鉛酸蓄電池失效原因分析

鉛酸蓄電池己發(fā)明有一百多年了，在此期間有著極大的發(fā)展與應(yīng)用。目前市場(chǎng)上應(yīng)用的鉛酸蓄電池有：普通、密封、免維護(hù)式等，由于鉛酸蓄電池經(jīng)濟(jì)實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)，占市場(chǎng)量的70％以上。但由于鉛酸蓄電池的特性、結(jié)構(gòu)、材料、生產(chǎn)環(huán)境、工藝及使用保養(yǎng)維護(hù)等因素，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，鉛酸蓄電池過早失效而報(bào)廢的現(xiàn)象，75％以上都是由于鉛酸蓄電池極板上形成不可逆硫酸鉛鹽鉛化、自放電、活性物質(zhì)失效及脫落的原因，而這三大難題一直是困撓鉛酸蓄電池行業(yè)難于攻克的頑癥，至今還沒有解決這三大難題的juedui好辦法。如普通鉛酸蓄電池設(shè)計(jì)壽命為2－3年，而往往實(shí)際使用只一年時(shí)間或更短時(shí)間，免維護(hù)鉛酸蓄電池設(shè)計(jì)壽命為7-15年，有的制造出來由于貯存時(shí)間過長(zhǎng)，未經(jīng)使用就己失效報(bào)廢，遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于預(yù)期使用壽命，導(dǎo)致能源的浪費(fèi)及應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)效益。
　　鉛酸蓄電池的基本結(jié)構(gòu)及特性
　　鉛酸蓄電池主要?dú)んw、正負(fù)極板、隔板、電解液在電場(chǎng)作用下將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)電能貯存，又將化學(xué)電能轉(zhuǎn)為直流電能，并可反復(fù)進(jìn)行數(shù)次充放電循環(huán)的一種裝置，電化學(xué)反應(yīng)式為：
　　正極板負(fù)極板放電
　　PbO2＋Pb＋2H2SO4=PbSO4＋PbSO4＋2H2O
　　二氧化鉛純鉛硫酸充電硫酸鉛硫酸鉛水
　　上式可知鉛酸蓄電池是一個(gè)復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)體系，鉛酸蓄電池性能壽命長(zhǎng)短取決于制造正負(fù)極板的材料，工藝環(huán)境、活性物質(zhì)純度組合構(gòu)成及使用環(huán)境和維護(hù)等有很重要的影響。
　　鉛酸蓄電池正負(fù)極板中活性物質(zhì)與容量重要關(guān)系。
　　由于鉛酸蓄電池容量的多少與正負(fù)極板中能參加電化學(xué)反應(yīng)的活性物質(zhì)的數(shù)量面積有重要關(guān)系，這里所講活性物質(zhì)量指的是能參加可逆性電化學(xué)反應(yīng)的真實(shí)表面積，而不是幾何尺寸的計(jì)算面積。當(dāng)鉛酸蓄電池加入電解液后，正負(fù)極板都在電解液（硫酸）的浸泡之中，一部分電解液中的硫酸被正負(fù)極板吸收，正負(fù)極板表面全是硫酸鉛。而正負(fù)極板在電場(chǎng)的作用下，正極板的表面形成致密的二氧化鉛，而負(fù)極板的表面形成致密的純鉛，其正極板形成的二氧化鉛越致密鉛酸蓄電地容量就越大。因此，在常規(guī)的充放電過程中，正負(fù)極板在充電時(shí)得到二氧化鉛和純鉛，放電后正負(fù)極板形成硫酸鉛，其活性物質(zhì)應(yīng)是進(jìn)性的，可相互換置的離子結(jié)構(gòu)的活性物質(zhì)才對(duì)電化學(xué)反應(yīng)有效。
　　按規(guī)定規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)制造的任何一種額定容量的鉛酸蓄電池，在常充電下其鉛酸蓄電池的容量應(yīng)在額定容量95％以下，說明其鉛酸蓄電池不合標(biāo)準(zhǔn)，其原因有制造材料、生產(chǎn)工藝、環(huán)境、產(chǎn)品貯存時(shí)間過長(zhǎng)其活性物質(zhì)老化失效等原因。
　　極板酸化、自放電、活性物質(zhì)脫落與鉛酸蓄電池失效
　　1、極板硫化
　　所謂硫化是指正負(fù)極板上形成不可逆硫酸鉛鹽化組成一層白色粗粒結(jié)晶的硫酸鉛而言。這種結(jié)晶體很難在正常的充電時(shí)消除，硫化的形成程度與鉛酸蓄電池容量有很大的關(guān)系，硫化越嚴(yán)重，電容量越少，直至報(bào)廢，極板硫化的因素很多，主要是鉛酸蓄電池貯存時(shí)間過長(zhǎng)，因?yàn)闃O板在化成處理時(shí)活性物質(zhì)表面存在硫酸，導(dǎo)致活性物質(zhì)表面的硫酸鉛老化后失去電離的作用.鉛酸蓄電池帶電擱置時(shí)處于放電狀態(tài)，放電后未及時(shí)給電池充電，電解液密度過高或不純，都會(huì)使正負(fù)極板中活性物質(zhì)的表面形成不可硫化。所以，硫化是導(dǎo)致極板活性物質(zhì)失效報(bào)廢的主要原因。
　　2、自放電，是指鉛酸蓄電池內(nèi)電自行消耗，一般認(rèn)為每晝夜容量下降不大于2％，就認(rèn)為正常，因鉛酸蓄電池本身有自放電缺點(diǎn)，如果每晝夜容量下降大于2％時(shí)，那就是有故障了，自放電原因主要有：生產(chǎn)制造中材料不純（如含銻過高或其它有害雜質(zhì)），電解液中含有害雜質(zhì)（鐵、錳、砷、銅等離于），正負(fù)極板硫化后極隔板孔隙堵塞，導(dǎo)致鉛酸蓄電池內(nèi)阻消耗增大，都有導(dǎo)致鉛酸蓄電池產(chǎn)生自放電的原因，所以，要求電解液必須是專用硫酸，水必須是蒸餾水或去離子水。
　　3、極板活性物質(zhì)脫落
　　規(guī)范的使用鉛酸蓄電池，正負(fù)極板中的活性物質(zhì)是不易脫落的。正極板活性物質(zhì)的脫落主要是電不足或低溫時(shí)大電流放電，而負(fù)極板活性物質(zhì)的脫落主要是過充電或充電電流過大，過充電會(huì)引起水的電解產(chǎn)生大量的氫氣和氧氣，當(dāng)氫氣向孔隙沖出時(shí)，會(huì)使活性物質(zhì)脫落，鉛酸蓄電池在顛震的環(huán)境使用也會(huì)加速活性物質(zhì)的脫落。所以，要求鉛酸蓄電池在使用中定要避免過充過放電發(fā)生。
　　4、電池的失效報(bào)廢
　　新鉛酸蓄電池未使用就失效報(bào)廢了，原因在于：鉛酸蓄電池制造材料中的活性物質(zhì)組合不合理；極板在化學(xué)處理時(shí)未達(dá)到充放標(biāo)準(zhǔn)；極板貯存環(huán)境不良或存放時(shí)間過長(zhǎng)，密封受損，長(zhǎng)期處于空氣的氧化之中，致使極板活性物質(zhì)被老化；在使用過程中維護(hù)不當(dāng)，某一單體長(zhǎng)時(shí)間處于去電狀態(tài)，大電流放電時(shí)去電單體出現(xiàn)反極電壓后，仍未及時(shí)給蓄電池維護(hù)：如調(diào)整電解液密度，加蒸餾水，給蓄電池補(bǔ)充電，導(dǎo)致該單體不可逆硫化而失效。在鉛酸蓄電池的使用過程中，往往是夏季未及時(shí)給蓄電池加水，氣溫高蒸發(fā)快導(dǎo)致電解液不足或干枯，使極板露出電解面后受空氣而氧化氫脆導(dǎo)致極板硫化而壞死。所以，鉛酸蓄電池的損失是夏季時(shí)期，動(dòng)力是在夏季時(shí)氣溫高易起動(dòng)，對(duì)鉛酸蓄電池容量要求高，可是鉛酸蓄電池在夏季時(shí)極板活性物質(zhì)局部面積形成硫化，冬季時(shí)要求鉛酸蓄電池大電流供電己不可能。如果起動(dòng)或牽引用鉛酸蓄電池經(jīng)充電額容量的70％時(shí)，只有報(bào)廢，更換新的蓄電池了。
　　總而言之：鉛酸蓄電池失效報(bào)廢，除一部分因機(jī)械部件損壞而報(bào)廢外，而絕大部分鉛酸蓄電池的失效都是屬于極板活性物質(zhì)表面形成不可逆硫化后而失效報(bào)廢的。