閥控鉛酸蓄電池的失效成因

發布日期:2019-02-20 14:15:32    來源:湯淺蓄電池官網    作者 :湯淺蓄電池廠家    瀏覽量:406
湯淺蓄電池廠家 湯淺蓄電池官網 2019-02-20 14:15:32
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根據對閥控湯淺蓄電池近些年使用分析,結合蓄電池電化學反應原理,總結出閥控蓄電池失效成因主要有以下五項:

1、熱失控

  熱失控是指蓄電池在恒壓充電時充電電流和電池溫度發生一種累積性的增強作用并逐步損壞。

  普通鉛酸蓄電池由于在正負極板間充滿了液體無間隙,所以在充電過程中正極產生的氧氣不能到達負極從而負極未去極化較易產生氫氣隨同氧氣逸出電池。而對于閥控式鉛酸電池來說,充電時內部產生的氧氣流向負極,氧氣在負極板處使活性物質海綿狀鉛氧化,并有效地補充了電解而失去的水。由于氧循環抑制了氫氣的析出,而且氧氣參與反應又生成水。這樣雖然消除了爆炸性的氣體混合物的排出問題,但是這種密封式使熱擴散減少了一種重要途徑,而只能通過電池殼壁的熱傳導作為放熱的唯一途徑。不能通過失水的方式散發熱量,閥控鉛酸蓄電池過充電過程中產生的熱量多于富液型鉛酸蓄電池。

合理選擇浮充電壓是蓄電池長期使用的充電電壓是影響電池壽命至關重要的因素,長期用較高的浮充電壓對蓄電池充電會出現嚴重的容量下降進而導致熱失控熱失控,造成是蓄電池的外殼鼓包氣體泄露,電池無容量完全失效。

  為了進一步降低熱失控的危險性,浮充電壓通常具體視不同的生產者和不同室溫而定。各個電池廠家都會給出電池的浮充電壓和溫度補償系數。

 

2、極板硫酸化

  1)、電池負極柵板的主要活性物質是海棉狀鉛,電池充電時負極柵板發生如下化學反應:

  PbSO4 + 2e = Pb + SO4

  正極上發生氧化反應

  PbSO4 + 2H2O = PbO2 + 4H++ SO4+ 2e

  放電過程發生的化學反應是這一反應的逆反應當閥控式密封鉛酸蓄電池的荷電不足時在電池的正負極柵板上就有PbSO4 產生,PbSO4長期存在會失去活性無法實現化學反應,這一現象稱為活性物質的硫酸化,硫酸化使電池的活性物質減少降低電池的有效容量也影響電池的氣體吸收能力,久之就會使電池失效。

為防止硫酸化的形成電池必須經常保持在充足電的狀態

  2)、正極板腐蝕

  由于電池失水造成電解液比重增高過強的電解液酸性加劇正極板腐蝕防止極板腐蝕必須注意防止電池失水現象發生。
 

3、 電池的干涸

  閥控蓄電池在使用期間氣體再復合機制的有效率不是100%,水被電解生成氫氣和氧氣的速度雖然低于相同大小的富液式電池的電解速率的2%,但水還是會逐漸失去。隨之電解液的比重將會升高,根據測算,當比重由1.30增至1.36時,失水度約達到25%。電解液比重增高導致電池正極板的腐蝕,使電池的活性物質減少,從而使電池的容量降低而失效。

三、廣州湯淺蓄電池預防性修復

  根據以上分析,電池一旦失效,目前無法補救,不僅嚴重影響直流系統可靠供電,在壽命期內電池報廢更是帶來了經濟上損失。為了減少這樣的后果,通過對蓄電池使用經驗總結分析,在蓄電池使用過程中,加強對蓄電池的檢測,比對檢測數值,及時發現落后電池,對落后電池采取預防性修復方法,是目前實用性效果較好的一種措施。

  反應蓄電池運行工況的參數:

  開路電壓——可以通過靜止測量實現

  放電性能——可以通過定期容量考核發現。

  以上參數下降會直接反應出影響電池的性能下降,對于這種下降,通過及早發現,除了采取調整充電機輸出參數、改善電池工作環境溫度等措施以外,我們可以采取對性能明顯下降的電池采取預防性修復措施:

1、蓄電池內部反應原理
  閥控蓄電池電解液中的PbSO4始終處于飽和狀態,PbSO4是難溶物質,在電解液中硫酸鉛的溶解與沉淀處于平衡狀態,一般電池放電開始的硫酸密度為l。30gcm3,質量百分濃度為39。1%,隨著放電深度的增加,質量百分濃度下降到8。7%以下,密度為l.06gcm3以下,有時甚至更低,接近中性。
電池放電反應為

  (+ PbO+ 3H+ HSO+ 2e<═══> PbSO+ 2H2

  (-)Pb + HSO4-放<═══>充 PbSO+ H + 2e

  電池總反應:Pb + 2H+ + 2HSO4— + PbO2<═══>PbSO4+ 2H2O +PbSO4


  從反應式中可以看出,硫酸不僅傳導電流,而且參與電化學反應,放電時硫酸不斷減少,生成PbSO4↓和水。
  蓄電池放電后,如果沒有及時地充電或沒有充滿電,放電產生的硫酸鉛就會結晶轉化成不可逆的硫酸鉛晶體,導致極板硫化,電池落后。

2、湯淺蓄電池的預防性修復
  蓄電池充電反應為

  (+2H2 O2 + 4H+ + 4e

  (--) 2H+ + 2e  H2

  蓄電池的充放電過程是將脈沖充電分成一個或幾個階段,嚴格按照蓄電池充電特性曲線進行自動充電,設計的充電模式是“恒流→(均充穩雁值)定壓減流_(自動判別轉為)恒流放電”三波段式使電解液降溫等。這種方法比較理想,可以消除硫化。
  對蓄電池進行脈沖充電和恒流放電反復循環,將其內部的硫酸鉛晶體激活,提高硫酸密度和質量百分濃度,隨著活化修復的加深,使電池硫酸密度達到1.3g/cm3,質量百分濃度達到39.l%,電解液中硫酸鉛的溶解與沉淀處于平衡狀態:

  PbSO4 = Pb2+ + SO42

  在溶液中遵守溶度各規則,即

  (Pb2+ *SO42)=K K=2。20*10e8


  蓄電池完全被修復,蓄電池使用壽命被延長一到兩個周期。
3、湯淺電池活化修復
    并不是所有的落后電池都可以修復的,導致蓄電池落后的因素很多,大體分7種,即極板膨脹、極板腐蝕、極板鈍化、有效物質脫落、電解液干涸、極板短路、極板硫化。前4種是不可修復的,后3種足可修復的。其中極板硫化導致蓄電池落后因素占的比例最大,高達90%。所以,對于容量為額定容量的40%~80%落后電池修復的成功率比較高,經試驗表明,可修復率高達95%以上;而對于容量為額定容量的40%以下落后電池修復的成功率相對較低.

對湯淺電池活化修復的充電設置
     蓄電池活化需要反復地允放電,對于一些落后電池進行充電時,有時充不進去,于是,通過提高充電電壓的方法進行充電,認為充電電壓越高越好,越高越能修復電池。這是一種錯誤的理解。這是由于水分解反應為2H2O=O2+4H++4e-    (3)
    
如果把電壓沒置過太高,就會對蓄電池過充,其結果可能為以下2種情況。
    1)內部氧復合反應不能及時地將氧氣復合掉,就會造成大量的氧氣,氫氣從排氣閥放出(甚至可能造成蓄電池爆炸),使容量下降。
    2)正極的反應為PbSo4+2H2O=Pb02+3H++HS04-+2e。在蓄電池的陽極,鉛合金和活性的二氧化鉛直接接觸,而且同時浸在硫酸溶液中,各自與硫酸溶液都建立不同的平衡的電極電位。在對蓄電池充電的狀態下.正極由于析氧反應.水被消耗,H+增加,從而導致正極附近的酸度增大,加速腐蝕極板,甚至造成極板嚴重腐蝕,而使電池報廢,本來可修復的電池變成了無法修復的電池。為此,建議均充時電壓一般不超過2.35V

湯淺電池結語
    閥控鉛酸蓄電池的充放電是一個復雜的電化學反應,引起蓄電池失效的原因很多,了解閥控鉛酸蓄電池的工作原理和失效成因,科學合理地對閥控鉛酸蓄電池進行預防性修復在安全生產和經濟效益上有很重要的意義

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