為了進(jìn)一步降低熱失控的危險(xiǎn)性,浮充電壓通常具體視不同的生產(chǎn)者和不同室溫而定。各個(gè)電池廠家都會(huì)給出電池的浮充電壓和溫度補(bǔ)償系數(shù)。
2、極板硫酸化
1)、電池負(fù)極柵板的主要活性物質(zhì)是海棉狀鉛,電池充電時(shí)負(fù)極柵板發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng):
PbSO4 + 2e = Pb + SO4-
正極上發(fā)生氧化反應(yīng)
PbSO4 + 2H2O = PbO2 + 4H++ SO4-+ 2e
放電過(guò)程發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是這一反應(yīng)的逆反應(yīng)當(dāng)閥控式密封鉛酸蓄電池的荷電不足時(shí)在電池的正負(fù)極柵板上就有PbSO4 產(chǎn)生,PbSO4 長(zhǎng)期存在會(huì)失去活性無(wú)法實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng),這一現(xiàn)象稱為活性物質(zhì)的硫酸化,硫酸化使電池的活性物質(zhì)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(huì)使電池失效。
為防止硫酸化的形成電池必須經(jīng)常保持在充足電的狀態(tài)
2)、正極板腐蝕
由于電池失水造成電解液比重增高過(guò)強(qiáng)的電解液酸性加劇正極板腐蝕防止極板腐蝕必須注意防止電池失水現(xiàn)象發(fā)生。
3、 電池的干涸
閥控蓄電池在使用期間氣體再?gòu)?fù)合機(jī)制的有效率不是100%,水被電解生成氫氣和氧氣的速度雖然低于相同大小的富液式電池的電解速率的2%,但水還是會(huì)逐漸失去。隨之電解液的比重將會(huì)升高,根據(jù)測(cè)算,當(dāng)比重由1.30增至1.36時(shí),失水度約達(dá)到25%。電解液比重增高導(dǎo)致電池正極板的腐蝕,使電池的活性物質(zhì)減少,從而使電池的容量降低而失效。
三、蓄電池預(yù)防性修復(fù)
根據(jù)以上分析,電池一旦失效,目前無(wú)法補(bǔ)救,不僅嚴(yán)重影響直流系統(tǒng)可靠供電,在壽命期內(nèi)電池報(bào)廢更是帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)上損失。為了減少這樣的后果,通過(guò)對(duì)蓄電池使用經(jīng)驗(yàn)總結(jié)分析,在蓄電池使用過(guò)程中,加強(qiáng)對(duì)蓄電池的檢測(cè),比對(duì)檢測(cè)數(shù)值,及時(shí)發(fā)現(xiàn)落后電池,對(duì)落后電池采取預(yù)防性修復(fù)方法,是目前實(shí)用性效果較好的一種措施。
反應(yīng)蓄電池運(yùn)行工況的參數(shù):
開(kāi)路電壓——可以通過(guò)靜止測(cè)量實(shí)現(xiàn)
放電性能——可以通過(guò)定期容量考核發(fā)現(xiàn)。
以上參數(shù)下降會(huì)直接反應(yīng)出影響電池的性能下降,對(duì)于這種下降,通過(guò)及早發(fā)現(xiàn),除了采取調(diào)整充電機(jī)輸出參數(shù)、改善電池工作環(huán)境溫度等措施以外,我們可以采取對(duì)性能明顯下降的電池采取預(yù)防性修復(fù)措施:
1、蓄電池內(nèi)部反應(yīng)原理 閥控蓄電池電解液中的
PbSO4始終處于飽和狀態(tài),PbSO4是難溶物質(zhì),在電解液中硫酸鉛的溶解與沉淀處于平衡狀態(tài),一般電池放電開(kāi)始的硫酸密度為l.30g/cm3,質(zhì)量百分濃度為39.1%,隨著放電深度的增加,質(zhì)量百分濃度下降到8.7%以下,密度為l.06G/cm3以下,有時(shí)甚至更低,接近中性。
電池放電反應(yīng)為
。+) PbO2 + 3H+ + HSO4 -+ 2e放<═══>充 PbSO4 + 2H2
(-)Pb + HSO4-放<═══>充 PbSO4 + H+ + 2e
電池總反應(yīng):Pb + 2H+ + 2HSO4— + PbO2放<═══>充PbSO4+ 2H2O +PbSO4
從反應(yīng)式中可以看出,硫酸不僅傳導(dǎo)電流,而且參與電化學(xué)反應(yīng),放電時(shí)硫酸不斷減少,生成
PbSO4↓和水。
蓄電池放電后,如果沒(méi)有及時(shí)地充電或沒(méi)有充滿電,放電產(chǎn)生的硫酸鉛就會(huì)結(jié)晶轉(zhuǎn)化成不可逆的硫酸鉛晶體,導(dǎo)致極板硫化,電池落后。
2、蓄電池的預(yù)防性修復(fù)
蓄電池充電反應(yīng)為
(+)2H2O → O2 + 4H+ + 4e
(--) 2H+ + 2e → H2
蓄電池的充放電過(guò)程是將脈沖充電分成一個(gè)或幾個(gè)階段,嚴(yán)格按照蓄電池充電特性曲線進(jìn)行自動(dòng)充電,設(shè)計(jì)的充電模式是“恒流→(均充穩(wěn)雁值)定壓減流_(自動(dòng)判別轉(zhuǎn)為)恒流放電”三波段式使電解液降溫等。這種方法比較理想,可以消除硫化。
對(duì)蓄電池進(jìn)行脈沖充電和恒流放電反復(fù)循環(huán),將其內(nèi)部的硫酸鉛晶體激活,提高硫酸密度和質(zhì)量百分濃度,隨著活化修復(fù)的加深,使電池硫酸密度達(dá)到1.3g/cm3,質(zhì)量百分濃度達(dá)到39.l%,電解液中硫酸鉛的溶解與沉淀處于平衡狀態(tài):
PbSO4 = Pb2+ + SO42-
在溶液中遵守溶度各規(guī)則,即
。Pb2+ )*(SO42-)=K K=2.20*10e-8
蓄電池完全被修復(fù),蓄電池使用壽命被延長(zhǎng)一到兩個(gè)周期。
3、電池活化修復(fù)
并不是所有的落后電池都可以修復(fù)的,導(dǎo)致蓄電池落后的因素很多,大體分7種,即極板膨脹、極板腐蝕、極板鈍化、有效物質(zhì)脫落、電解液干涸、極板短路、極板硫化。前4種是不可修復(fù)的,后3種足可修復(fù)的。其中極板硫化導(dǎo)致蓄電池落后因素占的比例最大,高達(dá)90%。所以,對(duì)于容量為額定容量的40%~80%落后電池修復(fù)的成功率比較高,經(jīng)試驗(yàn)表明,可修復(fù)率高達(dá)95%以上;而對(duì)于容量為額定容量的40%以下落后電池修復(fù)的成功率相對(duì)較低.
4 對(duì)蓄電池活化修復(fù)的充電設(shè)置
蓄電池活化需要反復(fù)地允放電,對(duì)于一些落后電池進(jìn)行充電時(shí),有時(shí)充不進(jìn)去,于是,通過(guò)提高充電電壓的方法進(jìn)行充電,認(rèn)為充電電壓越高越好,越高越能修復(fù)電池。這是一種錯(cuò)誤的理解。這是由于水分解反應(yīng)為2H2O=O2↑+4H++4e- (3)
如果把電壓沒(méi)置過(guò)太高,就會(huì)對(duì)蓄電池過(guò)充,其結(jié)果可能為以下2種情況。
1)內(nèi)部氧復(fù)合反應(yīng)不能及時(shí)地將氧氣復(fù)合掉,就會(huì)造成大量的氧氣,氫氣從排氣閥放出(甚至可能造成蓄電池爆炸),使容量下降。
2)正極的反應(yīng)為PbSo4+2H2O=Pb02+3H++HS04-+2e。在蓄電池的陽(yáng)極,鉛合金和活性的二氧化鉛直接接觸,而且同時(shí)浸在硫酸溶液中,各自與硫酸溶液都建立不同的平衡的電極電位。在對(duì)蓄電池充電的狀態(tài)下.正極由于析氧反應(yīng).水被消耗,H+增加,從而導(dǎo)致正極附近的酸度增大,加速腐蝕極板,甚至造成極板嚴(yán)重腐蝕,而使電池報(bào)廢,本來(lái)可修復(fù)的電池變成了無(wú)法修復(fù)的電池。為此,建議均充時(shí)電壓一般不超過(guò)2.35V。
四、 結(jié)語(yǔ)
閥控鉛酸蓄電池的充放電是一個(gè)復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng),引起蓄電池失效的原因很多,了解閥控鉛酸蓄電池的工作原理和失效成因,科學(xué)合理地對(duì)閥控鉛酸蓄電池進(jìn)行預(yù)防性修復(fù)在安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益上有很重要的意義