閥控式密封鉛酸蓄電池的失效與維護
來源：寶鄂實業(yè)
2019-03-15 11:44
點擊量：次
這是閥控式密封鉛蓄電池特有的內(nèi)部氧循環(huán)反應(yīng)機理，這種充電過程，電解液中的水幾乎不損失，使電池在使用過程中達到不需加水的目的。
當今閥控式密封鉛酸蓄電池有兩類，即分別采用超細玻璃纖維棉（AGM）隔板和硅凝膠二種不同方式來“固定”硫酸電解液。它們都是利用陰極吸收原理使電池得以密封的，但給正極析出的氧氣到達負極提供的通道是不同的。對AGM密封鉛酸蓄電池而言，AGM隔膜中雖然保持了電池的大部分電解液，但必須使10%的隔膜孔隙中不進入電解液。正極生成的氧氣就是通過這部分孔隙到達負極而被負極吸收的。對膠體密封鉛酸蓄電池而言，電池內(nèi)的硅凝膠是以SiO2質(zhì)點作為骨架構(gòu)成的三維多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，它將電解液包藏在里邊。電池灌注的硅溶膠變成凝膠后，骨架要進一步收縮，使凝膠出現(xiàn)裂縫貫穿于正負極板之間，給正極析出的氧氣提供了到達負極的通道。
由此看出，兩種電池的區(qū)別就在于電解液的“固定”方式和提供氧氣到達負極通道的方式有所不同，因而兩種電池的性能也各有千秋。本文主要討論AGM密封鉛酸蓄電池的性能特性。
2失效模式
閥控式密封鉛酸蓄電池由于具有體積小、重量輕、自放電小、壽命長、節(jié)省投資、安裝簡便、安全可靠、使用方便、少維護不溢酸霧、對環(huán)境無腐蝕、無污染等優(yōu)良特性，并可實現(xiàn)無人值守和微機集中監(jiān)控的現(xiàn)代化管理，因而在通信局站中被大量使用。但從使用情況來看，不少用戶不甚了解電池的使用要求，未能更新維護觀念，及時調(diào)整維護方法，致使電池較快失效。
2.1.早期失效模式
2.1.1早期失效
早期失效是指蓄電池組在使用過程中，只有數(shù)個月或1年時間，其中個別電池的性能急劇變差，容量低于額定值的80％。
2.1.2早期失效原因
導(dǎo)致電池早期失效的根本原因是電池中正負極板與AGM隔板中電解液脫離接觸。這里有電池設(shè)計問題，如極群組裝壓力和電解液量等。也存在以下將要討論的電池在使用過程中失水問題。
2.2干涸失效模式
2.2.1干涸失效
閥控式密封鉛酸蓄電池一旦處于“富液”狀態(tài)，會使隔板中O2的通道阻塞，氣體復(fù)合效率低，電池內(nèi)壓力增大，一部分O2來不及復(fù)合就從電池內(nèi)部溜出，導(dǎo)致失水。特別是在安全閥性能不良情況下，失水更加嚴重，經(jīng)過一段時間后，電池會失水而干涸。
2.2.2干涸失效原因
干涸失效是閥控式密封鉛酸蓄電池所特有的，從電池中排出氫氣、氧氣、水蒸汽、酸霧，都是電池失水的方式和干涸的原因。
失水的原因有四：
⑴氣體再化合的效率低；⑵從電池殼體中滲出水；⑶板柵腐蝕消耗水；⑷自放電損失水。
干涸的原因如下：
?。?）浮充電壓過高：當浮充電壓過高，氣體析出量增加，氣體再化合效率低，安全閥頻繁開啟，失水多。（2）環(huán)境溫度升高：環(huán)境溫度升高，未及時調(diào)整浮充電壓，同樣產(chǎn)生失水過程。
2.3熱失控失效模式
2.3.1熱失控
由于充電電壓和電流控制不當，在充電后期，會出現(xiàn)一種臨界狀態(tài)，即熱失控。此時，蓄電池的電流及溫度發(fā)生積累性的相互增強作用，使電池槽殼變形“鼓肚子”。
2.3.2出現(xiàn)熱失控的原因
(1)氧復(fù)合反應(yīng)
2Pb +O2→2 PbO+Q1 Q1 =219.2kJ/mol
PbO+ H2SO4 →PbSO4+H2O+ Q2 Q2=172.8 kJ/mol
氧復(fù)合反應(yīng)是放熱反應(yīng)，它將導(dǎo)致電池溫度升高，電池內(nèi)阻下降，如不及時下調(diào)浮充電壓就會使浮充電流加大，引起析氧量加大，復(fù)合反應(yīng)加劇。如此反復(fù)積累，將會導(dǎo)致電池出現(xiàn)熱失控。
(2)電池結(jié)構(gòu)緊湊
電池采用了貧液式緊裝配設(shè)計，隔板中必須保持10%的孔隙不準電解液進入，因而電池內(nèi)部的導(dǎo)熱性差，熱容量小。
(3)環(huán)境溫度升高
環(huán)境溫度升高，則浮充電流相應(yīng)增加，若不及時調(diào)整浮充電壓，則會使電池溫度迅速升高。
(4)負極不可逆硫酸鹽化
當蓄電池經(jīng)常處于充電不足或過放電，負極就會逐漸形成一種粗大堅硬的硫酸鉛，它幾乎不溶解，用常規(guī)方法充電很難使它轉(zhuǎn)化為活性物質(zhì)，從而減少了電池容量，甚至成為蓄電池壽命終止的原因，這種現(xiàn)象稱謂極板的不可逆硫酸鹽化。
(5)板柵腐蝕
在充電時，特別是在過充電時，正極板柵要遭到腐蝕，逐漸被氧化成二氧化鉛而失去板柵的作用，為補償其腐蝕量必須加粗加厚正極板柵。電池設(shè)計壽命是按正極板柵合金的腐蝕速率進行計算的，正極板柵被腐蝕的越多，電池的剩余容量就越少，電池壽命就越短。
3.常見故障及其分析
3.1浮充電壓不均衡性
閥控式密封鉛酸蓄電池的均勻性是指電池在完成生產(chǎn)過程后測量的開路電壓和蓄電池組在浮充狀態(tài)下浮充電壓的差值，標準規(guī)定蓄電池組中各單體電池的開路電壓之差不大于20mV，各單體電池在浮充狀態(tài)下浮充電壓之差不大于100mV。
閥控式密封鉛酸蓄電池較普遍存在浮充電壓不均勻和開路電壓偏差的問題。如果蓄電池組中存在電壓偏低會造成落后電池早期失效。
影響電池均勻性的因素
?、旁牧虾桶氤善焚|(zhì)量
原材料（包括隔板、硫酸）中有害雜質(zhì)會降低電池的浮充電壓，加速電池自放電。極板、隔板、酸量的不均一，累加的結(jié)果造成各電池的吸酸飽和度不同，使浮充電壓不均勻。
⑵安全閥的開啟和關(guān)閉壓力
電池在長期使用過程中很難做到使安全閥的開啟和關(guān)閉壓力始終保持均勻一致。開啟壓力大的電池極群上部空間的氣體壓力大，則浮充電壓就高，反之亦然。
?、亲⑺崃?/div>
因電池是貧液設(shè)計，電池的放電容量受酸量控制，因而其浮充電壓對電池的注酸量非常敏感。
?、入姵刂圃旃に嚨目刂?/div>
只有在每道工序上都嚴格按工藝規(guī)定要求生產(chǎn)，才能最大限度地保證電池性能的均勻性。
3.2 電池鼓脹變形
這是AGM密封鉛酸蓄電池在使用不當時出現(xiàn)的一種具有很大破壞性的現(xiàn)象，即熱失控現(xiàn)象，導(dǎo)致電池槽鼓脹變形，失水速度加大，甚至電池損壞。膠體密封鉛酸蓄電池因其電解液量與開口式鉛酸蓄電池相當，極群周圍與槽體之間充滿凝膠電解質(zhì)，有較大的熱容量和散熱性，不會產(chǎn)生熱量積累現(xiàn)象。電池沒有熱失控現(xiàn)象。
3.3 電池漏液
閥控式密封鉛酸蓄電池不同程度存在漏液問題，主要表現(xiàn)在安全閥漏液、極柱漏液和電池槽蓋密封不良造成漏液。
3.3.1電池槽蓋漏液
電池槽蓋密封一般采用環(huán)氧膠粘密封和熱熔密封兩種方法。相對而言，熱熔密封效果較好，方法是通過加熱使電池槽蓋塑料（ABS或PP）熱熔后加壓熔合在一起。但是，一旦熱熔層存在蜂窩狀沙眼，在一定氣壓下，O2會帶著酸霧沿沙眼通道產(chǎn)生漏液。
環(huán)氧膠粘接密封漏液較多，密封膠與殼體粘接是界面粘接，如果結(jié)合不好，容易脫落，出現(xiàn)缺膠孔或造成龜裂，產(chǎn)生漏液。
3.3.2安全閥漏液
造成安全閥漏液主要原因為：
⑴加酸量過多，電池處于富液狀態(tài)，致使O2再化合的氣體通道受阻，O2增多，內(nèi)部壓力增大，超過開啟壓力，安全閥開啟，O2帶著酸霧放出，酸霧在安全閥周圍結(jié)成酸液。
?、瓢踩y耐老化性差，安全閥的橡膠受O2和H2SO4腐蝕而老化，安全閥彈性下降，開啟壓力下降，甚至長期處于開啟狀態(tài)，造成酸霧，產(chǎn)生漏液。
3.3.3極柱端子漏液
這是目前國內(nèi)閥控式密封鉛酸蓄電池普遍存在的問題。極柱端子一旦被腐蝕，產(chǎn)生多孔狀的PbO和PbSO4，H2SO4沿著腐蝕通道在內(nèi)部氣壓作用下，流到端子表面產(chǎn)生漏液，也叫爬酸或滲漏。
3.4電池失水
閥控式密封鉛酸蓄電池是在“貧液”狀態(tài)下工作的，其電解液完全貯存在多孔性的AGM隔膜之中。一旦電池失水，就會引起電池正負極板跟隔板中電解液脫離接觸，引起電池放不出電。
使用效果表明，當前大部分閥控式密封鉛酸蓄電池組容量下降的原因，都是由電池失水造成的。當水損失達到3.5ml/Ah時，電池容量會降至初始容量的75%以下；當水損失達到25%時，電池壽命將會終止。
4. 應(yīng)用與維護
通過以上分析，為了保證電源無故障運行，延長蓄電池組使用壽命，這里提出如下運行維護方案：
4.1放電操作
在新電池裝入電源系統(tǒng)之前進行一次檢查性深放電，即以10小時率放電電流放至1.80V左右，然后充足電裝進電源系統(tǒng)之中。對照下表中電壓值，判斷電池是否正常。如果各個電池放電終止前的電壓差別不大，比較均勻，則本組電池性能一定不錯；如若其中個別電池電壓下降很快，則很可能是落后電池，必須查明原因采取措施。
產(chǎn)品相關(guān)推薦
-
實用性最接近燃油車的新能源汽車，電池
2019-03-08
-
簡介磷酸鐵鋰電池電壓與容量關(guān)系
2019-11-08
-
那么快充究竟安不安全，會不會對手機電
2019-06-13
-
你知道鋰電池與鉛酸電池的區(qū)別有哪些嗎
2019-08-29
-
18650鋰電池的應(yīng)用及使用方法有哪些？
2019-06-14
-
降低電解液密度和提高電解液溫度可以提
2019-05-17
-
鋰電池保護板工作原理及構(gòu)成介紹
2019-05-20
-
介紹電動自行車電池的正確充電方法
2019-06-15
-
放棄進軍鋰電池 中利集團終止重組比克動
2019-01-22
-
手機鋰電池鼓包修復(fù)方法有哪些？
2019-10-17
