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蓄电池,维护,技术,检测,资源,蓄电池维护及其监测技术 1.蓄电池失效模式与运行维护 1.1影响阀控铅酸蓄电池质量的几个重要技术问题 1. 电池构成 阀控铅酸蓄电池由正极板、负极板、AGM 隔膜、正负汇流条、电解液、安全阀、盖和壳组成。其中正极栅厚度和合金成份、AGM 隔膜厚度均匀性、汇流条合金种类、电解液量、安全阀开闭压力和壳盖材料、电池生产工艺等对电池寿命和容量均匀性具有重要影响。 2.板栅合金 阀控铅酸蓄电池负板栅合金一般为Pb-Ca 系列合金,正板栅合金有Pb Ca 系列(含Pb-Ca-Sn-Al)Pb-Sb(低)系列和纯Pb等。其中Pb-Ca、Pb-Sb (低)合金正板栅电池浮
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蓄电池维护及其监测技术
1.蓄电池失效模式与运行维护
1.1 影响阀控铅酸蓄电池质量的几个重要技术问题
1. 电池构成
阀控铅酸蓄电池由正极板、负极板、AGM 隔膜、正负汇流条、电解液、安全阀、盖和
壳组成。其中正极栅厚度和合金成份、AGM 隔膜厚度均匀性、汇流条合金种类、电解液量、
安全阀开闭压力和壳盖材料、电池生产工艺等对电池寿命和容量均匀性具有重要影响。
2.板栅合金
阀控铅酸蓄电池负板栅合金一般为 Pb-Ca 系列合金,正板栅合金有 Pb Ca 系列(含
Pb-Ca-Sn-Al)Pb-Sb(低)系列和纯 Pb 等。其中 Pb-Ca、Pb-Sb (低)合金正板栅电池浮充
寿命相近,但循环寿命相差较大。对于经常停电地区选用低锑合金电池可靠性好
3.板栅厚度
极板的正板栅厚度决定电池的设计寿命。不要期望薄极板具有长寿命,也不要期望 PbCa
系列合金正板栅电池具有 PbSb 系列合金那样的循环寿命
4.安全阀
安全阀被认为是阀控铅酸蓄电池的一个关键部件,具有滤酸、防爆和单向开放功能,
YD/T7991 996 规定安全开闭压力范围为 1 49kPa,如果考虑氧复合效率需要,1-49kPa 压力
规定是合理的。但是,对于长寿命电池,必须考虑单向密封,防止空气进人电池内部,同时
防止内部水蒸气在较高温度下跑掉。
5.AGM 隔膜
对电池生产质量有直接影响的技术指标是隔膜孔隙率和厚度均匀性,这两个指标直接影
响隔膜吸酸饱和度和装配压缩比,从而影响电池寿命和容量均匀性。
6. 壳盖材料
阀控铅酸蓄电池壳盖材料有 PP、ABS 和 PVC,PP 材料相对较好。
7.酸量和化成工艺
分电池化成和槽化成两种,电池化成可以定量注酸并记录每个电池单体化成全过程数
据,能准确判断每个出厂电池综合生产质量状况,但化成时间较长。槽化成是对极板化成,
化成时间短,极板化成较充分, 但对电池组装质量不能通过化成过程数据记录判断
8. 涂板工艺
涂板工艺要保证极板厚度和每片极板活性物质的均匀性。
9.密封技术
阀控铅酸蓄电池密封技术包括极柱密封、壳盖材料透水性、壳盖密封和安全阀密封。
10.氧复合效率
阀控铅酸蓄电池具有良好的氧复合效率,贫液状态下按有关标准测试氧复合效率一般大
于 98%因此具有良好的免维护性能;开口式电池氧复合效率<10%,需要经常加酸、加水维
护。
1.2 阀控铅酸蓄电池失效模式
1.电池失水
铅酸蓄电池失水会导致电解液比重增高、导致电池正极栅板的腐蚀,使电池的活性物质
减少,从而使电池的容量降低而失效。
铅酸蓄电池密封的难点就是充电时水的电解。当充电达到一定电压时(一般在 2.30V/
单体以上在蓄电池的正极上放出氧气,负极上放出氢气。一方面释放气体带出酸雾污染环境,
另一方面电解液中水份减少,必须隔一段时间进行补加水维护。阀控式铅酸蓄电池就是为克
服这些缺点而研制的产品,其产品特点为:采用多元优质板栅合金,提高气体释放的过电位。
即普通蓄电池板栅合金在 2.30V /单体(25℃)以上时释放气体。采用优质多元合金后,在
2.35V/ 单体(25℃)以上时释放气体,从而相对减少了气体释放量。让负极有多余的容量,
即比正极多出 10%的容量。充电后期正极释放的氧气与负极接触,发生反应,重新生成水,
即 O2 + 2Pb→2PbO
PbO + H2SO4→H2O +PbSO4
使负极由于氧气的作用处于欠充电状态,因而不产生氢气。这种正极的氧气被负极铅吸
收,再进一步化合成水的过程,即所谓阴极吸收。
为了让正极释放的氧气尽快流通到负极,必须采用和普通铅酸蓄电池所采用的微孔橡胶
隔板不同的新超细玻璃纤维隔板。其孔隙率由橡胶隔板的 50%提高到 90%以上,从而使氧气
易于流通到负极,再化合成水 另外,超细玻璃纤维板具有吸附硫酸电解液的功能,因此阀
控式密封铅酸蓄电池采用贫液式设计。即使电池倾倒,也无电解液溢出。
采用密封式阀控滤酸结构,使酸雾不能逸出,达到安全、保护环境的目的。
在上述阴极吸收过程中,由于产生的水在密封情况下不能溢出,因此阀控式密封铅酸蓄
电池可免除补加水维护,这也是阀控式密封铅酸蓄电池称为免维电池的由来。阀控式密封铅
酸蓄电池均加有滤酸垫,能有效防止酸雾逸出。但密封蓄电池不逸出气体是有条件的,即:
电池在存放期间内应无气体逸出;充电电压在 2.35V/单体(25℃)以下应无气体逸出;放电
期间内应无气体逸出。但当充电电压超过 2.35V/单体时就有可能使气体逸出。因为此时电池
体内短时间产生了大量气体来不及被负极吸收,压力超过某个值时,便开始通过单向排气阀
排气,排出的气体虽然经过滤酸垫滤掉了酸雾,但必竟使电池损失了气体,所以阀控式密封
铅酸蓄电池对充电电压的要求是非常严格的,绝对不能过充电。
2.负极板硫酸化
电池负极栅板的主要活性物质是海棉状铅,电池充电时负极栅板发生如下化学反应
PbSO4+ 2e = Pb+ SO4 –
正极上发生氧化反应:
PbSO4 + 2H2O = PbO2 + 4H+ + SO4 -+ 2e
放电过程发生的化学反应是这一反应的逆反应,当阀控式密封铅酸蓄电池的荷电不足
时,在电池的正负极栅板上就有 PbSO4 存在,PbSO4 长期存在会失去活性,不能再参与化
学反应,这一现象称为活性物质的硫酸化,硫酸化使电池的活性物质减少, 降低电池的有
效容量,也影响电池的气体吸收能力,久之就会使电池失效。
为防止硫酸化的形成,电池必须经常保持在充足电的状态。
3.正极板腐蚀
由于电池失水,造成电解液比重增高,过强的电解液酸性加剧正极板腐蚀,防止极板腐
蚀必须注意防止电池失水现象发生。
4.热失控
热失控是指蓄电池在恒压充电时,充电电流和电池温度发生一种累积性的增强作用,并
逐步损坏蓄电池。造成热失控的根本原因是:普通富液型铅酸蓄电池由于在正负极板间充满
了液体,无间隙,所以在充电过程中正极产生的氧气不能到达负极,从而负极未去极化,较
易产生氢气,随同氧气逸出电池。
因为不能通过失水的方式散发热量,阀控铅酸蓄电池过充电过程中产生的热量多于富液
型铅酸蓄电池。
浮充电压应合理选择。浮充电压是蓄电池长期使用的充电电压,是影响电池寿命至关重
要的因素一般情况下,浮充电压定为 2.23~2.25V/单体(25℃)比较合适。如果不按此浮充
范围工作,而是采用 2.35V/单体(25℃)则连续充电 4 个月就可能出现热失控;或者采用
2.30V/单体(25℃),连续充电 6 ~ 8 个月就可能出现热失控;要是采用 2.28V/ 单体(25℃),
则连续 12 ~ 18 个月就会出现严重的容量下降,进而导致热失控。热失控的直接后果是蓄电
池的外壳鼓包、漏气,电池容量下降,最后失效。
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