鉛酸蓄電池為何會失效？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-11-19 14:19
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鉛酸蓄電池失效是由多種原因造成的，例如硫化、失水、熱失控、活性物質(zhì)脫落、極板軟化、短路等等，今天就和大家探討交流一下關(guān)于鉛酸蓄電池失效的原因：
1、硫酸鹽化：
看過電池內(nèi)部的朋友應(yīng)該知道，在鉛酸電池內(nèi)部負(fù)極板的表面，附著有一層白色的堅硬結(jié)晶體，在充電后不能剝離負(fù)極板表面轉(zhuǎn)化為活性物質(zhì)的硫酸鉛，這種情況就是硫酸鹽化，簡稱“硫化”。硫化的產(chǎn)生對電池有一定的危害，它會導(dǎo)致短路、活性物質(zhì)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(fù)極板氧循環(huán)的能力，導(dǎo)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(dǎo)致鉛酸蓄電池繼續(xù)硫化的惡性循環(huán)。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，在充放電過程中產(chǎn)生氣體，它是以電解液運動為特征的電解作用所引起的氣體形成；以2V單體電池為例，電池充電達(dá)到單體電池2.35v(25℃)以后，就會進(jìn)入正極板大量析氧狀態(tài)，對于密封電池來說，負(fù)極板具備了氧復(fù)合能力。如果充電電流比較大，負(fù)極板的氧復(fù)合反應(yīng)跟不上析氧的速度，氣體會頂開排氣閥而造成失水。如果充電電壓達(dá)到2.42v(25℃)，電池的負(fù)極板會析氫，而氫氣不能夠類似氧循環(huán)那樣被正極板吸收，只能夠增加電池氣室的氣壓，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(yán)重。
3、熱失控：
電池?zé)崾Э刂饕袃煞N情況，一種是鉛酸電池在恒壓充電時電池發(fā)熱。在恒壓充電的條件下，氧循環(huán)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(fā)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(fā)熱的作用下，一旦電流反升，又增加了發(fā)熱。這樣，充電電流會一直上升到限流值。電池發(fā)高熱，并且積累熱，一直到電池外殼發(fā)熱軟化變形。而電池?zé)嶙冃螘r，內(nèi)部氣壓高，所以呈現(xiàn)出電池是鼓脹狀態(tài)的。這就是電池?zé)崾Э囟鴵p壞電池。
另一個原因就是硫化，硫化直接導(dǎo)致電池內(nèi)阻增加，這就進(jìn)一步造成鉛酸蓄電池充電發(fā)熱，發(fā)熱又使氧循環(huán)電流上升，所以硫化嚴(yán)重的電池，熱失控發(fā)生的機(jī)率很大。電池內(nèi)部溫升高，自放電也大，產(chǎn)生的熱量就更高。因此在夏季環(huán)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(jìn)入熱失控的概率就大得多了。
4、活性物質(zhì)脫落、極板軟化：
鉛酸蓄電池正極板活性物質(zhì)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(kuò)大極板面積和支撐極板；β-PbO2依附α-PbO2構(gòu)成的骨架上面，其荷電能力比α-PbO2強(qiáng)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(qiáng)酸環(huán)境中硫酸鉛只能夠生成β-PbO2，活性物質(zhì)脫落就是α-PbO2脫落。造成活性物質(zhì)脫落的原因很多：
A、鉛酸蓄電池極板活性物質(zhì)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(yīng)生成硫酸鉛。
C、硫化結(jié)晶在極板上生長的膨脹張力也會導(dǎo)致活性物質(zhì)脫落。正極板一旦出現(xiàn)軟化，起到支持作用的多孔結(jié)構(gòu)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(yīng)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(yīng)。
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(nèi)部正負(fù)極群相連。負(fù)極板的硫酸鉛結(jié)晶長大，充電以后出現(xiàn)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(xiàn)微短路，這種現(xiàn)象叫做"鉛枝搭橋"。微短路輕的產(chǎn)生該單格電壓落后，嚴(yán)重的時候會出現(xiàn)單格短路。極板上活性物質(zhì)膨脹脫落，也會造成正負(fù)極板相連。
1、硫酸鹽化：
看過電池內(nèi)部的朋友應(yīng)該知道，在鉛酸電池內(nèi)部負(fù)極板的表面，附著有一層白色的堅硬結(jié)晶體，在充電后不能剝離負(fù)極板表面轉(zhuǎn)化為活性物質(zhì)的硫酸鉛，這種情況就是硫酸鹽化，簡稱“硫化”。硫化的產(chǎn)生對電池有一定的危害，它會導(dǎo)致短路、活性物質(zhì)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(fù)極板氧循環(huán)的能力，導(dǎo)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(dǎo)致鉛酸蓄電池繼續(xù)硫化的惡性循環(huán)。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，在充放電過程中產(chǎn)生氣體，它是以電解液運動為特征的電解作用所引起的氣體形成；以2V單體電池為例，電池充電達(dá)到單體電池2.35v(25℃)以后，就會進(jìn)入正極板大量析氧狀態(tài)，對于密封電池來說，負(fù)極板具備了氧復(fù)合能力。如果充電電流比較大，負(fù)極板的氧復(fù)合反應(yīng)跟不上析氧的速度，氣體會頂開排氣閥而造成失水。如果充電電壓達(dá)到2.42v(25℃)，電池的負(fù)極板會析氫，而氫氣不能夠類似氧循環(huán)那樣被正極板吸收，只能夠增加電池氣室的氣壓，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(yán)重。
3、熱失控：
電池?zé)崾Э刂饕袃煞N情況，一種是鉛酸電池在恒壓充電時電池發(fā)熱。在恒壓充電的條件下，氧循環(huán)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(fā)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(fā)熱的作用下，一旦電流反升，又增加了發(fā)熱。這樣，充電電流會一直上升到限流值。電池發(fā)高熱，并且積累熱，一直到電池外殼發(fā)熱軟化變形。而電池?zé)嶙冃螘r，內(nèi)部氣壓高，所以呈現(xiàn)出電池是鼓脹狀態(tài)的。這就是電池?zé)崾Э囟鴵p壞電池。
另一個原因就是硫化，硫化直接導(dǎo)致電池內(nèi)阻增加，這就進(jìn)一步造成鉛酸蓄電池充電發(fā)熱，發(fā)熱又使氧循環(huán)電流上升，所以硫化嚴(yán)重的電池，熱失控發(fā)生的機(jī)率很大。電池內(nèi)部溫升高，自放電也大，產(chǎn)生的熱量就更高。因此在夏季環(huán)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(jìn)入熱失控的概率就大得多了。
4、活性物質(zhì)脫落、極板軟化：
鉛酸蓄電池正極板活性物質(zhì)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(kuò)大極板面積和支撐極板；β-PbO2依附α-PbO2構(gòu)成的骨架上面，其荷電能力比α-PbO2強(qiáng)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(qiáng)酸環(huán)境中硫酸鉛只能夠生成β-PbO2，活性物質(zhì)脫落就是α-PbO2脫落。造成活性物質(zhì)脫落的原因很多：
A、鉛酸蓄電池極板活性物質(zhì)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(yīng)生成硫酸鉛。
C、硫化結(jié)晶在極板上生長的膨脹張力也會導(dǎo)致活性物質(zhì)脫落。正極板一旦出現(xiàn)軟化，起到支持作用的多孔結(jié)構(gòu)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(yīng)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(yīng)。
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(nèi)部正負(fù)極群相連。負(fù)極板的硫酸鉛結(jié)晶長大，充電以后出現(xiàn)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(xiàn)微短路，這種現(xiàn)象叫做"鉛枝搭橋"。微短路輕的產(chǎn)生該單格電壓落后，嚴(yán)重的時候會出現(xiàn)單格短路。極板上活性物質(zhì)膨脹脫落，也會造成正負(fù)極板相連。
