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铅酸蓄电池的失效情势及其修复办法
  • 如今电池按照容量来计算,还因此铅酸蓄电池为主。铅酸蓄电池以其容量大为优势,是其余电池目前还无法取代的。

    如今电池按照容量来计算,还因此铅酸蓄电池为主。铅酸蓄电池以其容量大为优势,是其余电池目前还无法取代的。另外,其大电流放电的特性,也决定了在启动电池方面的优势。但铅作为重金属,除了本钱外,它还存在着一定的毒性,对环境和人体都有分歧程度的:。所以延长铅蓄电池的寿命,不只仅是可以或许低落运行本钱以外,还是环保的必要,也是拓展铅酸蓄电池的应用领域的一个重要成就。所以研究修复铅酸蓄电池,延长它寿命的成就,使铅酸蓄电池出售量不只仅不会削减,而会增长,但是对环境的净化确可以或许不增长。
      
      要了解铅酸蓄电池的修复,首先要明白铅酸蓄电池的失效情势。然后针对分歧的失效情势谈修复办法。
      
      一、铅酸蓄电池的失效情势
      
      因为极板的种类、制作条件、应用办法有差异,最终导致蓄电池失效的原因各异。归纳起来,铅酸蓄电池的失效有下述几种环境:
      
      1、正极板的腐蚀变型
      
      目前临盆上应用的合金有3类:传统的铅锑合金,锑的含量在4%~7%品德分数;低锑或超低锑合金,锑的含量在2%品德分数或许低于1%品德分数,含形、铜、镉、硫等变型晶剂;铅钙系列,实际为铅—钙-锡-四元合金,钙的含量在0.06%~0.1%品德分数。上述合金铸成的正极板栅,在蓄电池充电过程中都邑被氧化成硫酸铅和二氧化铅,末导致丧失支撑活性物质的感化而使电池失效;或许因为二氧化铅腐蚀层的构成,使铅合金发生应力,使板栅长大变形,这种变形超过4%时将使极板全体遭到破坏,活性物质与板栅接触不良而脱落,或在汇流排处短路。
      
      2、正极板活性物质脱落、软化。
      
      除板栅长大引起活性物质脱落之外,跟着充放电反复停止,二氧化铅颗粒之间的结合也松弛,软化,从板栅上脱落下来。板栅的制作、装配的松紧和充放电条件等一系列因素,都对正极板活性物质的软化、脱落有影响。
      
      3、不行逆硫酸盐化
      
      蓄电池过放电而且长期在放电状况贮存时,其负极将构成一种粗大的、难以接受充电的硫酸铅结晶,此现象称为不行逆硫酸盐化。轻微的不行逆硫酸盐化,尚可用一些办法使它规复,现时,则电极失效,充不进电。
      
      4、容量过早的丧失
      
      当低锑或铅钙为板栅合金时,在蓄电池应用初期(大约20个轮回)出现容量突然下降的现象,使电池失效。
      
      5、锑在活性物质上的现积聚
      
      正极板栅上的锑跟着轮回,部分地转移到负极板活性物质的外面上,因为H+在锑上还原比在铅上还原的超电势约低200mV,于是在锑积聚时充电电压低落,大部分电流均用于水分解,电池不能正常充电因而失效。
      
      对充电电压只要2.30V而失效的铅酸蓄电池负极活性物质的锑含量停过化验,发如今负极活性物质的外面层,锑的含量达0.12%~0.19%品德分数。对某些电池,例如潜艇用蓄电池,对电池析氢良有一定的限制。曾对析氢超过模范的蓄电池负极活性物质化验,平均锑的含量到达0.4%品德分数。
      
      6、热失效
      
      对付少掩护电池,请求充电电压不超过单格2.4V。在实际应用中,例如在汽车上,调压装配可能失控,充电电过高,从而充电电流过大,发生的热将使电池电解液温度升高,导致电池内阻下降;内阻的下降又增强了充电电流。电池的温升和电流过大互相增强,最终不行节制,使电池变形、开裂而失效。虽然热失控不是铅酸蓄电池经常发生的失效情势,但也屡见不鲜。应用时应对充电电过高、电池发热的现象予以注意。
      
      7、负极汇流排的腐蚀
      
      一样平环境下,负极板栅及汇流排不存在腐蚀成就,但在阀控式密封蓄电池中,当树立氧轮回时,电池上部空间基本上充斥了氧气,汇流排又多少为隔膜中电解液沿极耳上爬至汇流排汇流排的合金会被氧化,进一步构成硫酸铅,如果汇流排焊条合金抉择不当,汇流排性性蛹胺煜,腐蚀会沿着这些缝加深,致使极耳与汇流排脱开,负极板失效。
      
      8、隔膜穿孔形成短路
      
      个别种类的隔膜,如PP(聚丙烯)隔膜,孔径较大,而且在应用过程中PP熔丝会发生位移,从而形成大孔,活性物质可在充放电过程中穿过大孔,形成微短路,使电池失效。
      
      二、影响铅酸蓄电池寿命的因素
      
      铅酸蓄电池的失效是很多因素综合的结果,既决定于极板的内在因素,诸如活性物质的构成。晶型、孔隙率、极板尺寸、板栅资料和布局等,也取决于一系列外在因素,如放电电流密度、电解液浓度和温度、放电深度、掩护状况和贮存光阴等。这里介绍重要的内部因素。
      
      1、放电深度
      
      放电深度即应用过程中放电到何程度开端停止。100%深度指放出全体容量。铅酸蓄电池寿命受放电深度影响很大。设计考虑的重点便是深轮回应用、浅轮回应用还是浮充应用。若把浅轮回应用的电池用于深轮回应用时,则铅酸蓄电池会很快失效。
      
      因为正极活性物质二氧化铅约的互相结合不牢,放电时天生硫酸铅,充电时又规复为二氧化铅,硫酸铅的摩尔体积比氧化铅大,则放电时活性物质体积膨胀。若一摩尔氧化铅转化为一摩尔硫酸铅,体积增长95%。如许反复收缩和膨胀,就使二氧化铅粒子之间的互相结逐渐松弛,易于脱落。若一摩尔二氧化铅的活性物质只要20%放电,则收缩、膨胀某度就大大低落,结合力破坏变缓慢,因此,放电深度越深,其轮回寿命越短。
      
      2、过充电程度
      
      过充电时有大批气体析出,这时正极板活性物质遭受气体某击,这种冲击会增进活性物质脱落;别的,正极板栅合金也遭受现的阳极氧化而腐蚀,所以电池过充电会使应用期限缩短。
      
      3、温度的影响
      
      铅酸蓄电池寿命随温度升高而延长。在10℃~35℃间,升高1℃,大约增长5~6个轮回,在35℃~45℃之间,升高1℃可延长命命25个轮回以上;高于50℃则因负极硫化容丧失而低落了寿命。
      
      电池寿命在一定温度规模内随温度升高而增长,是因为容量随温度升高而增长。如果放电容量不变,则在温度升高时其放电深度低落,固寿命延长。
      
      4、硫酸浓度的影响
      
      酸密度的增长,虽对正极板容量有利,但电池的自放电增长,板栅的腐蚀也加快,也促使二氧化铅的松散脱落,跟着蓄电池中应用酸密度的增长,轮回寿命下降。
      
      5、放电电流密度的影响
      
      跟着放电电流密度增长,电池的寿命低落,因为在大电流密度和高酸浓度条件下,促使正极二氧化铅松散脱落。
      
      失效情势另有一种便是失水。对付开口电池来说,失水属于正常维修,对付密封电池来说,在严厉的节制之下不应该出现。所以,没有把失水加入失效情势。密封电池失水的成就,会合在电动自行车方面。是因为充电的恒压值过高。
      
      三、容量过早的丧失(PCL)的修复办法
      
     (一)容量过早的丧失的特征:
      
      当低锑或铅钙为板栅合金时,在蓄电池应用初期(大约20个轮回)出现容量突然下降的现象,使电池失效。差不多每个轮回电池容量会下降5%,容量下降的速时较快和早。
      
      前几年,铅钙合金系列的电池经常莫名其妙出现几只电池容量下降。阐发正极板没有软化,但是便是正极板容量极低。
      
     (二)对发生这个现象的原因找到的解决办法:
      
      1、约正极板锡的含量。对付深轮回的电池基本上采纳1.5%~2%的锡的含量。
      
      2、提高装配压力。
      
      3、电解液酸的含量不宜过高。
      
     (三)在应用中注意:
      
      1、防止起始充电电流连续过低;
      
      2、削减深度放电;
      
      3、防过充电太多;
      
      4、不要颠末过程过高的活性物质利用率来提高电池容量。
      
     (四)对发生早期容丧失的电池的规复。
      
      首先是要起始充电电流增长到0.3C~0.5C,然后采纳小电流补足充电;
      
      其次充斥电的电池最佳搁置在40℃~60℃条件贮存;以小于0.05C的小电流放电到0V。电池电压到达标称电压一半以后的放电会很慢。如许反复次,电池的容量还可以或许规复。
      
     (五)注意事项:
      
      一定要鉴别电池是否是在前20个轮回发生。如果对付中后期发生容量下降的电池,采纳这个办法只可以或许破坏电池的正极板,而导致正极板软化。
      
      铅钙合金系列的电池经常莫名其妙出现几只电池容量下降重要原因是电池失衡引起的,铅钙合金系列的电池充足电压较高,一样平常12V的电池充电电压大于16V。当充电机的电过低时,就易引起电池失衡。现象是如许发生的,当一组电瓶在装在一路用时,电瓶的每格自放电不行能相对相等,自放电大一点点的电瓶,每次用恒压充电机都不能完全充足电,未充足电的格未出现析气反应,极板接触电解液的相对面积就大,自放电就大。而自放电小的格,每次都能充足电,当充足电后再过充一点电时,即出现析气反应,天生气体,极板接触电解液面相减小,自放电就减小,同时充电电压升高,关断充电机。结果自放电小,电压高的格自放电越来越小,每次都能充足电,而自放电大的格自放电越来越大,每次都不能充足电,而且电量越用越小,长期不充足就会硫化而失效.成就的根源便是不能应用恒压充电机,采纳恒压充电机,恒压值过低就会出现以上现象,恒压值过高就会使电池热失控,最佳的办法是采纳多种电流,多种电压的多段式充电机.而且充电终了时要有一个电压较高而电流较小的小电流长充来均衡电池电量.
      
      四、过充电修复
      
      过充电往往必要大电流和高电压而大电流和高电压都邑构成强烈的副反应而损伤电池的正极板,还会构成电池的失水。如何实现过充电修复呢?如今找到了一种常行之有用的办法——脉冲的办法。其基本原理如下:
      
      采纳高电压,大电流的脉冲克服电池的多种原因构成的电池接受能力的下降,因为是采纳脉冲情势的,在大电流脉冲消逝以后,颠末过程电池约的(或许外加的条件)去极化能力,而构成现的副反应。于这种脉冲过充电修复的办法的降生,使得无损伤的过充电得以实现,如许充电器取得了极好的效果,颠末数年的验证试验证明,这种办法大大延长了铅酸蓄电池的轮回寿命。
      
      编辑:Harris
      
      

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