鉅大LARGE | 點擊量：1374次 | 2021年04月30日
是什么因素導(dǎo)致鉛酸蓄電池失效？
鉛酸蓄電池發(fā)明已有一百多年了，在此期間有著極大的發(fā)展與應(yīng)用。目前市場上應(yīng)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(jīng)濟實用等優(yōu)點，占市場量的70％以上。但由于鉛酸蓄電池的特性、結(jié)構(gòu)、材料、生產(chǎn)環(huán)境、工藝及使用保養(yǎng)維護等因素，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，鉛酸蓄電池過早失效而報廢的現(xiàn)象，75％以上都是由于鉛酸蓄電池極板上形成不可逆硫酸鉛鹽鉛化、自放電、活性物質(zhì)失效及脫落的原因，而這三大難題一直是困擾鉛酸蓄電池行業(yè)難于攻克的頑癥，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(shè)計壽命為2－3年，而往往實際使用只一年時間或更短時間，免維護鉛酸蓄電池設(shè)計壽命為7-15年，有的制造出來由于貯存時間過長，未經(jīng)使用就己失效報廢，遠遠短于預(yù)期使用壽命，導(dǎo)致能源的浪費及應(yīng)用的經(jīng)濟效益。
鉛酸蓄電池的基本結(jié)構(gòu)及特性
鉛酸蓄電池重要殼體、正負極板、隔板、電解液在電場用途下將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)電能貯存，又將化學(xué)電能轉(zhuǎn)為直流電能，并可反復(fù)進行數(shù)次充放電循環(huán)的一種裝置，電化學(xué)反應(yīng)式為：
正極板負極板放電
PbO2＋Pb＋2H2SO4=PbSO4＋PbSO4＋2H2O
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
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復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)體系，鉛酸蓄電池性能壽命長短取決于制造正負極板的材料，工藝環(huán)境、活性物質(zhì)純度組合構(gòu)成及使用環(huán)境和維護等有很重要的影響。
鉛酸蓄電池正負極板中活性物質(zhì)與容量重要關(guān)系。
由于鉛酸蓄電池容量的多少與正負極板中能參加電化學(xué)反應(yīng)的活性物質(zhì)的數(shù)量面積有重要關(guān)系，這里所講活性物質(zhì)量指的是能參加可逆性電化學(xué)反應(yīng)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后，正負極板都在電解液（硫酸）的浸泡之中，一部分電解液中的硫酸被正負極板吸收，正負極板表面全是硫酸鉛。而正負極板在電場的用途下，正極板的表面形成致密的二氧化鉛，而負極板的表面形成致密的純鉛，其正極板形成的二氧化鉛越致密鉛酸蓄電地容量就越大。因此，在常規(guī)的充放電過程中，正負極板在充電時得到二氧化鉛和純鉛，放電后正負極板形成硫酸鉛，其活性物質(zhì)應(yīng)是進性的，可相互換置的離子結(jié)構(gòu)的活性物質(zhì)才對電化學(xué)反應(yīng)有效。
按規(guī)定規(guī)格標準生產(chǎn)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(yīng)在額定容量95％以下，說明其鉛酸蓄電池不合標準，其原因有制造材料、生產(chǎn)工藝、環(huán)境、產(chǎn)品貯存時間過長其活性物質(zhì)老化失效等原因。
極板酸化、自放電、活性物質(zhì)脫落與鉛酸蓄電池失效
1、極板硫化
所謂硫化是指正負極板上形成不可逆硫酸鉛鹽化組成一層白色粗粒結(jié)晶的硫酸鉛而言。這種結(jié)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(guān)系，硫化越嚴重，電容量越少，直至報廢，極板硫化的因素很多，重要是鉛酸蓄電池貯存時間過長，因為極板在化成處理時活性物質(zhì)表面存在硫酸，導(dǎo)致活性物質(zhì)表面的硫酸鉛老化后失去電離的用途.鉛酸蓄電池帶電擱置時處于放電狀態(tài)，放電后未及時給電池充電，電解液密度過高或不純，都會使正負極板中活性物質(zhì)的表面形成不可硫化。所以，硫化是導(dǎo)致極板活性物質(zhì)失效報廢的重要原因。
2、自放電，是指鉛酸蓄電池內(nèi)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，假如每晝夜容量下降大于2％時，那就是有故障了，自放電原因重要有：生產(chǎn)制造中材料不純（如含銻過高或其它有害雜質(zhì)），電解液中含有害雜質(zhì)（鐵、錳、砷、銅等離于），正負極板硫化后極隔板孔隙堵塞，導(dǎo)致鉛酸蓄電池內(nèi)阻消耗增大，都有導(dǎo)致鉛酸蓄電池出現(xiàn)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、極板活性物質(zhì)脫落
規(guī)范的使用鉛酸蓄電池，正負極板中的活性物質(zhì)是不易脫落的。正極板活性物質(zhì)的脫落重要是電不足或低溫時大電流放電，而負極板活性物質(zhì)的脫落重要是過充電或充電電流過大，過充電會引起水的電解出現(xiàn)大量的氫氣和氧氣，當氫氣向孔隙沖出時，會使活性物質(zhì)脫落，鉛酸蓄電池在顛震的環(huán)境使用也會加速活性物質(zhì)的脫落。所以，要求鉛酸蓄電池在使用中定要防止過充過放電發(fā)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(zhì)組合不合理；極板在化學(xué)處理時未達到充放標準；極板貯存環(huán)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，致使極板活性物質(zhì)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態(tài)，大電流放電時去電單體出現(xiàn)反極電壓后，仍未及時給蓄電池維護：如調(diào)整電解液密度，加蒸餾水，給蓄電池補充電，導(dǎo)致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(fā)快導(dǎo)致電解液不足或干枯，使極板露出電解面后受空氣而氧化氫脆導(dǎo)致極板硫化而壞死。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板活性物質(zhì)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。假如起動或牽引用鉛酸蓄電池經(jīng)充電額容量的70％時，只有報廢，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板活性物質(zhì)表面形成不可逆硫化后而失效報廢的。要使蓄電池系統(tǒng)具有較高的可靠性，首先要正確地選擇蓄電池，UPS與通訊用蓄電池在設(shè)計上就存在不同：有些蓄電池具有較好的循環(huán)特性；有些蓄電池適宜啟動；有些蓄電池適宜低溫環(huán)境；有些蓄電池適宜小電流放電等等。
在選擇蓄電池時，了解各種蓄電池在工藝間上和使用上的差異是非常必要的，首先要充分了解用戶本身對產(chǎn)品的需求。例如后備電源系統(tǒng)容量需求、使用的頻率、使用的環(huán)境、重要用途、使用壽命、可靠性要求、瞬間放電率、整流器的規(guī)格和其他蓄電池相關(guān)性能的要求。
