威达铅酸蓄电池的失效模式和在线检测方法

威达铅酸蓄电池的失效模式和在线检测方法

现在电池按照容量来计算，还是以铅酸蓄电池为主。铅酸蓄电池以其容量大为优势，是其他电池目前还无法取代的。另外，其大电流放电的特性，也决定了在启动电池方面的优势。但铅作为重金属，除了成本外，它还存在着一定的毒性，对环境和人体都有不同程度的危害。所以延长铅蓄电池的寿命，不仅仅是可以降低运行成本以外，还是环保的需要，也是拓展铅酸蓄电池的应用领域的一个重要问题。所以研究修复铅酸蓄电池，延长它寿命的问题，使铅酸蓄电池的销售量不仅仅不会减少，而且会增加，但是对环境的污染确可以不增加。
  
  要了解威达铅酸蓄电池的修复，首先要明白铅酸蓄电池的失效模式。然后针对不同的失效模式谈修复方法。
  
  一、威达铅酸蓄电池的失效模式
  
  由于极板的种类、制造条件、使用方法有差异，最终导致 威达蓄电池失效的原因各异。归纳起来，威达铅酸蓄电池的失效有下述几种情况：
  
  1、正极板的腐蚀变型
  
  目前生产上使用的合金有3类：传统的铅锑合金，锑的含量在4％～7％质量分数；低锑或超低锑合金，锑的含量在2％质量分数或者低于1％质量分数，含有锡、铜、镉、硫等变型晶剂；铅钙系列，实际为铅—钙－锡－铝四元合金，钙的含量在0.06%～0.1%质量分数。上述合金铸成的正极板栅，在威达蓄电池充电过程中都会被氧化成硫酸铅和二氧化铅，最后导致丧失支撑活性物质的作用而使电池失效；或者由于二氧化铅腐蚀层的形成，使铅合金产生应力，使板栅长大变形，这种变形超过4％时将使极板整体遭到破坏，活性物质与板栅接触不良而脱落，或在汇流排处短路。
  
  2、正极板活性物质脱落、软化。
  
  除板栅长大引起活性物质脱落之外，随着充放电反复进行，二氧化铅颗粒之间的结合也松弛，软化，从板栅上脱落下来。板栅的制造、装配的松紧和充放电条件等一系列因素，都对正极板活性物质的软化、脱落有影响。
  
  3、不可逆硫酸盐化
  
  威达蓄电池过放电并且长期在放电状态下贮存时，其负极将形成一种粗大的、难以接受充电的硫酸铅结晶，此现象称为不可逆硫酸盐化。轻微的不可逆硫酸盐化，尚可用一些方法使它恢复，严重时，则电极失效，充不进电。
  
  4、容量过早的损失
  
  当低锑或铅钙为板栅合金时，在威达蓄电池使用初期（大约20个循环）出现容量突然下降的现象，使电池失效。
  
  5、锑在活性物质上的严重积累
  
  正极板栅上的锑随着循环，部分地转移到负极板活性物质的表面上，由于H+在锑上还原比在铅上还原的超电势约低200mV，于是在锑积累时充电电压降低，大部分电流均用于水分解，电池不能正常充电因而失效。
  
  对充电电压只有2.30V而失效的威达铅酸蓄电池负极活性物质的锑含量进行过化验，发现在负极活性物质的表面层，锑的含量达0.12%～0.19%质量分数。对某些电池，例如潜艇用威达蓄电池，对电池析氢良有一定的限制。曾对析氢超过标准的威达蓄电池负极活性物质化验，平均锑的含量达到0.4%质量分数。
  
  6、热失效
  
  对于少维护电池，要求充电电压不超过单格2.4V。在实际使用中，例如在汽车上，调压装置可能失控，充电电压过高，从而充电电流过大，产生的热将使电池电解液温度升高，导致电池内阻下降；内阻的下降又加强了充电电流。电池的温升和电流过大互相加强，最终不可控制，使电池变形、开裂而失效。虽然热失控不是威达铅酸蓄电池经常发生的失效模式，但也屡见不鲜。使用时应对充电电压过高、电池发热的现象予以注意。
  
  7、负极汇流排的腐蚀
  
  一般情况下，负极板栅及汇流排不存在腐蚀问题，但在威达阀控式密封蓄电池中，当建立氧循环时，电池上部空间基本上充满了氧气，汇流排又多少为隔膜中电解液沿极耳上爬至汇流排。汇流排的合金会被氧化，进一步形成硫酸铅，如果汇流排焊条合金选择不当，汇流排有渣夹杂及缝隙，腐蚀会沿着这些缝隙加深，致使极耳与汇流排脱开，负极板失效。
  
  8、隔膜穿孔造成短路
  
  个别品种的隔膜，如PP（聚丙烯）隔膜，孔径较大，而且在使用过程中PP熔丝会发生位移，从而造成大孔，活性物质可在充放电过程中穿过大孔，造成微短路，使电池失效。

      威达蓄电池的在线检测方法

    威达蓄电池是一个复杂的电化学系统，它在不同负载条件或不同环境温度下运行时,实际可供释放的剩余容量不同;而且随着蓄电池使用时间增加，其容量也将下降。

      近些年常用的几种威达蓄电池剩余容量检测方法之中，对在线使用的威达蓄电池来说，内阻法对系统产生的影响小，并可以在威达蓄电池整个使用期内准确测量，因此，内阻法被视为一种比较理想的方法。但在高噪声情况下却发现，实际所测得的威达蓄电池剩余容量精度不尽人意，因此，对高噪声情况威达蓄电池剩余容量在线检测方法的改进势在必行。

    威达蓄电池剩余容量的在线检测对整个供电系统的可靠性都有着深远的影响，威达铅酸蓄电池剩余容量是用户为关心的一个问题，它与整个供电系统的可靠性密切相关。威达蓄电池剩余容量越高，则系统可靠性越高。