松下蓄電池
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松下蓄電池失效原因分析
發布時間:2019-03-04    文章來源:松下蓄電池    浏覽次數:166
鉛酸蓄電池己發明有一百多年了,在此期間有着極大的發展與應用。目前市場上應用的鉛酸蓄電池有:普通、密封、免維護式等,由于鉛酸蓄電池經濟實用等優點,占市場量的70%以上。但由于鉛酸蓄電池的特性、結構、材料、生産環境、工藝及使用保養維護等因素,據有關資料統計,鉛酸蓄電池過早失效而報廢的現象,75%以上都是由于鉛酸蓄電池極闆上形成不可逆硫酸鉛鹽鉛化、自放電、活性物質失效及脫落的原因,而這三大難題一直是困撓鉛酸蓄電池行業難于攻克的頑症,至今還沒有解決這三大難題的絕對好辦法。如普通鉛酸蓄電池設計壽命為2-3年,而往往實際使用隻一年時間或更短時間,免維護鉛酸蓄電池設計壽命為7-15年,有的制造出來由于貯存時間過長,未經使用就己失效報廢,遠遠短于預期使用壽命,導緻能源的浪費及應用的經濟效益。
鉛酸蓄電池的基本結構及特性
鉛酸蓄電池主要殼體、正負極闆、隔闆、電解液在電場作用下将電能轉變為化學電能貯存,又将化學電能轉為直流電能,并可反複進行數次充放電循環的一種裝置,電化學反應式為:
正極闆負極闆放電
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複雜的電化學反應體系,鉛酸蓄電池性能壽命長短取決于制造正負極闆的材料,工藝環境、活性物質純度組合構成及使用環境和維護等有很重要的影響。
鉛酸蓄電池正負極闆中活性物質與容量重要關系。
由于鉛酸蓄電池容量的多少與正負極闆中能參加電化學反應的活性物質的數量面積有重要關系,這裡所講活性物質量指的是能參加可逆性電化學反應的真實表面積,而不是幾何尺寸的計算面積。當鉛酸蓄電池加入電解液後,正負極闆都在電解液(硫酸)的浸泡之中,一部分電解液中的硫酸被正負極闆吸收,正負極闆表面全是硫酸鉛。而正負極闆在電場的作用下,正極闆的表面形成緻密的二氧化鉛,而負極闆的表面形成緻密的純鉛,其正極闆形成的二氧化鉛越緻密鉛酸蓄電地容量就越大。因此,在常規的充放電過程中,正負極闆在充電時得到二氧化鉛和純鉛,放電後正負極闆形成硫酸鉛,其活性物質應是進性的,可相互換置的離子結構的活性物質才對電化學反應有效。
按規定規格标準生産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,說明其鉛酸蓄電池不合标準,其原因有制造材料、生産工藝、環境、産品貯存時間過長其活性物質老化失效等原因。
極闆酸化、自放電、活性物質脫落與鉛酸蓄電池失效
1、極闆硫化
所謂硫化是指正負極闆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消除,硫化的形成程度與鉛酸蓄電池容量有很大的關系,硫化越嚴重,電容量越少,直至報廢,極闆硫化的因素很多,主要是鉛酸蓄電池貯存時間過長,因為極闆在化成處理時活性物質表面存在硫酸,導緻活性物質表面的硫酸鉛老化後失去電離的作用.鉛酸蓄電池帶電擱置時處于放電狀态,放電後未及時給電池充電,電解液密度過高或不純,都會使正負極闆中活性物質的表面形成不可硫化。所以,硫化是導緻極闆活性物質失效報廢的主要原因。
2、自放電,是指鉛酸蓄電池内電自行消耗,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,如果每晝夜容量下降大于2%時,那就是有故障了,自放電原因主要有:生産制造中材料不純(如含銻過高或其它有害雜質),電解液中含有害雜質(鐵、錳、砷、銅等離于),正負極闆硫化後極隔闆孔隙堵塞,導緻鉛酸蓄電池内阻消耗增大,都有導緻鉛酸蓄電池産生自放電的原因,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、極闆活性物質脫落
規範的使用鉛酸蓄電池,正負極闆中的活性物質是不易脫落的。正極闆活性物質的脫落主要是電不足或低溫時大電流放電,而負極闆活性物質的脫落主要是過充電或充電電流過大,過充電會引起水的電解産生大量的氫氣和氧氣,當氫氣向孔隙沖出時,會使活性物質脫落,鉛酸蓄電池在颠震的環境使用也會加速活性物質的脫落。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組合不合理;極闆在化學處理時未達到充放标準;極闆貯存環境不良或存放時間過長,密封受損,長期處于空氣的氧化之中,緻使極闆活性物質被老化;在使用過程中維護不當,某一單體長時間處于去電狀态,大電流放電時去電單體出現反極電壓後,仍未及時給蓄電池維護:如調整電解液密度,加蒸餾水,給蓄電池補充電,導緻該單體不可逆硫化而失效。在鉛酸蓄電池的使用過程中,往往是夏季未及時給蓄電池加水,氣溫高蒸發快導緻電解液不足或幹枯,使極闆露出電解面後受空氣而氧化氫脆導緻極闆硫化而壞死。所以,鉛酸蓄電池的損失是夏季時期,動力是在夏季時氣溫高易起動,對鉛酸蓄電池容量要求高,可是鉛酸蓄電池在夏季時極闆活性物質局部面積形成硫化,冬季時要求鉛酸蓄電池大電流供電己不可能。如果起動或牽引用鉛酸蓄電池經充電額容量的70%時,隻有報廢,更換新的蓄電池了。
總而言之: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闆活性物質表面形成不可逆硫化後而失效報廢的。
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