日月潭蓄电池为你讲述铅酸蓄电池容量过早损失的失效模式


  阀控密封式铅酸蓄电池的早期容量衰竭问题,是阀控密封式铅酸蓄电他出现后的一种特殊的铅酸蓄电池故障,国内对于这一问题深人研究进行得不多。早期失效指的是一些阀控密封式铅酸蓄电池组在使用过程中,其容量仅在数个月或1年就低于额定值的80%;或整组阀控密封式铅酸蓄电池虽然普遍很好,但其中个别阀控密封式铅酸蓄电池的性能急剧变差。由于在阀控密封式铅酸蓄电池极板设计中,采用了低锑或无锑的板栅合金,使其早期容量损失容易在以下条件下发生
   1)不适宜的循环条件,如连续高速率放电、深放电、充电开始时低电流密度。
   2)缺乏特殊添加剂,如sb, sn, h3po4。
   3)低速率放电时高的活性物质利用率、电解液过剩,极板过薄等。
   4)活性物质视密度过低,装配压力过低等。
   对于使用不到6个月循环寿命就提前终止的阀控密封式铅酸蓄电池,经解析发现80%以上的阀控密封式铅酸蓄电池的单元开路电压〔ocv)、内部电阻(1r)均正常,用电感耦合等离子发射光谱(icp)分析电解液中各种金属含量均正常,因此判断阀控密封式铅酸蓄电池本身没有制造缺点。在对阀控密封式铅酸蓄电池进行单元放电,发现阀控密封式铅酸蓄电池的容量低是山正极板的容量低下所决定的,经过解析发现毫无例外地存在着正极板活性物质软化现象,其中程度严重的正极板活性物质已经大面积脱落。对容量衰减的阀控密封式铅酸蓄电池的正极板和制造初期品的正极板进行了x射线分析,发现和制造初期品相比,不良阀控密封式铅酸蓄电池的正极板中β-pbo2比例明显增多。
   根据上述结果,分析这些阀控密封式铅酸蓄电他是由于长期过充电造成其循环寿命提前终止的,其机理是正极活性物质中的α-pbo2和β-pbo2的相对含量随放电循环而变化,即放电时。p60,逐渐转化为β-pbo4,β-pbo4充电时转化为价β-pbo2随着循环,β-pbo2比例增加,如果过充电,β-pbo2比例便会快速增加,由于β-pbo2的硬度较弱,所以β-pbo2增加会引起活性物质之间的结合逐渐减弱,正极活性物质在充电过程中析出o2的冲击下,密度下降,最后软化脱落,导致阀控密封式铅酸蓄电池的寿命提前终止。解析阀控密封式铅酸蓄电池时发现正极板活性物质软化以及x射线分析发现正极板中β-pbo2比例增多,都验证了上述推断的正确性。
   阀控密封式铅酸蓄电池组中若有个别阀控密封式铅酸蓄电池落后,那么在恒电流充电时,一是电压会迅速升高,即在整组阀控密封式铅酸蓄电池尚未充足电时,落后阀控密封式铅酸蓄电池已处于过充电状态,落后阀控密封式铅酸蓄电他的温度升高导致失水速度加大,并导致整组阀控密封式铅酸蓄电池充电电压升高;二是会引起整组阀控密封式铅酸蓄电池充电电流下降,延长充电时间。
   若个别阀控密封式铅酸蓄电池出现内部短路时,其充电电压就低于其他阀控密封式铅酸蓄电池,当整组阀控密封式铅酸蓄电池已充足电时,该落后的阀控密封式铅酸蓄电池却尚未充好。长此下去就会出现恶性循环,影响整组阀控密封式铅酸蓄电池的性能。
   在多组并联使用的阀控密封式铅酸蓄电池中,若有一组阀控密封式铅酸蓄电池失效,则在充电时会出现各组阀控密封式铅酸蓄电池充电电流不匀(即偏流)现象。若发展下去,会导致正常的阀控密封式铅酸蓄电池组提前失效。
   研究发现一组正常的阀控密封式铅酸蓄电池极板,要充入和放出全部电容量,必须保证极板表层到深层的化学通道的畅通,其孔隙通道的微观几何尺寸越大,孔隙越多,放出的容量就越高,电流就越大。而这个条件一旦被破坏,容量就会降低,电流会减小,即使是新的阀控密封式铅酸蓄电池也不例外。电化学分析表明,即使正负极板全部转化成了氧化铅和二氧化铅,其容量依旧会大幅度降低,这种状态是一种典型的早期容量衰竭的特征。
   通过电化学分析表明,若阀控密封式铅酸蓄电池每天只有30-60min的时间在放电,其余时间都在充电。阀控密封式铅酸蓄电池极板50%70%的氧化铅常年不参与工作,但是疥次阀控密封式铅酸蓄电池充电时的氧化还原反应的游离产物都会对阀控密封式铅酸蓄电池极板的深层通道产生沉积,经过数百次的连续沉积,极板的深层通道便被堵塞,阀控密封式铅酸蓄电池容量就仅剩下经常使用的那一部分了,同时由于极板常年处于临界高电压过充状态,因此氧化铅和二氧化铅产生严重的晶格变异并形成大量日型氧化铅结构,造成了充足电就是放不出来的现象。