻新增,這就進一步造成鉛酸蓄電池充電發熱,發熱又使氧循環電流上升,所以硫化嚴重的電池,熱失控發生的機率很大。電池內部溫升高,自放電也大,出現的熱量就更高。因此在夏季環境溫度較高的條件下,由于析氣電平的下降,同時溫升也高。這樣膠體鉛酸蓄電池進入熱失控的概率就大得多了。


4、活性物質脫落、極板軟化


鉛酸蓄電池正極板活性物質的有效成分是氧化鉛,氧化鉛分α-PbO2和β-PbO2,其中,α-PbO2物理特性堅硬,容量比較小,以多孔狀附著在極板,用于擴大極板面積和支撐極板;β-PbO2依附α-PbO2構成的骨架上面,其荷電能力比α-PbO2強很多,氧化鉛放電以后形成硫酸鉛,充電時硫酸鉛又還原為氧化鉛,但在強酸環境中硫酸鉛只能夠生成β-PbO2,活性物質脫落就是α-PbO2脫落。造成活性物質脫落的原因很多:


A、鉛酸蓄電池極板活性物質分布不均勻,造成放電時膨脹張力不同而脫落。


B、鉛酸蓄電池過放電欠壓時,β-PbO2大量減少,α-PbO2就會參與放電反應生成硫酸鉛。


C、硫化結晶在極板上生長的膨脹張力也會導致活性物質脫落。正極板一旦出現軟化,起到支持用途的多孔結構就被破壞了,正極板的多孔被電池極板的壓力壓實了,就降低了參與反應的真實面積,鉛酸蓄電池容量就下降了。這樣,防止過放電、抑制和消除硫化是控制正極板軟化的重要措施。放電的時候,每次放電,或多或少的總要有一點點α-PbO2參與反應。


所以,一個正常使用的鉛酸蓄電池,在不失水也不硫化,也沒有過放電的情況下,電池的壽命就取決于正極板軟化。


5、短路


鉛酸蓄電池的短路指鉛電池內部正負極群相連。負極板的硫酸鉛結晶長大,充電以后出現少量硫酸鉛遺留在隔板中,遺留在隔板中的硫酸鉛一旦被還原稱為鉛,積累多了,鉛酸蓄電池電池就會出現微短路,這種現象叫做鉛枝搭橋。微短路輕的出現該單格電壓落后,嚴重的時候會出現單格短路。極板上活性物質膨脹脫落,也會造成正負極板相連。


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