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(zhù)極大的發(fā)展與應用。目前市場(chǎng)上應用的鉛酸蓄電池有：普通、密封、免維護式等，由于鉛酸蓄電池經(jīng)濟實(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、結構、材料、生產(chǎn)環(huán)境、工藝及使用保養維護等因素，據有關(guān)資料統計，鉛酸蓄電池過(guò)早失效而報廢的現象，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(méi)有解決這三大難題的juedui好辦法。如普通鉛酸蓄電池設計壽命為2－3年，而往往實(shí)際使用只一年時(shí)間或更短時(shí)間，免維護鉛酸蓄電池設計壽命為7-15年，有的制造出來(lái)由于貯存時(shí)間過(guò)長(cháng)，未經(jīng)使用就己失效報廢，遠遠短于預期使用壽命，導致能源的浪費及應用的經(jīng)濟效益。
　　鉛酸蓄電池的基本結構及特性
　　鉛酸蓄電池主要殼體、正負極板、隔板、電解液在電場(chǎng)作用下將電能轉變?yōu)榛瘜W(xué)電能貯存，又將化學(xué)電能轉為直流電能，并可反復進(jìn)行數次充放電循環(huán)的一種裝置，電化學(xué)反應式為：
　　正極板負極板放電
　　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)復雜的電化學(xué)反應體系，鉛酸蓄電池性能壽命長(cháng)短取決于制造正負極板的材料，工藝環(huán)境、活性物質(zhì)純度組合構成及使用環(huán)境和維護等有很重要的影響。
　　鉛酸蓄電池正負極板中活性物質(zhì)與容量重要關(guān)系。
　　由于鉛酸蓄電池容量的多少與正負極板中能參加電化學(xué)反應的活性物質(zhì)的數量面積有重要關(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)反應的真實(shí)表面積，而不是幾何尺寸的計算面積。當鉛酸蓄電池加入電解液后，正負極板都在電解液（硫酸）的浸泡之中，一部分電解液中的硫酸被正負極板吸收，正負極板表面全是硫酸鉛。而正負極板在電場(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。在常規的充放電過(guò)程中，正負極板在充電時(shí)得到二氧化鉛和純鉛，放電后正負極板形成硫酸鉛，其活性物質(zhì)應是進(jìn)性的，可相互換置的離子結構的活性物質(zhì)才對電化學(xué)反應有效。
　　按規定規格標準生產(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在額定容量95％以下，說(shuō)明其鉛酸蓄電池不合標準，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(guò)長(cháng)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
　　所謂硫化是指正負極板上形成不可逆硫酸鉛鹽化組成一層白色粗粒結晶的硫酸鉛而言。這種結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，硫化越嚴重，電容量越少，直至報廢，極板硫化的因素很多，主要是鉛酸蓄電池貯存時(shí)間過(guò)長(cháng)，因為極板在化成處理時(shí)活性物質(zhì)表面存在硫酸，導致活性物質(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(guò)高或不純，都會(huì )使正負極板中活性物質(zhì)的表面形成不可硫化。硫化是導致極板活性物質(zhì)失效報廢的主要原因。
　　2、自放電，是指鉛酸蓄電池內電自行消耗，一般認為每晝夜容量下降不大于2％，就認為正常，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(guò)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），正負極板硫化后極隔板孔隙堵塞，導致鉛酸蓄電池內阻消耗增大，都有導致鉛酸蓄電池產(chǎn)生自放電的原因，要求電解液必須是專(zhuān)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
　　規范的使用鉛酸蓄電池，正負極板中的活性物質(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，而負極板活性物質(zhì)的脫落主要是過(guò)充電或充電電流過(guò)大，過(guò)充電會(huì )引起水的電解產(chǎn)生大量的氫氣和氧氣，當氫氣向孔隙沖出時(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。要求鉛酸蓄電池在使用中定要避免過(guò)充過(guò)放電發(fā)生。
　　4、電池的失效報廢
　　新鉛酸蓄電池未使用就失效報廢了，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)未達到充放標準；極板貯存環(huán)境不良或存放時(shí)間過(guò)長(cháng)，密封受損，長(cháng)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(guò)程中維護不當，某一單體長(cháng)時(shí)間處于去電狀態(tài)，大電流放電時(shí)去電單體出現反極電壓后，仍未及時(shí)給蓄電池維護：如調整電解液密度，加蒸餾水，給蓄電池補充電，導致該單體不可逆硫化而失效。在鉛酸蓄電池的使用過(guò)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致極板硫化而壞死。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)，只有報廢，更換新的蓄電池了。
　　鉛酸蓄電池失效報廢，除一部分因機械部件損壞而報廢外，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廢的。