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鉛酸蓄電池出現(xiàn)故障的原因是什么
鉛酸蓄電池故障和一般機(jī)理
1 反極的現(xiàn)象及原因
鉛酸蓄電池的反極系指蓄電池的正負(fù)極發(fā)生了改變，反極現(xiàn)象反映在兩個(gè)方面，一是由于鉛蓄電池在裝配組裝時(shí)某單格電池極群組接反或整個(gè)電池極群組接反。這種情況下會出現(xiàn)鉛酸蓄電池灌完酸用電壓表測量端電壓時(shí)其端電壓值小于各單體蓄電池額定電壓之和的現(xiàn)象或出現(xiàn)端電壓為負(fù)的現(xiàn)象。另一方面是鉛蓄電池在容量放電時(shí)在多個(gè)串聯(lián)使用中，由于某個(gè)蓄電池(或某單體蓄電池)容量較低或完全喪失容量。在放電時(shí)這個(gè)電池很快被放完電被其它電池進(jìn)行反充電，使原來的負(fù)極變成正極，原來的正極變成負(fù)極，端電壓出現(xiàn)負(fù)值的現(xiàn)象。
對于前一種反極故障，在測量蓄電池端電壓時(shí)(多個(gè)單體電池組成的蓄電池)都可發(fā)現(xiàn)，若有一個(gè)單體電池反極，不僅失去該電池的2V電壓，而且還要增加2V反電壓，端電壓要降低4V左右。例如，對于額定電壓為12V的電池，如測量其端電壓為8V左右，說明有1個(gè)單格電池反極。如測量其端電壓為4V左右說明有2個(gè)單格反極，如測量其端電壓為-4V左右說明有4個(gè)單格反極，如測量其端電壓為-12V說明6個(gè)單格均反極。
對于后一種反極故障，其端電壓值(負(fù)值)隨放電情況而不同。一般在檢測時(shí)，對于這種情況要及時(shí)將蓄電池從放電線路中摘除下來，以免對蓄電池有所損壞。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
2 短路現(xiàn)象及原因
鉛酸蓄電池的短路是指鉛酸蓄電池內(nèi)部正負(fù)極群相連。鉛酸蓄電池短路現(xiàn)象主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
(1)開路電壓低，閉路電壓(放電)很快達(dá)到終止電壓。
(2)大電流放電時(shí)，端電壓迅速下降到零。
(3)開路時(shí)，電解液密度很低，在低溫環(huán)境中電解液會出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測繪、無人設(shè)備
(4)充電時(shí)，電壓上升很慢，始終保持低值(有時(shí)降為零)。
(5)充電時(shí)，電解液溫度上升很高很快。
(6)充電時(shí)，電解液密度上升很慢或幾乎無變化。
(7)充電時(shí)不冒氣泡或冒氣出現(xiàn)很晚。
造成鉛酸蓄電池內(nèi)部短路的原因主要有以下幾個(gè)方面：
(1)隔板質(zhì)量不好或缺損，使極板活性物質(zhì)穿過，致使正、負(fù)極板虛接觸或直接接觸。
(2)隔板竄位致使正負(fù)極板相連。
(3)極板上活性物質(zhì)膨脹脫落，因脫落的活性物質(zhì)沉積過多，致使正、負(fù)極板下部邊緣或側(cè)面邊緣與沉積物相互接觸而造成正負(fù)極板相連。
(4)導(dǎo)電物體落入電池內(nèi)造成正、負(fù)極板相連。
(5)焊接極群時(shí)形成的“鉛流”未除盡，或裝配時(shí)有“鉛豆”在正負(fù)極板間存在，在充放電過程中損壞隔板造成正負(fù)極板相連。
3 極板硫酸化現(xiàn)象及原因
極板硫酸化系是在極板上生成白色堅(jiān)硬的硫酸鉛結(jié)晶，充電時(shí)又非常難于轉(zhuǎn)化為活性物質(zhì)的硫酸鉛。鉛酸酸蓄電池極板硫酸化后主要有以下幾種現(xiàn)象。
(1)鉛蓄電池在充電過程中電壓上升的很快，其初期和終期電壓過高，終期充電電壓可達(dá)2.90V／單格左右。
(2)在放電過程中，電壓降低很快，即過早的降至終止電壓，所以其容量比其它電池顯著降低。
(3)充電時(shí)，電解液溫度上升的快，易超過45℃。
(4)充電時(shí)，電解液密度低于正常值，且充電時(shí)過早地發(fā)生氣泡。
(5)電池解剖時(shí)可發(fā)現(xiàn)極板的顏色和狀態(tài)不正常。正極板呈淺褐色(正常為深褐色)，極板表面有白色硫酸鉛斑點(diǎn)，負(fù)極板呈灰白色(正常為灰色)極板表面粗糙，觸摸時(shí)如同有砂粒的感覺，并且極板發(fā)硬。
(6)嚴(yán)重的硫酸鹽化，極板形成的硫酸鉛白色結(jié)晶體粗大，在一般情況下不能復(fù)原成活性物質(zhì)。
造成極板硫酸化主要有以下幾方面的原因：
(1)鉛蓄電池初充電不足或初充電中斷時(shí)間較長。
(2)鉛蓄電池長期充電不足。
(3)放電后未能及時(shí)充電。
(4)經(jīng)常過量放電或小電流深放電。
(5)電解液密度過高或者溫度過高，硫酸鉛將深入形成不易恢復(fù)。
(6)鉛酸蓄電池?cái)R置時(shí)間較長，長期不使用而未定期充電。
(7)內(nèi)部短路局部作用或電池表面水多造成漏電。
(8)電解液不純，自放電大。
(9)電池內(nèi)部電解液面低，使極板裸露部分硫酸化。
鉛酸蓄電池在正常使用的情況下，正、負(fù)極板上的活性物質(zhì)(Pb02和Pb)大部分轉(zhuǎn)變?yōu)樾×＞畹牧蛩徙U，這些松軟小粒晶狀的硫酸鉛是均勻地分布在多孔性的活性物質(zhì)上，在充電時(shí)很容易和電解液接觸起作用恢復(fù)為原來的物質(zhì)PbO2和Pb。
如果在使用中由于上述的使用不當(dāng)?shù)闹T原因，極板上的活性物質(zhì)會逐漸形成結(jié)晶粒粗大的硫酸鉛，這些粗而硬的硫酸鉛晶體體積大、導(dǎo)電性差，因而會堵塞極板活性物質(zhì)的細(xì)孔，阻礙了電解液的滲透和擴(kuò)散作用，增加了電池的內(nèi)電阻，同時(shí)，在充電時(shí)，這種粗而硬的硫酸鉛不如軟小晶粒的硫酸鉛容易轉(zhuǎn)化為PbO2、和Pb。若歷時(shí)過久，這些粗而硬的硫酸鉛就會失去可逆作用，結(jié)果使極板的有效物質(zhì)減少放電容量降低，使用壽命縮短。
4 極板彎曲和腐蝕斷裂
極板彎曲多發(fā)生于正極板，而負(fù)極板很少發(fā)生，有的負(fù)極板彎曲則是由于正極板彎曲過甚而迫使負(fù)極板亦隨之彎曲所致。
極板的斷裂多發(fā)生于使用壽命過程中，由于板柵腐蝕，強(qiáng)度變小，造成極板斷裂，尤其正極板柵表現(xiàn)更為嚴(yán)重，造成極板彎曲主要原因有以下幾個(gè)方面：
(1)極板活性物質(zhì)在制造過程中因形成或涂膏分布不均勻，因此，在充放電時(shí)極板各部分所起的電化作用強(qiáng)弱不均勻，致使極板上活性物質(zhì)體積的膨脹和收縮不一致而引起彎曲，有的造成開裂。
(2)過量充電或過量放電，增加了內(nèi)層活性物質(zhì)的膨脹和收縮，恢復(fù)過程不一致，造成極板的彎曲。
(3)大電流放電或高溫放電時(shí)，極板活性物質(zhì)反應(yīng)較激烈，容易造成化學(xué)反應(yīng)不均勻而引起極板彎曲。
(4)蓄電池中含有雜質(zhì)，在引起局部作用時(shí)，僅有小部分活性物質(zhì)變成硫酸鉛，致使整個(gè)極板的活性物質(zhì)體積變化不一致，造成彎曲。
造成正極板腐蝕斷裂主要有以下幾方面原因：
(1）制造板柵合金工藝有問題，引起極板在充放電過程中不耐腐而斷裂。
(2)充電時(shí)，正極板柵處于陽極極化的條件下，經(jīng)常過量充電是正極板腐蝕斷裂的主要原因。
(3)電解液密度過高，溫度過高，正極板氧化腐蝕加劇。
(4)鉛酸蓄電池的電解液中，含有對正極板柵有腐蝕作用的酸類或其它有機(jī)物鹽類，都會逐漸腐蝕正極板柵。這些對正極板柵有害的酸類、鹽類可能來自硫酸、蒸餾水中，也可能從隔板或其它部件里浸出，因此，在充放電循環(huán)中，極板或正極扳柵不斷地被腐蝕。
(5)正極板受腐蝕的過程，也就是氧化膜生成的過程，因此板柵的線性尺寸有所增加，這就造成了板柵的變形或膨脹。
正極板柵腐蝕和變形的特征：
(1)電解液混濁，極板呈腐爛狀。
(2)正極板活性物質(zhì)，由于板柵受到腐蝕而失去了應(yīng)有的強(qiáng)度和凝固性，造成脫落，這種脫落往往是呈塊粒狀。
(3)由于正極板柵的腐蝕，引起活性物質(zhì)脫落，這不僅破壞了活性物質(zhì)的細(xì)孔組織，而且有效物質(zhì)的數(shù)量也逐漸減少。這必然造成電池的容量下降，循環(huán)壽命縮短。
正極板柵腐蝕機(jī)理：
(1）二氧化鉛表面析出氧腐蝕：當(dāng)陽極充電時(shí)，正極析出氧，這些氧以“超化學(xué)當(dāng)量的原子”的形式進(jìn)入二氧化鉛的晶格中，并透過氧化物層擴(kuò)散到金屬表面，把金屬氧化。氧化金屬是決定鉛的正極腐蝕速度的基本過程，溫度升高極化加強(qiáng)，引起氧擴(kuò)散速度增加，腐蝕速度加快。
(2)催化腐蝕：二氧化鉛在正極析出氧的反應(yīng)中是一種催化劑。氧在析出時(shí)，是以中間產(chǎn)物自由基的形式出現(xiàn)。例如：.OH、˙O˙、.H2SO4等，這些中間產(chǎn)物在二氧化鉛表面復(fù)合，引起二氧化鉛膜松散，因而使膜下的金屬溶解，引起腐蝕。
(3)鉛——二氧化鉛固相反應(yīng)腐蝕：板柵合金中的鉛與活性物質(zhì)二氧化鉛之間有接觸電位差，這個(gè)電位差是電子從鉛向二氧化鉛遷移的原因，所以產(chǎn)生腐蝕。
(4)二氧化鉛中有兩種結(jié)晶，即α—Pb02和β—Pb02與板柵直接接觸的那一層大半是α—Pb02外層大部分是β—Pb02，而陽極腐蝕的基本產(chǎn)物是α—Pb02。
(5)正極板在陽極極化時(shí)腐蝕，基本上是沿著晶粒邊界進(jìn)行的．由于在合金每一小晶粒的外層都有另一固溶體的外層，于是在晶粒之間形成了組份與晶粒本身不同的夾層——晶間夾層，合金腐蝕發(fā)生在夾層里。
5 活性物質(zhì)脫落
鉛酸蓄電池在充放電過程中，極板的活性物質(zhì)漸漸因損壞而脫落，這種現(xiàn)象主要發(fā)生在循環(huán)充放電未期，主要特征是在電解液中有沉淀物，電池容量下降?；钚晕镔|(zhì)的脫落，如果是電池的使用壽命接近終止時(shí)，活性物質(zhì)的脫落已是正?，F(xiàn)象，但是在下列情況時(shí)，同樣造成極板的活性物質(zhì)脫落。
(1)負(fù)極板由于添加劑比例不當(dāng)，在充放電過程中引起活性物質(zhì)膨脹脫落。
(2)充放電電流大或過量充放電，長期過放電。
(3)充電時(shí)電解液溫度、密度過高。
(4)放電時(shí)外電路發(fā)生短路。
(5)電解液不純。
(6)極板硫酸化或板柵腐蝕斷裂。
6 容量降低
鉛酸蓄電池放電時(shí)達(dá)不到額定容量或在充放電過程中容量降低一般有以下幾種原因。
(1)極群局部短路。
(2)電池串聯(lián)焊接部位有虛假焊存在。故初期容量尚可，隨著充放電過程，假焊部位產(chǎn)生氧化膜雖可導(dǎo)電，但效果不佳。
(3)板柵腐蝕極板斷裂，活性物質(zhì)脫落。
(4)極板硫酸化。
(5)容量放電時(shí)電流偏大，電解液密度偏低或電解液液面高度不夠。
(6)充放電設(shè)備、測量儀表超差或出現(xiàn)故障。
(7)放電時(shí)，電解液溫度過低。
7 電壓異常
鉛酸蓄電池在充放電過程中電壓異常特征有以下幾個(gè)方面：
(1)開路電壓低或充放電時(shí)電壓均低。
(2)放電時(shí)電壓迅速下降到終止電壓停止放電后很快恢復(fù)較高的電壓。
(3)充電時(shí)電壓上升很快很高，停止充電時(shí)，電壓下降的過低過快。
(4)放電時(shí)電壓出現(xiàn)負(fù)值。
(5)充電時(shí)電壓上升且電壓偏低。
造成電壓異?，F(xiàn)象一般有以下幾方面原因：
(1)內(nèi)部短路、反極。
(2)極板硫酸化。
(3)極板腐蝕斷裂，活性物質(zhì)脫落。
(4)電解液密度低或高。
(5)測量儀器儀表超差或故障。
(6)連接處接觸不良。
(7)負(fù)極板收縮純化。
(8)過量放電。
(9)充電不足。
(10)自放電大。
8 起動性能差
鉛酸蓄電池起動性能差是指在大電流放電時(shí)達(dá)不到規(guī)定的要求值。一般由以下幾方面原因造成：
(1)蓄電池連接條(壁焊處)及端柱與極柱聯(lián)接處，匯流排與極板連接處出現(xiàn)虛焊假焊，致使起動性能不佳或無法起動。
(2)電解液密度低、內(nèi)阻大、隔板內(nèi)阻大。
(3)正極板彎曲及極板硫酸化。
(4)放電設(shè)備與蓄電池連接接觸電阻大。
(5)極群短路。
(6)活性物質(zhì)脫落。
(7)放電電流過大。
(8)環(huán)境溫度過低。
9 循環(huán)壽命短
鉛酸蓄電池壽命提前終止的原因一般有以下幾個(gè)方面：
(1)正極板腐蝕、負(fù)極板膨脹。
(2)極群短路，極板連電。
(3)隔板損壞或竄位及隔板不耐腐。
(4)充放電循環(huán)比例不當(dāng)。
(5)電解液密度、溫度過高或過低，液面高度不夠。
(6)虛焊假焊，極板脫落。
(7)極板硫酸化。
(8)充放電電流過大。
