铅酸蓄电池的失效机理及检测

来源:用户上传      作者:

　　［摘要］：密封阀控铅酸电池以其密封、免维护、自放电小、性能稳定、经济实用等优点而广泛应用于电力工业和邮电通信。了解阀控铅酸蓄电池失效机理，进行电池的定期检测是相当重要的，电池在运行过程中，因为内阻是反映电池内部的参数，电池内阻变大，端电压降低，加剧了电池的老化现象，对电池组存在极大的事故隐患，定时检测，及时调整老化电池，延长电池寿命，提高系统的高效安全运行。
　　［关键词］：阀控铅酸蓄电池 失效机理 定期检测
　　
　　阀控电池的失效机理
　　 阀控式铅蓄电池是一个复杂的电化学体系，电池的性能和寿命取决于制备电极的材料、工艺、活性物质的组成和结构、及电池运行状态和条件等。它的失效因素也是非常多的，基本上可分为三类：
　　电池设计结构上的因素
　　 极板的腐蚀
　　 对浮充电使用的电池，板棚腐蚀是限定电池寿命的重要因素，在电池过充电状态下，正负极板上反应如下：
　　正极：2H2O → O2+H++4e-
　　 负极：Pb+1/2O2 +2H++SO42- →
　　 PbSO4 + H2O
　　 PbSO4 + 2e- → Pb+SO42-
　　 可见，负极产生水，降低了酸度，而正极反应产生H+，加速了正极板栅的腐蚀。
　　1.2 水损失
　　由于再化合反应不完全及板栅腐蚀引起水的损失，当每次充电时，由于产生气体的速率大于气体再化合速率，导致一部分气体逸出，造成水的损失。
　　枝状结晶生成
　　 当电池处于放电状态，或长期以放电状态放置，这种情况下，负极PH值增加，极板上生成可溶性铅颗粒，促进板状结晶生成穿透隔膜造成极间短路，使电池失效 。
　　负极板硫酸盐化
　　 负极在电池充放电中的反应
　　 放电过程：Pb+H2SO4-2e- →
　　 PbSO4+2H+
　　 充电过程： Pb+1/2O2+H2SO4 →
　　 PbSO4+H2O
　　由于自化合反应的发生，无论电池处于充电或放电状态,负板总有硫酸铅存在，使负极长期处于非完全充电状态，形成不可逆硫酸铅，使电池容量减少，导致电池失效 。
　　热失控
　　 在充电过程中，电池内的再化合反应将产生大量的热能，由于蓄电池的密封结构使热量不易散出，导致电池温升过高失效。
　　2、 生产电池工艺质量的因素
　　 在实际情况中，由于电池生产工艺质量的问题，如原材料成份不稳定，极板涂膏量不一致，极耳腐蚀断裂，壳体和壳盖间渗透漏液，阀盖开闭不灵等，都造成电池性能离散性大，也是电池早期失效的主要因素。
　　
　　蓄电池的检测方法
　　
　　 整组电池充电的特性是，如电池组内 有一个或几个内阻变大的老化电池，其容量必然变小，充电器给电池组充电时，老化电池因容量小，将很快充满，充电器会误以为整组电池已充满而转为浮充状态，以恒定电压和小电流给电池组充电，其余状态良好的电池不可能充满。电池组将以老化电池的容量为标准进行充放电，经多次浮充-放电-均充-放电-浮充的恶性循环，容量不断下降，电池后备时间缩短。结论：如不定时检测，找出老化电池给与调整，电池组的容量将变小，电池寿命缩短，影响系统的高效安全运行。
　　 由于蓄电池在实际应用中作为后备电源使用，是保证不间断供电的关键设备，因而蓄电池性能的检测也就显得非常重要。然而蓄电池性能受诸多因素影响，其测量也较为困难。目前我国测定电池性能的标准是以10小时率恒定电流放电至规定的终止电压来测量的，单位为安时（AH）
　　
　　为了解蓄电池的性能状况，目前有如下几种检测方法：
　　 放电法
　　将电池组脱离供电系统，以十小时率电流对负荷放电，同时测量每一电池电压，当降到规定值时（单体1.8V），停止放电，计算时间得出电池组容量。显然该方法准确，但浪费能量，实施困难。
　　 蓄电池电压巡检
　　
　　
　　 在线对电池电压进行检测，根据每节电池的电压、判别电池性能，该方法只能判读已严重失效的电池，对性能的差异不能作出反应，效果较差。
　　3、 测量电池内阻
　　阀控式密封蓄电池的故障如板栅腐蚀和增长、接触不良、活性物质可用量减少等集中表现于电池内阻的增大、电导的减小，因此，电导或电阻的高低可提供反映电池故障和使用程度的有效信息。
　　
　　四、结束语
　　本文通过对铅酸密封电池失效机理的分析和对目前已采用的电池检测手段的比较，分析了铅酸电池充放电曲线特性，实现了电池在线检测系统，通过对曲线特征值的比较，来反映电池的性能差异，电池性能判别
　　
　　【参考文献】［1］《蓄电池维护全面解决方案》
　　 ［2］《杭州高特电子设备有限公司说明书》
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-571066.htm