教師：毛詩偉時間：2021年11月蓄電池的失效原因分析

FailureanalysisofbatteryCONTENTS目錄1電池失水2容量過早損失的失效（PCL）3熱失控的失效4負(fù)極不可逆硫酸鹽化5板柵腐蝕與伸長6隔板質(zhì)量下降7蓄電池端電壓均勻性劣化

一、電池失水從閥控式鉛酸蓄電池中排出氫氣、氧氣、水蒸氣、酸霧，都是電池失水的方式和干涸的原因。干涸造成電池失效這一因素是閥控式鉛酸蓄電池所特有的?，F(xiàn)象:蓄電池開路電壓較高，達(dá)2.2V/只；但放電容量卻較小，電池內(nèi)阻顯著增大，放電時端電壓下降較快。

一、電池失水原因:①從電池殼體中滲出水，蓄電池密封不嚴(yán)，導(dǎo)致正常充電也有氧氣逸出而失去水分（同時還會帶出酸霧）。②浮充電壓值或均充電壓值偏高、均充時充電限流值過大或充電未限流、均充時間過長等，使得蓄電池過充電，安全閥頻繁開啟逸出氣體，造成水分損失。③安全閥開閥壓力太小，安全閥失效或頻繁開啟。④環(huán)境溫度高。⑤板柵腐蝕消耗水；蓄電池的正極板柵腐蝕消耗水分。自放電損失水。⑥蓄電池雜質(zhì)超標(biāo)或電池受到污染使自放電速度增大，導(dǎo)致失水。⑦氣體再化合的效率低。蓄電池的氣體復(fù)合效率低于100%。電池正常充電也會有2%～3%的氧氣從電池中逸出，數(shù)年積累下來，失水量便可觀。

一、電池失水危害:閥控式密封鉛酸蓄電池是貧液式電池，一旦失去水分，電池容量就要下降，當(dāng)水損失達(dá)到3.5ml/Ah時，電池容量會降至初始容量的75%以下，電池壽命已經(jīng)宣告終了。對策:①蓄電池應(yīng)密封良好，安全閥的開閥壓和閉閥壓適當(dāng)。②嚴(yán)格按照蓄電池廠家的規(guī)定來確定浮充電壓值，并進(jìn)行溫度補償；均充時也注意防止過充電。③控制環(huán)境溫度，做好維護(hù)工作。

二、容量過早損失的失效在閥控式鉛酸蓄電池中使用了低銻或無銻的板柵合金，VLRA電池的早期容量損失（PCL）是指電池初期進(jìn)行容量循環(huán)時，每經(jīng)過一次充放電循環(huán)，容量下降明顯，這種現(xiàn)象就是早期容量損失。早期容量損失常容易在如下條件發(fā)生：①不適宜的循環(huán)條件，諸如連續(xù)高速率放電、深放電、充電開始時低的電流密度；②缺乏特殊添加劑如Sb、Sn等；③低速率放電時高的活性物質(zhì)利用率、電解液高度過剩、極板過薄等；④活性物質(zhì)視密度過低，裝配壓力過低等。

三、熱失控大多數(shù)電池體系都存在發(fā)熱問題，在閥控鉛酸蓄電池中可能性更大，這是由于氧再化合過程使電池內(nèi)產(chǎn)生更多的熱量，排出的氣體量小，減少了熱的消散。若閥控鉛酸蓄電池工作環(huán)境溫度過高，或充電設(shè)備電壓失控，則電池的充電量會增加過快，電池內(nèi)部溫度隨之增加，電池散熱不佳，從而產(chǎn)生過熱，電池內(nèi)阻下降，充電電流又進(jìn)一步升高，內(nèi)阻進(jìn)一步降低。如此反復(fù)形成惡性循環(huán)，直到熱失控使電池殼體嚴(yán)重變形，漲裂。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作用，并逐漸損壞蓄電池。熱失控使電池迅速失水,隔膜內(nèi)電解液很快干涸,最終使電池失效。

四、負(fù)極不可逆硫酸鹽化鉛蓄電池在正常放電工作中，負(fù)極板上硫酸鉛形成結(jié)晶，顆粒小，在充電時能較容易地還原恢復(fù)為絨狀鉛，如果電池的使用和維護(hù)不當(dāng)，例如，經(jīng)常處于充電不足或過放電，負(fù)極就會逐漸形成一種粗大堅硬的硫酸鉛，它幾乎不溶解，用常規(guī)方法充電很難使它轉(zhuǎn)化為活性物質(zhì)，從而減少了電池容量，甚至成為蓄電池壽命終止的原因，這種現(xiàn)象稱為極板的不可逆硫酸鹽化。為了防止負(fù)極發(fā)生不可逆硫酸鹽化，必須對蓄電池及時充電，不可過放電。

四、負(fù)極不可逆硫酸鹽化現(xiàn)象：充電時電池電壓迅速升高，充不進(jìn)電；放電時電池電壓迅速降低，放不出電。負(fù)極板下部（1/4極板面積左右）硫酸鹽化

四、負(fù)極不可逆硫酸鹽化原因：負(fù)極板硫酸鹽化原因很多，主要由下幾個原因造成。①浮充電壓值或均充電壓值偏低、均充時充電限流值太小、均充時間太短、電池連接處接觸不良等，使得蓄電池經(jīng)常充電不足。②蓄電池放電終止后沒有及時充電，長期擱置。③經(jīng)常使蓄電池過量放電④環(huán)境溫度高，放電時加速生成硫酸鉛結(jié)塊。⑤失水使電解液密度升高，導(dǎo)致硫酸鹽化的速度加快。極板硫酸鹽化故障分析

四、負(fù)極不可逆硫酸鹽化危害：在正常狀態(tài)下，蓄電池放電時極板上生成的硫酸鉛顆粒小、疏松，充電時容易轉(zhuǎn)化成活性物質(zhì)絨狀鉛和二氧化鉛。如果電池經(jīng)常處于充電不足或過放電狀態(tài)，極板上就會逐漸形成顆粒粗大、堅硬的硫酸鉛結(jié)晶，充電時極板上活性物質(zhì)難以恢復(fù)，這就是極板硫酸鹽化。它使得極板活性物質(zhì)減少，蓄電池內(nèi)阻增大、容量降低、壽命縮短。對策：①正確整定浮充電壓值和均充電壓值，并進(jìn)行溫度補償；注意防止蓄電池充電不足。②避免蓄電池過放電；蓄電池放電終止后及時充電。③控制環(huán)境溫度，做好維護(hù)工作。④治療：全組均充；單體在線修復(fù)。極板硫酸鹽化故障分析

五、板柵腐蝕與伸長浮充電壓過高，除引起水損失加速外，也引起正極板柵腐蝕加速。當(dāng)合金板柵發(fā)生腐蝕時，產(chǎn)生應(yīng)力，致使極板變形，伸長，從而使極板邊緣間或極板與匯流排頂部短路。措施：（1）增加正極板柵的厚度。（2）采用更耐腐蝕的板柵合金材料。（3）在電池設(shè)計上采用隔板緊密裝配。極板硫酸鹽化故障分析

五、板柵腐蝕與伸長浮充電壓過高，除引起水損失加速外，也引起正極板柵腐蝕加速。當(dāng)合金板柵發(fā)生腐蝕時，產(chǎn)生應(yīng)力，致使極板變形，伸長，從而使極板邊緣間或極板與匯流排頂部短路。而且閥控鉛酸蓄電池的壽命，取決于正極板壽命，其設(shè)計壽命是按正極板柵合金的腐蝕速率進(jìn)行計算的。正極板柵被腐蝕得越多，電池的剩余容量就越少，電池壽命就越短。在實際運行過程中，一定要根據(jù)環(huán)境溫度選擇合適的浮充電壓。

六、隔板質(zhì)量下降目前世界通信界選用的閥控式鉛酸電池普遍為AGM(吸附式玻璃纖維棉)型電池。由于VRLA電池為緊密裝配，電池中的AGM使用一定時期之后，產(chǎn)生彈性疲勞，使電池極群失去壓縮或壓縮減小，結(jié)果在AGM隔板與極板間產(chǎn)生裂紋，電池內(nèi)阻增大，電池性能下降。

七、蓄電池端電壓均勻性劣化現(xiàn)象：蓄電池壽命的中后期，各單只電池端電壓均勻性變差。原因：①生產(chǎn)電池時，各單只電池的性能不可能做到完全一致。②過放電使電池間的差別加劇。③各電池的開閥壓和閉閥壓不均勻。

七、蓄電池端電壓均勻性劣化危害：一旦均勻性劣化，將會產(chǎn)生惡性循環(huán)，加速電池組失效。對策