鉛酸蓄電池的生命終結的幾種方式

鉛酸蓄電池在使用初期，隨著(zhù)使用時(shí)間的增加，其放電容量也增加，逐漸達到最大值；然后，隨著(zhù)放電次數的增加，放電容量減少。電池在達到規定的使用期限時(shí)，對容量有一定的要求。牽引電池的容量不得低于80％；對于啟動(dòng)電池，應不低于70％。電動(dòng)助力車(chē)電池標準規定也為70％。 一、鉛酸蓄電池的失效模式
由于極板的種類(lèi)、制造條件、使用方法有差異，最終導致蓄電池失效的原因各異。歸納起來(lái)，鉛酸蓄電池的失效有下述幾種情況：
1、正極板的腐蝕變型
目前生產(chǎn)上使用的合金有3類(lèi)：傳統的鉛銻合金，銻的含量在4％～7％質(zhì)量分數；低銻或超低銻合金，銻的含量在2％質(zhì)量分數或者低于1％質(zhì)量分數，含有錫、銅、鎘、硫等變型晶劑；鉛鈣系列，實(shí)際為鉛—鈣－錫－鋁四元合金，鈣的含量在0.06%～0.1%質(zhì)量分數。上述合金鑄成的正極板柵，在蓄電池充電過(guò)程中都會(huì )被氧化成硫酸鉛和二氧化鉛，最后導致喪失支撐活性物質(zhì)的作用而使電池失效；或者由于二氧化鉛腐蝕層的形成，使鉛合金產(chǎn)生應力，使板柵長(cháng)大變形，這種變形超過(guò)4％時(shí)將使極板整體遭到破壞，活性物質(zhì)與板柵接觸不良而脫落，或在匯流排處短路。
2、正極板活性物質(zhì)脫落、軟化
除板柵長(cháng)大引起活性物質(zhì)脫落之外，隨著(zhù)充放電反復進(jìn)行，二氧化鉛顆粒之間的結合也松弛，軟化，從板柵上脫落下來(lái)。
板柵的制造、裝配的松緊和充放電條件等一系列因素，都對正極板活性物質(zhì)的軟化、脫落有影響。
3、不可逆硫酸鹽化
蓄電池過(guò)放電并且長(cháng)期在放電狀態(tài)下貯存時(shí)，其負極將形成一種粗大的、難以接受充電的硫酸鉛結晶，此現象稱(chēng)為不可逆硫酸鹽化。輕微的不可逆硫酸鹽化，尚可用一些方法使它恢復，嚴重時(shí)，則電極失效，充不進(jìn)電。
4、容量過(guò)早的損失
當低銻或鉛鈣為板柵合金時(shí)，在蓄電池使用初期（大約20個(gè)循環(huán)）出現容量突然下降的現象，使電池失效。
5、銻在活性物質(zhì)上的嚴重積累
正極板柵上的銻隨著(zhù)循環(huán)，部分地轉移到負極板活性物質(zhì)的表面上，由于H+在銻上還原比在鉛上還原的超電勢約低200mV，于是在銻積累時(shí)充電電壓降低，大部分電流均用于水分解，電池不能正常充電因而失效。
對充電電壓只有2.30V而失效的鉛酸蓄電池負極活性物質(zhì)的銻含量進(jìn)行過(guò)化驗，發(fā)現在負極活性物質(zhì)的表面層，銻的含量達0.12%～0.19%質(zhì)量分數。對某些電池，例如潛艇用蓄電池，對電池析氫良有一定的限制。曾對析氫超過(guò)標準的蓄電池負極活性物質(zhì)化驗，平均銻的含量達到0.4%質(zhì)量分數。
6、熱失效
對于少維護電池，要求充電電壓不超過(guò)單格2.4V。在實(shí)際使用中，例如在汽車(chē)上，調壓裝置可能失控，充電電壓過(guò)高，從而充電電流過(guò)大，產(chǎn)生的熱將使電池電解液溫度升高，導致電池內阻下降；內阻的下降又加強了充電電流。電池的溫升和電流過(guò)大互相加強，最終不可控制，使電池變形、開(kāi)裂而失效。雖然熱失控不是鉛酸蓄電池經(jīng)常發(fā)生的失效模式，但也屢見(jiàn)不鮮。使用時(shí)應對充電電壓過(guò)高、電池發(fā)熱的現象予以注意。
7、負極匯流排的腐蝕
一般情況下，負極板柵及匯流排不存在腐蝕問(wèn)題，但在閥控式密封蓄電池中，當建立氧循環(huán)時(shí)，電池上部空間基本上充滿(mǎn)了氧氣，匯流排又多少為隔膜中電解液沿極耳上爬至匯流排。匯流排的合金會(huì )被氧化，進(jìn)一步形成硫酸鉛，如果匯流排焊條合金選擇不當，匯流排有渣夾雜及縫隙，腐蝕會(huì )沿著(zhù)這些縫隙加深，致使極耳與匯流排脫開(kāi)，負極板失效。
8、隔膜穿孔造成短路
個(gè)別品種的隔膜，如PP（聚丙烯）隔膜，孔徑較大，而且在使用過(guò)程中PP熔絲會(huì )發(fā)生位移，從而造成大孔，活性物質(zhì)可在充放電過(guò)程中穿過(guò)大孔，造成微短路，使電池失效。 二、影響鉛酸蓄電池壽命的因素
鉛酸蓄電池的失效是許多因素綜合的結果，既決定于極板的內在因素，諸如活性物質(zhì)的組成。晶型、孔隙率、極板尺寸、板柵材料和結構等，也取決于一系列外在因素，如放電電流密度、電解液濃度和溫度、放電深度、維護狀況和貯存時(shí)間等。這里介紹主要的外部因素。
1、放電深度
放電深度即使用過(guò)程中放電到何程度開(kāi)始停止。100％深度指放出全部容量。鉛酸蓄電池壽命受放電深度影響很大。設計考慮的重點(diǎn)就是深循環(huán)使用、淺循環(huán)使用還是浮充使用。若把淺循環(huán)使用的電池用于深循環(huán)使用時(shí)，則鉛酸蓄電池會(huì )很快失效。
因為正極活性物質(zhì)二氧化鉛本身的互相結合不牢，放電時(shí)生成硫酸鉛，充電時(shí)又恢復為二氧化鉛，硫酸鉛的摩爾體積比氧化鉛大，則放電時(shí)活性物質(zhì)體積膨脹。若一摩爾氧化鉛轉化為一摩爾硫酸鉛，體積增加95％。這樣反復收縮和膨脹，就使二氧化鉛粒子之間的相互結合逐漸松弛，易于脫落。若一摩爾二氧化鉛的活性物質(zhì)只有20％放電，則收縮、膨脹的程度就大大降低，結合力破壞變緩慢，因此，放電深度越深，其循環(huán)壽命越短。
2、過(guò)充電程度
過(guò)充電時(shí)有大量氣體析出，這時(shí)正極板活性物質(zhì)遭受氣體的沖擊，這種沖擊會(huì )促進(jìn)活性物質(zhì)脫落；此外，正極板柵合金也遭受?chē)乐氐年?yáng)極氧化而腐蝕，所以電池過(guò)充電時(shí)會(huì )使應用期限縮短。
3、溫度的影響
鉛酸蓄電池壽命隨溫度升高而延長(cháng)。在10℃～35℃間，每升高1℃，大約增加5～6個(gè)循環(huán)，在35℃～45℃之間，每升高1℃可延長(cháng)壽命25個(gè)循環(huán)以上；高于50℃則因負極硫化容量損失而降低了壽命。
電池壽命在一定溫度范圍內隨溫度升高而增加，是因為容量隨溫度升高而增加。如果放電容量不變，則在溫度升高時(shí)其放電深度降低，固壽命延長(cháng)。
4、硫酸濃度的影響
酸密度的增加，雖對正極板容量有利，但電池的自放電增加，板柵的腐蝕也加速，也促使二氧化鉛的松散脫落，隨著(zhù)蓄電池中使用酸密度的增加，循環(huán)壽命下降。
5、放電電流密度的影響
隨著(zhù)放電電流密度增加，電池的壽命降低，因為在大電流密度和高酸濃度條件下，促使正極二氧化鉛松散脫落。

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