反極的現(xiàn)象及原因

鉛酸蓄電池的反極系指蓄電池的正負(fù)極發(fā)生了改變，反極現(xiàn)象反映在兩個(gè)方面，一是由于蓄電池在裝配組裝時(shí)某單格電池極群組接反或整個(gè)電池極群組接反。這種情況下會(huì)出現(xiàn)鉛酸蓄電池灌完酸用電壓表測(cè)量端電壓時(shí)其端電壓值小于各單體蓄電池額定電壓之和的現(xiàn)象或出現(xiàn)端電壓為負(fù)的現(xiàn)象。另一方面是蓄電池在容量放電時(shí)在多個(gè)串聯(lián)使用中，由于某個(gè)蓄電池(或某單體蓄電池)容量較低或完全喪失容量。在放電時(shí)這個(gè)電池很快被放完電被其它電池進(jìn)行反充電，使原來(lái)的負(fù)極變成正極，原來(lái)的正極變成負(fù)極，端電壓出現(xiàn)負(fù)值的現(xiàn)象。

關(guān)于前一種反極故障，在測(cè)量蓄電池端電壓時(shí)(多個(gè)單體電池組成的蓄電池)都可發(fā)現(xiàn)，若有一個(gè)單體電池反極，不僅失去該電池的2V電壓，而且還要新增2V反電壓，端電壓要降低4V左右。例如，關(guān)于額定電壓為12V的電池，如測(cè)量其端電壓為8V左右，說(shuō)明有1個(gè)單格電池反極。如測(cè)量其端電壓為4V左右說(shuō)明有2個(gè)單格反極，如測(cè)量其端電壓為-4V左右說(shuō)明有4個(gè)單格反極，如測(cè)量其端電壓為-12V說(shuō)明6個(gè)單格均反極。

關(guān)于后一種反極故障，其端電壓值(負(fù)值)隨放電情況而不同。一般在檢測(cè)時(shí)，關(guān)于這種情況要及時(shí)將蓄電池從放電線路中摘除下來(lái)，以免對(duì)蓄電池有所損壞。

2短路現(xiàn)象及原因

鉛酸蓄電池的短路是指鉛酸蓄電池內(nèi)部正負(fù)極群相連。鉛酸蓄電池短路現(xiàn)象重要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)開(kāi)路電壓低，閉路電壓(放電)很快達(dá)到終止電壓。

(2)大電流放電時(shí)，端電壓迅速下降到零。

(3)開(kāi)路時(shí)，電解液密度很低，在低溫環(huán)境中電解液會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。

(4)充電時(shí)，電壓上升很慢，始終保持低值(有時(shí)降為零)。

(5)充電時(shí)，電解液溫度上升很高很快。

(6)充電時(shí)，電解液密度上升很慢或幾乎無(wú)變化。

(7)充電時(shí)不冒氣泡或冒氣出現(xiàn)很晚。

造成鉛酸蓄電池內(nèi)部短路的原因重要有以下幾個(gè)方面：

(1)隔板質(zhì)量不好或缺損，使極板活性物質(zhì)穿過(guò)，致使正、負(fù)極板虛接觸或直接接觸。

(2)隔板竄位致使正負(fù)極板相連。

(3)極板上活性物質(zhì)膨脹脫落，因脫落的活性物質(zhì)沉積過(guò)多，致使正、負(fù)極板下部邊緣或側(cè)面邊緣與沉積物相互接觸而造成正負(fù)極板相連。

(4)導(dǎo)電物體落入電池內(nèi)造成正、負(fù)極板相連。

(5)焊接極群時(shí)形成的鉛流未除盡，或裝配時(shí)有鉛豆在正負(fù)極板間存在，在充放電過(guò)程中損壞隔板造成正負(fù)極板相連。

3極板硫酸化現(xiàn)象及原因

極板硫酸化系是在極板上生成白色堅(jiān)硬的硫酸鉛結(jié)晶，充電時(shí)又非常難于轉(zhuǎn)化為活性物質(zhì)的硫酸鉛。鉛酸酸蓄電池極板硫酸化后重要有以下幾種現(xiàn)象。

(1)蓄電池在充電過(guò)程中電壓上升的很快，其初期和終期電壓過(guò)高，終期充電電壓可達(dá)2.90V／單格左右。

(2)在放電過(guò)程中，電壓降低很快，即過(guò)早的降至終止電壓，所以其容量比其它電池顯著降低。

(3)充電時(shí)，電解液溫度上升的快，易超過(guò)45℃。

(4)充電時(shí)，電解液密度低于正常值，且充電時(shí)過(guò)早地發(fā)生氣泡。

(5)電池解剖時(shí)可發(fā)現(xiàn)極板的顏色和狀態(tài)不正常。正極板呈淺褐色(正常為深褐色)，極板表面有白色硫酸鉛斑點(diǎn)，負(fù)極板呈灰白色(正常為灰色)極板表面粗糙，觸摸時(shí)如同有砂粒的感覺(jué)，并且極板發(fā)硬。

(6)嚴(yán)重的硫酸鹽化，極板形成的硫酸鉛白色結(jié)晶體粗大，在一般情況下不能復(fù)原成活性物質(zhì)。

造成極板硫酸化重要有以下幾方面的原因:

(1)蓄電池初充電不足或初充電中斷時(shí)間較長(zhǎng)。

(2)蓄電池長(zhǎng)期充電不足。

(3)放電后未能及時(shí)充電。

(4)經(jīng)常過(guò)量放電或小電流深放電。

(5)電解液密度過(guò)高或者溫度過(guò)高，硫酸鉛將深入形成不易恢復(fù)。

(6)鉛酸蓄電池?cái)R置時(shí)間較長(zhǎng)，長(zhǎng)期不使用而未定期充電。

(7)內(nèi)部短路局部用途或電池表面水多造成漏電。

(8)電解液不純，自放電大。

(9)電池內(nèi)部電解液面低，使極板裸露部分硫酸化。

鉛酸蓄電池在正常使用的情況下，正、負(fù)極板上的活性物質(zhì)(Pb02和Pb)大部分轉(zhuǎn)變?yōu)樾×＞畹牧蛩徙U，這些松軟小粒晶狀的硫酸鉛是均勻地分布在多孔性的活性物質(zhì)上，在充電時(shí)很容易和電解液接觸起用途恢復(fù)為原來(lái)的物質(zhì)PbO2和Pb。

假如在使用中由于上述的使用不當(dāng)?shù)闹T原因，極板上的活性物質(zhì)會(huì)逐漸形成結(jié)晶粒粗大的硫酸鉛，這些粗而硬的硫酸鉛晶體體積大、導(dǎo)電性差，因而會(huì)堵塞極板活性物質(zhì)的細(xì)孔，阻礙了電解液的滲透和擴(kuò)散用途，新增了電池的內(nèi)電阻，同時(shí)，在充電時(shí)，這種粗而硬的硫酸鉛不如軟小晶粒的硫酸鉛容易轉(zhuǎn)化為PbO2、和Pb。若歷時(shí)過(guò)久，這些粗而硬的硫酸鉛就會(huì)失去可逆用途，結(jié)果使極板的有效物質(zhì)減少放電容量降低，使用壽命縮短。

4極板彎曲和腐蝕斷裂

極板彎曲多發(fā)生于正極板，而負(fù)極板很少發(fā)生，有的負(fù)極板彎曲則是由于正極板彎曲過(guò)甚而迫使負(fù)極板亦隨之彎曲所致。

極板的斷裂多發(fā)生于使用壽命過(guò)程中，由于板柵腐蝕，強(qiáng)度變小，造成極板斷裂，尤其正極板柵表現(xiàn)更為嚴(yán)重，造成極板彎曲重要原因有以下幾個(gè)方面：

(1)極板活性物質(zhì)在制造過(guò)程中因形成或涂膏分布不均勻，因此，在充放電時(shí)極板各部分所起的電化用途強(qiáng)弱不均勻，致使極板上活性物質(zhì)體積的膨脹和收縮不一致而引起彎曲，有的造成開(kāi)裂。

(2)過(guò)量充電或過(guò)量放電，新增了內(nèi)層活性物質(zhì)的膨脹和收縮，恢復(fù)過(guò)程不一致，造成極板的彎曲。

(3)大電流放電或高溫放電時(shí)，極板活性物質(zhì)反應(yīng)較激烈，容易造成化學(xué)反應(yīng)不均勻而引起極板彎曲。

(4)蓄電池中含有雜質(zhì)，在引起局部用途時(shí)，僅有小部分活性物質(zhì)變成硫酸鉛，致使整個(gè)極板的活性物質(zhì)體積變化不一致，造成彎曲。

造成正極板腐蝕斷裂重要有以下幾方面原因：

(1）制造板柵合金工藝有問(wèn)題，引起極板在充放電過(guò)程中不耐腐而斷裂。

(2)充電時(shí)，正極板柵處于陽(yáng)極極化的條件下，經(jīng)常過(guò)量充電是正極板腐蝕斷裂的重要原因。

(3)電解液密度過(guò)高，溫度過(guò)高，正極板氧化腐蝕加劇。

(4)鉛酸蓄電池的電解液中，含有對(duì)正極板柵有腐蝕用途的酸類(lèi)或其它有機(jī)物鹽類(lèi)，都會(huì)逐漸腐蝕正極板柵。這些對(duì)正極板柵有害的酸類(lèi)、鹽類(lèi)可能來(lái)自硫酸、蒸餾水中，也可能從隔板或其它部件里浸出，因此，在充放電循環(huán)中，極板或正極扳柵不斷地被腐蝕。

(5)正極板受腐蝕的過(guò)程，也就是氧化膜生成的過(guò)程，因此板柵的線性尺寸有所新增，這就造成了板柵的變形或膨脹。

正極板柵腐蝕和變形的特點(diǎn)：

(1)電解液混濁，極板呈腐爛狀。

(2)正極板活性物質(zhì)，由于板柵受到腐蝕而失去了應(yīng)有的強(qiáng)度和凝固性，造成脫落，這種脫落往往是呈塊粒狀。

(3)由于正極板柵的腐蝕，引起活性物質(zhì)脫落，這不僅破壞了活性物質(zhì)的細(xì)孔組織，而且有效物質(zhì)的數(shù)量也逐漸減少。這必然造成電池的容量下降，循環(huán)壽命縮短。

正極板柵腐蝕機(jī)理：

(1）二氧化鉛表面析出氧腐蝕：當(dāng)陽(yáng)極充電時(shí)，正極析出氧，這些氧以超化學(xué)當(dāng)量的原子的形式進(jìn)入二氧化鉛的晶格中，并透過(guò)氧化物層擴(kuò)散到金屬表面，把金屬氧化。氧化金屬是決定鉛的正極腐蝕速度的基本過(guò)程，溫度升高極化加強(qiáng)，引起氧擴(kuò)散速度新增，腐蝕速度加快。

(2)催化腐蝕：二氧化鉛在正極析出氧的反應(yīng)中是一種催化劑。氧在析出時(shí)，是以中間產(chǎn)物自由基的形式出現(xiàn)。例如：.OH、˙O˙、.H2SO4等，這些中間產(chǎn)物在二氧化鉛表面復(fù)合，引起二氧化鉛膜松散，因而使膜下的金屬溶解，引起腐蝕。

(3)鉛二氧化鉛固相反應(yīng)腐蝕：板柵合金中的鉛與活性物質(zhì)二氧化鉛之間有接觸電位差，這個(gè)電位差是電子從鉛向二氧化鉛遷移的原因，所以出現(xiàn)腐蝕。

(4)二氧化鉛中有兩種結(jié)晶，即αPb02和βPb02與板柵直接接觸的那一層大半是αPb02外層大部分是βPb02，而陽(yáng)極腐蝕的基本產(chǎn)物是αPb02。

(5)正極板在陽(yáng)極極化時(shí)腐蝕，基本上是沿著晶粒邊界進(jìn)行的．由于在合金每一小晶粒的外層都有另一固溶體的外層，于是在晶粒之間形成了組份與晶粒本身不同的夾層晶間夾層，合金腐蝕發(fā)生在夾層里。

5活性物質(zhì)脫落

鉛酸蓄電池在充放電過(guò)程中，極板的活性物質(zhì)漸漸因損壞而脫落，這種現(xiàn)象重要發(fā)生在循環(huán)充放電未期，重要特點(diǎn)是在電解液中有沉淀物，電池容量下降。活性物質(zhì)的脫落，假如是電池的使用壽命接近終止時(shí)，活性物質(zhì)的脫落已是正常現(xiàn)象，但是在下列情況時(shí)，同樣造成極板的活性物質(zhì)脫落。

(1)負(fù)極板由于添加劑比例不當(dāng)，在充放電過(guò)程中引起活性物質(zhì)膨脹脫落。

(2)充放電電流大或過(guò)量充放電，長(zhǎng)期過(guò)放電。

(3)充電時(shí)電解液溫度、密度過(guò)高。

(4)放電時(shí)外電路發(fā)生短路。

(5)電解液不純。

(6)極板硫酸化或板柵腐蝕斷裂。

6容量降低

鉛酸蓄電池放電時(shí)達(dá)不到額定容量或在充放電過(guò)程中容量降低一般有以下幾種原因。

(1)極群局部短路。

(2)電池串聯(lián)焊接部位有虛假焊存在。故初期容量尚可，隨著充放電過(guò)程，假焊部位出現(xiàn)氧化膜雖可導(dǎo)電，但效果不佳。

(3)板柵腐蝕極板斷裂，活性物質(zhì)脫落。

(4)極板硫酸化。

(5)容量放電時(shí)電流偏大，電解液密度偏低或電解液液面高度不夠。

(6)充放電設(shè)備、測(cè)量?jī)x表超差或出現(xiàn)故障。

(7)放電時(shí)，電解液溫度過(guò)低。

7電壓異常

鉛酸蓄電池在充放電過(guò)程中電壓異常特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：

(1)開(kāi)路電壓低或充放電時(shí)電壓均低。

(2)放電時(shí)電壓迅速下降到終止電壓停止放電后很快恢復(fù)較高的電壓。

(3)充電時(shí)電壓上升很快很高，停止充電時(shí)，電壓下降的過(guò)低過(guò)快。

(4)放電時(shí)電壓出現(xiàn)負(fù)值。

(5)充電時(shí)電壓上升且電壓偏低。

造成電壓異常現(xiàn)象一般有以下幾方面原因：

(1)內(nèi)部短路、反極。

(2)極板硫酸化。

(3)極板腐蝕斷裂，活性物質(zhì)脫落。

(4)電解液密度低或高。

(5)測(cè)量?jī)x器儀表超差或故障。

(6)連接處接觸不良。

(7)負(fù)極板收縮純化。

(8)過(guò)量放電。

(9)充電不足。

(10)自放電大。

8起動(dòng)性能差

鉛酸蓄電池起動(dòng)性能差是指在大電流放電時(shí)達(dá)不到規(guī)定的要求值。一般由以下幾方面原因造成：

(1)蓄電池連接條(壁焊處)及端柱與極柱聯(lián)接處，匯流排與極板連接處出現(xiàn)虛焊假焊，致使起動(dòng)性能不佳或無(wú)法起動(dòng)。

(2)電解液密度低、內(nèi)阻大、隔板內(nèi)阻大。

(3)正極板彎曲及極板硫酸化。

(4)放電設(shè)備與蓄電池連接接觸電阻大。

(5)極群短路。

(6)活性物質(zhì)脫落。

(7)放電電流過(guò)大。

(8)環(huán)境溫度過(guò)低。

9循環(huán)壽命短

鉛酸蓄電池壽命提前終止的原因一般有以下幾個(gè)方面：

(1)正極板腐蝕、負(fù)極板膨脹。

(2)極群短路，極板連電。

(3)隔板損壞或竄位及隔板不耐腐。

(4)充放電循環(huán)比例不當(dāng)。

(5)電解液密度、溫度過(guò)高或過(guò)低，液面高度不夠。

(6)虛焊假焊，極板脫落。

(7)極板硫酸化。

(8)充放電電流過(guò)大。