鉛酸蓄電池的失效機理

鉛酸電池的失效研究關于電源系統(tǒng)的安全運行具有重要的意義，我們對這一問題進行一下概要的討論，以使讀者對這一問題有一個概要的認識。

1.1電池失水

鉛酸蓄電池失水會導致電解液比重增高、導致電池正極柵板的腐蝕，使電池的活性物質減少，從而使電池的容量降低而失效。

鉛酸蓄電池密封的難點就是充電時水的電解。當充電達到一定電壓時（一般在2.30V／單體以上）在蓄電池的正極上放出氧氣，負極上放出氫氣。一方面釋放氣體帶出酸霧污染環(huán)境，另一方面電解液中水份減少，必須隔一段時間進行補加水維護。閥控式鉛酸蓄電池就是為克服這些缺點而研制的產品，其產品特點為：

（1）采用多元優(yōu)質板柵合金，提高氣體釋放的過電位。即普通蓄電池板柵合金在2.30V／單體（25℃）以上時釋放氣體。采用優(yōu)質多元合金后，在2.35V/單體（25℃）以上時釋放氣體，從而相對減少了氣體釋放量。

（2）讓負極有多余的容量，即比正極多出10％的容量。充電后期正極釋放的氧氣與負極接觸，發(fā)生反應，重新生成水，即O2+2Pb→2PbO,PbO+H2SO4→H2O+PbSO4使負極由于氧氣的用途處于欠充電狀態(tài)，因而不出現(xiàn)氫氣。這種正極的氧氣被負極鉛吸收，再進一步化合成水的過程，即所謂陰極吸收。

（3）為了讓正極釋放的氧氣盡快流通到負極，必須采用和普通鉛酸蓄電池所采用的微孔橡膠隔板不同的新超細玻璃纖維隔板。其孔率由橡膠隔板的50％提高到90％以上，從而使氧氣易于流通到負極，再化合成水。另外，超細玻璃纖維板具有吸附硫酸電解液的功能，因此閥控式密封鉛酸蓄電池采用貧液式設計，即使電池傾倒，也無電解液溢出。

（4）采用密封式閥控濾酸結構，使酸霧不能逸出，達到安全、保護環(huán)境的目的。

在上述陰極吸收過程中，由于出現(xiàn)的水在密封情況下不能溢出，因此閥控式密封鉛酸蓄電池可免除補加水維護，這也是閥控式密封鉛酸蓄電池稱為免維電池的由來。

閥控式密封鉛酸蓄電池均加有濾酸墊，能有效防止酸霧逸出。但密封蓄電池不逸出氣體是有條件的，即：電池在存放期間內應無氣體逸出；充電電壓在2.35V／單體（25℃）以下應無氣體逸出；放電期間內應無氣體逸出。但當充電電壓超過2.35V／單體時就有可能使氣體逸出。因為此時電池體內短時間出現(xiàn)了大量氣體來不及被負極吸收，壓力超過某個值時，便開始通過單向排氣閥排氣，排出的氣體雖然經過濾酸墊濾掉了酸霧，但必竟使電池損失了氣體，所以閥控式密封鉛酸蓄電池對充電電壓的要求是非常嚴格的，不能造成過充電。

1.2負極板硫酸化

電池負極柵板的重要活性物質是海棉狀鉛，電池充電時負極柵板發(fā)生如下化學反應PbSO4+2e=Pb+SO4-,正極上發(fā)生氧化反應：PbSO4+2H2O=PbO2+4H++SO4-+2e,放電過程發(fā)生的化學反應是這一反應的逆反應，當閥控式密封鉛酸蓄電池的荷電不足時，在電池的正負極柵板上就有Pb存在，PbSO4長期存在會失去活性，不能再參與化學反應，這一現(xiàn)象稱為活性物質的硫酸化，硫酸化使電池的活性物質減少，降低電池的有效容量，也影響電池的氣體吸收能力，久之就會使電池失效。

為防止硫酸化的形成，電池必須經常保持在充足電的狀態(tài)。

1.3正極板腐蝕

由于電池失水，造成電解液比重增高，過強的電解液酸性加劇正極板腐蝕，使正極板孔隙率增高，電解液相對變少，極板活性物質變少，電池容量變低。防止極板腐蝕必須注意防止電池失水現(xiàn)象發(fā)生。

1.4熱失控

熱失控是指蓄電池在恒壓充電時，充電電流和電池溫度發(fā)生一種累積性的增強用途，并逐步損壞蓄電池。造成熱失控的根本原因是：

普通富液型鉛酸蓄電池由于在正負極板間充滿了液體，無間隙，所以在充電過程中正極出現(xiàn)的氧氣不能到達負極，從而負極未去極化，較易出現(xiàn)氫氣，隨同氧氣逸出電池。

因為不能通過失水的方式散發(fā)熱量，VRLAB電池過充電過程中出現(xiàn)的熱量多于富液型鉛酸蓄電池。較易發(fā)生熱失控。

浮充電壓應合理選擇。浮充電壓是蓄電池長期使用的充電電壓，是影響電池壽命至關重要的因素。一般情況下，浮充電壓定為2.23V/單體（25℃）比較合適。假如不按此浮充范圍工作，而是采用2.35V／單體（25℃），則持續(xù)充電4個月就會出現(xiàn)熱失控；或者采2.30V/單體（25℃），持續(xù)充電6~8個月就會出現(xiàn)熱失控；要是采用2.28V/單體（25℃），則持續(xù)12~18個月就會出現(xiàn)嚴重的容量下降，進而導致熱失控。熱失控的直接后果是蓄電池的外殼鼓包、漏氣，電池容量下降，最后失效。