近幾年來，隨著經濟的(de)(de)(de)持續快速(su)發(fa)展，電(dian)(dian)(dian)力、通訊、計算機等基礎產業(ye)發(fa)展十分(fen)迅(xun)速(su)，這些(xie)行業(ye)正處于一個高成長時期，對蓄電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)(de)需求日(ri)益增長。想知道為什么蓄電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)會出現失效(xiao)現象，請聽(ting)鈺鑫電(dian)(dian)(dian)氣小編淺(qian)談蓄電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)失效(xiao)的(de)(de)(de)化學原理！

蓄電池失效模式有(you)早期(qi)容(rong)量損失、溫(wen)度對充電(dian)的(de)敏感、負極板硫(liu)酸化、正(zheng)極板柵和極耳的(de)腐蝕、水損耗(hao)、隔膜(mo)的(de)損壞和自(zi)放電(dian)率的(de)控制等。無(wu)論哪一(yi)種失效(xiao)模式(shi)，都關聯著供電(dian)可靠(kao)性和電(dian)池的(de)使(shi)用壽命。

蓄電池劣化(hua)過程，內部不(bu)斷(duan)(duan)地(di)發(fa)生化(hua)學反應，這(zhe)個過程中也伴隨著內阻的不(bu)斷(duan)(duan)變化(hua)。蓄電池化(hua)成、充電以及擱置(zhi)過程都有氣體(ti)發(fa)生，氫(qing)氣與氧氣的析(xi)出對電池性能(neng)有很大影響(xiang)，起(qi)破(po)壞作用。

1、正極板常見弊病

鉛酸蓄(xu)電(dian)(dian)池(chi)的壽命(ming)取(qu)決于(yu)正(zheng)(zheng)極(ji)板(ban)壽命(ming)，只(zhi)要(yao)正(zheng)(zheng)極(ji)板(ban)壽命(ming)到期，就意味著蓄(xu)電(dian)(dian)池(chi)壽命(ming)徹底終止(zhi)。當電(dian)(dian)池(chi)正(zheng)(zheng)板(ban)柵(zha)腐蝕(shi)量(liang)達到35%時，如果電(dian)(dian)池(chi)容(rong)量(liang)低(di)于(yu)額定容(rong)量(liang)的80%，便宣告(gao)電(dian)(dian)池(chi)壽命(ming)終止(zhi)。普通鉛酸蓄(xu)電(dian)(dian)池(chi)壽命(ming)與(yu)正(zheng)(zheng)極(ji)板(ban)柵(zha)腐蝕(shi)程度及正(zheng)(zheng)極(ji)板(ban)柵(zha)厚度有關。

所謂正極(ji)(ji)(ji)板柵(zha)(zha)腐蝕是指正極(ji)(ji)(ji)在工作條件(jian)下，受鉛本(ben)身熱力學(xue)不穩定性的影響，發生陽(yang)極(ji)(ji)(ji)溶解，而使板柵(zha)(zha)轉(zhuan)化(hua)為多種化(hua)合物的現象(xiang)。正極(ji)(ji)(ji)板柵(zha)(zha)腐蝕后，其導電性能(neng)變差(cha)，內阻增(zeng)大，導致(zhi)輸出容量減(jian)少。

正(zheng)極(ji)板柵(zha)鉛基與(yu)活性物之間存在電(dian)(dian)位差，并組成原電(dian)(dian)池腐(fu)蝕體。由于電(dian)(dian)極(ji)電(dian)(dian)位高(gao)于，導(dao)電(dian)(dian)粒子電(dian)(dian)子不斷地自微電(dian)(dian)池負極(ji)向正(zheng)極(ji)遷移，使鉛基腐(fu)蝕為氧化(hua)鉛。

2、負極板常見弊病

負(fu)極(ji)(ji)板硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)化：負(fu)極(ji)(ji)板放(fang)電(dian)產(chan)物硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)鉛呈較(jiao)小(xiao)顆(ke)粒，充電(dian)時(shi)很(hen)容(rong)易恢(hui)復為絨狀鉛，但是(shi)某些電(dian)池(chi)放(fang)電(dian)產(chan)物為難溶性大(da)顆(ke)粒硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)鉛，并在充電(dian)時(shi)不(bu)能(neng)還原為絨狀鉛，這(zhe)種負(fu)極(ji)(ji)板成為被硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)鹽化，負(fu)極(ji)(ji)板容(rong)易出(chu)現硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)鹽化原因包括，長(chang)期供電(dian)不(bu)足(zu)，高溫下長(chang)期深放(fang)電(dian)，長(chang)期放(fang)電(dian)擱置，高型極(ji)(ji)板中電(dian)解液濃(nong)度分層和電(dian)池(chi)失(shi)水等。

 負(fu)(fu)極(ji)(ji)板(ban)鈍(dun)化：低溫(wen)和大(da)電流密度(du)下放電時，負(fu)(fu)極(ji)(ji)很(hen)(hen)容易發(fa)生鈍(dun)化。負(fu)(fu)極(ji)(ji)板(ban)鈍(dun)化原因是負(fu)(fu)極(ji)(ji)活性物(wu)質(zhi)轉變為硫酸(suan)鉛的晶核形成(cheng)速(su)率(lv)跟不上以極(ji)(ji)大(da)速(su)率(lv)進入電解(jie)液(ye)的鉛離子的速(su)率(lv)，因此滯留(liu)在電極(ji)(ji)表面(mian)的鉛離子呈現很(hen)(hen)大(da)的飽和度(du)，與在常溫(wen)采用(yong)正常放電電流的條(tiao)件(jian)相比，形成(cheng)了數量多尺寸小許(xu)多的硫酸(suan)鉛晶核，這(zhe)種硫酸(suan)鉛便在電極(ji)(ji)表面(mian)構成(cheng)空隙(xi)小的致密層(ceng)。

正板柵外露區域由于存在酸性介質，金屬鉛受其影響被腐蝕，其反應式為

式(shi)中(zhong)產物從正板柵進入電(dian)解液，進而發(fa)生水解生成或離子，導致金(jin)屬銻發(fa)生偏析，這些物質擴散(san)或電(dian)遷移達(da)到蓄(xu)電(dian)池(chi)負極(ji)(ji)周圍，，由于(yu)電(dian)勢高可以(yi)與鉛電(dian)極(ji)(ji)組成微電(dian)池(chi)，之后分(fen)別被還(huan)原成和(he)等物質，并沉積在負極(ji)(ji)表面，減少負極(ji)(ji)活性(xing)物質表面積。

3、電池失水

VRLA蓄電(dian)池每1Ah（10小(xiao)時(shi)率）理論容量(liang)(liang)(liang)需要硫酸量(liang)(liang)(liang)為(wei)3.66g，實際上設計(ji)用量(liang)(liang)(liang)約為(wei)5.48g，由(you)于電(dian)解液(ye)總量(liang)(liang)(liang)一定，電(dian)池一旦(dan)失水過多，必(bi)將造成電(dian)池輸出容量(liang)(liang)(liang)的減少(shao)。

導(dao)致電池水損(sun)耗的(de)因素(su)有：正極板柵腐(fu)蝕(shi)、電極自放(fang)電、浮充過(guo)程水分解、密封不嚴、充電機(ji)紋波(bo)系數過(guo)大(da)等。

氧氣析出(chu)：正極有氧氣析出(chu)

在鉛酸(suan)蓄電池(chi)整個壽命周期均有氧氣發生，主要是因為正極(ji)活性(xing)物(wu)質氧化鉛與(yu)硫(liu)酸(suan)溶液直接作用與(yu)濃差電池(chi)的作用。

負極有氫氣析出

硫酸鉛還原為鉛，氫離子還原為氫氣(qi)兩(liang)個(ge)反應同(tong)時進行，但由(you)于兩(liang)個(ge)反應速度不同(tong)，經相關資料與數據顯示，鉛電(dian)極(ji)要(yao)(yao)析出而要(yao)(yao)離開平(ping)衡電(dian)極(ji)電(dian)位0.9V才有(you)可能。

充(chong)滿電(dian)的鉛酸(suan)蓄(xu)電(dian)池在儲存期的鉛酸(suan)蓄(xu)電(dian)池負極(ji)(ji)析氫(qing)(qing)過電(dian)位(wei)遠遠大于析鉛過電(dian)位(wei)，但(dan)在充(chong)電(dian)末期，由于負極(ji)(ji)的平衡(heng)電(dian)極(ji)(ji)電(dian)位(wei)向(xiang)負方(fang)向(xiang)增值(zhi)，離析氫(qing)(qing)電(dian)位(wei)很近，甚至達到(dao)析氫(qing)(qing)過電(dian)位(wei)，因而析氫(qing)(qing)。

長期開路擱置狀態，氧化鉛與硫酸溶液反應如下

電(dian)(dian)(dian)池充電(dian)(dian)(dian)時的狀態，電(dian)(dian)(dian)池充電(dian)(dian)(dian)過(guo)程一部(bu)分電(dian)(dian)(dian)流由于電(dian)(dian)(dian)極(ji)反(fan)(fan)應(ying)(ying)，一部(bu)分用于氧(yang)氣發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)，他們是平行反(fan)(fan)應(ying)(ying)。正(zheng)極(ji)在(zai)充電(dian)(dian)(dian)初期(qi)氧(yang)氣發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)很慢(man)，這是因為(wei)氧(yang)氣在(zai)正(zheng)極(ji)氧(yang)化鉛(qian)表面生(sheng)(sheng)(sheng)成，而正(zheng)極(ji)充反(fan)(fan)應(ying)(ying)既(ji)要氧(yang)化鉛(qian)作為(wei)導電(dian)(dian)(dian)物(wu)質，又要其作為(wei)反(fan)(fan)應(ying)(ying)物(wu)質，硫酸(suan)鉛(qian)也是反(fan)(fan)應(ying)(ying)物(wu)，故在(zai)氧(yang)化鉛(qian)與硫酸(suan)鉛(qian)交界面上反(fan)(fan)應(ying)(ying)。充電(dian)(dian)(dian)末期(qi)，氧(yang)氣發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)由于正(zheng)極(ji)活性物(wu)質深處與外表附近H+離子濃度嚴重不均勻產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)濃差電(dian)(dian)(dian)池，加速析氧(yang)過(guo)程。

4、熱失(shi)控

蓄電池熱失控采用貧液式設(she)計的(de)VRLA蓄電(dian)池，為了使蓄電(dian)池內部無流動的(de)電(dian)解液而實(shi)施緊裝配(pei)方式，造(zao)成(cheng)散(san)熱的(de)困難(nan)，致使充電(dian)過程中VRLA蓄電(dian)池產生(sheng)的(de)熱量(liang)多于(yu)富液式電(dian)池。

當電(dian)(dian)池處于充電(dian)(dian)狀態，電(dian)(dian)池溫(wen)度(du)發生一(yi)種累積性的增強作用，當增溫(wen)過程(cheng)的熱量積累到一(yi)定(ding)程(cheng)度(du)，電(dian)(dian)池端電(dian)(dian)壓突然(ran)出現降低，迫使電(dian)(dian)流驟然(ran)增大而(er)損壞蓄(xu)電(dian)(dian)池現象稱為(wei)熱失控(kong)。

5、貧液式電(dian)池早期(qi)容量(liang)損失

早期(qi)容(rong)量(liang)損失是(shi)指VRLA蓄(xu)電(dian)(dian)池(chi)在(zai)初始運行(xing)的數(shu)月或(huo)1~2年后，其(qi)電(dian)(dian)性能迅速變差，而引起(qi)容(rong)量(liang)下降。造成電(dian)(dian)池(chi)早期(qi)失效(xiao)有多方面復雜綜合因素(su)，多發生在(zai)貧液式電(dian)(dian)池(chi)，不少(shao)學者通過實驗調研提出各(ge)種論點，包括(kuo)電(dian)(dian)池(chi)內水的損耗、無銻效(xiao)應、正極活性物質與隔(ge)板中酸脫離等。

那么，蓄電池(chi)失(shi)效(xiao)過程(cheng)是(shi)綜合的、復雜(za)的，如何能夠可靠地判斷出蓄電池(chi)是(shi)否要失(shi)效(xiao)，并提(ti)前做好(hao)電池(chi)運維工作呢？

通過電(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)失效原因分(fen)析(xi)，并結合(he)我們(men)前(qian)面提到(dao)的蓄電(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)的內阻產(chan)生(sheng)的原因。當(dang)電(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)內部(bu)水減(jian)(jian)少(shao)的過程中，電(dian)解質(zhi)濃度上(shang)升(sheng)，加(jia)快板(ban)柵腐蝕(shi)，并且電(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)內部(bu)的化學反應受到(dao)影響，電(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)的歐姆(mu)內阻也會發生(sheng)變(bian)化。蓄電(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)負極酸(suan)化的變(bian)化過程，會導致電(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)內參與化學反應的活性物質(zhi)減(jian)(jian)少(shao)，蓄電(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)歐姆(mu)內阻發生(sheng)變(bian)化。

蓄電(dian)(dian)池(chi)正極板(ban)(ban)柵(zha)的(de)(de)腐蝕，不僅會加大(da)正極板(ban)(ban)柵(zha)的(de)(de)電(dian)(dian)阻，而且使(shi)板(ban)(ban)柵(zha)增厚，從而同(tong)涂膏失(shi)去了電(dian)(dian)接觸，這(zhe)一過程同(tong)樣會導致(zhi)蓄電(dian)(dian)池(chi)內(nei)部(bu)結(jie)構變化(hua)，從而導致(zhi)蓄電(dian)(dian)池(chi)內(nei)阻變化(hua)。同(tong)樣的(de)(de)，電(dian)(dian)池(chi)內(nei)部(bu)熱失(shi)控過程，會引起(qi)內(nei)部(bu)化(hua)學(xue)反應的(de)(de)變化(hua)，同(tong)時(shi)偏(pian)離比較(jiao)大(da)的(de)(de)溫度，對電(dian)(dian)池(chi)內(nei)部(bu)結(jie)構造成(cheng)不可(ke)逆的(de)(de)損傷，這(zhe)些過程都會引起(qi)內(nei)阻的(de)(de)變化(hua)。

不難看出，蓄電池從健康到失效的過程中，伴隨著蓄電池內阻的緩慢變化。因此蓄電池內阻在線監測和異常(chang)變(bian)化(hua)是非常(chang)重(zhong)要的(de)(de)，是判斷電(dian)池失效(xiao)的(de)(de)有效(xiao)手段。但同時由于電(dian)池內(nei)(nei)阻(zu)(zu)阻(zu)(zu)值(zhi)量(liang)級很小，在電(dian)池失效(xiao)過程中，內(nei)(nei)阻(zu)(zu)的(de)(de)變(bian)化(hua)量(liang)也是非常(chang)小的(de)(de)， 所以，內(nei)(nei)阻(zu)(zu)測量(liang)技術、內(nei)(nei)阻(zu)(zu)測量(liang)精度與一致(zhi)性也是非常(chang)重(zhong)要的(de)(de)。

保定鈺鑫電氣科技有限公司專注蓄電池監測類產品的質量和研發，通過與華北電力大學、河北大學等科研院所的合作，專注產品的質量、拓寬產品應用范圍，研發出適合不同領域、不同環境的蓄電池在線監測系統，從(cong)而滿足(zu)用戶的個性化定制(zhi)需(xu)求。如果貴公(gong)司想(xiang)定制(zhi)蓄電池(chi)監測接入方案(an)，歡迎點擊客(ke)服或電話咨(zi)詢(xun)。

鈺鑫(xin)電氣，源頭(tou)廠家，品質穩定可靠

咨詢熱線：0312-5901192

掃描二維碼

關注微信公眾號

獲(huo)得(de)更多資料