近幾年來，隨著經濟的持(chi)續快(kuai)速發展，電(dian)力、通訊、計算機等基礎(chu)產(chan)業(ye)發展十分迅速，這些行業(ye)正(zheng)處于一(yi)個高成(cheng)長(chang)時(shi)期，對蓄電(dian)池的需求日益增長(chang)。想知(zhi)道(dao)為什么蓄電(dian)池會出現失效現象，請聽鈺鑫(xin)電(dian)氣小編淺談(tan)蓄電(dian)池失效的化學原理！

蓄電池失效模式有早期容量損失、溫度(du)對(dui)充電(dian)(dian)(dian)的敏感、負(fu)極板(ban)硫酸化、正極板(ban)柵和極耳的腐蝕(shi)、水損耗、隔膜的損壞和自放(fang)電(dian)(dian)(dian)率的控(kong)制等。無論哪一種(zhong)失效模式(shi)，都關(guan)聯著供電(dian)(dian)(dian)可靠性和電(dian)(dian)(dian)池的使用壽命。

蓄(xu)(xu)電(dian)池劣化過(guo)程(cheng)，內(nei)部(bu)不斷地發生(sheng)化學反應(ying)，這(zhe)個過(guo)程(cheng)中也伴隨(sui)著內(nei)阻的不斷變化。蓄(xu)(xu)電(dian)池化成(cheng)、充(chong)電(dian)以及擱置過(guo)程(cheng)都(dou)有氣體發生(sheng)，氫氣與氧氣的析出(chu)對電(dian)池性能(neng)有很(hen)大影響，起破壞作用。

1、正極板(ban)常見(jian)弊病

鉛酸(suan)(suan)蓄電池(chi)(chi)的(de)壽(shou)(shou)(shou)命(ming)(ming)(ming)取決于(yu)正極(ji)(ji)板壽(shou)(shou)(shou)命(ming)(ming)(ming)，只要正極(ji)(ji)板壽(shou)(shou)(shou)命(ming)(ming)(ming)到期，就意味著蓄電池(chi)(chi)壽(shou)(shou)(shou)命(ming)(ming)(ming)徹底終止。當電池(chi)(chi)正板柵腐蝕量達到35%時，如果(guo)電池(chi)(chi)容(rong)量低于(yu)額定(ding)容(rong)量的(de)80%，便(bian)宣(xuan)告電池(chi)(chi)壽(shou)(shou)(shou)命(ming)(ming)(ming)終止。普(pu)通鉛酸(suan)(suan)蓄電池(chi)(chi)壽(shou)(shou)(shou)命(ming)(ming)(ming)與正極(ji)(ji)板柵腐蝕程度及正極(ji)(ji)板柵厚度有關。

所謂正極板柵腐蝕是指(zhi)正極在工作條件下(xia)，受鉛本身(shen)熱(re)力學不穩定(ding)性(xing)的影響，發生(sheng)陽(yang)極溶解，而使板柵轉化(hua)為多種化(hua)合物的現象。正極板柵腐蝕后(hou)，其(qi)導(dao)電(dian)性(xing)能(neng)變差，內(nei)阻增(zeng)大，導(dao)致輸出容量減少。

正極板柵(zha)鉛(qian)基與活性物之間(jian)存在電(dian)(dian)(dian)位差，并組成原(yuan)電(dian)(dian)(dian)池腐(fu)蝕體。由于電(dian)(dian)(dian)極電(dian)(dian)(dian)位高于，導電(dian)(dian)(dian)粒子電(dian)(dian)(dian)子不斷地自微電(dian)(dian)(dian)池負極向正極遷移，使鉛(qian)基腐(fu)蝕為氧化鉛(qian)。

2、負極板常見弊病

負(fu)極(ji)(ji)板硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)化(hua)：負(fu)極(ji)(ji)板放(fang)電(dian)產(chan)物硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)鉛(qian)呈較小顆粒，充電(dian)時很容易恢復(fu)為(wei)絨狀鉛(qian)，但是某些電(dian)池(chi)放(fang)電(dian)產(chan)物為(wei)難溶(rong)性(xing)大顆粒硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)鉛(qian)，并在(zai)充電(dian)時不能還原為(wei)絨狀鉛(qian)，這種負(fu)極(ji)(ji)板成為(wei)被硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)鹽(yan)化(hua)，負(fu)極(ji)(ji)板容易出(chu)現硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)鹽(yan)化(hua)原因包(bao)括，長期(qi)供電(dian)不足(zu)，高溫(wen)下長期(qi)深放(fang)電(dian)，長期(qi)放(fang)電(dian)擱置(zhi)，高型極(ji)(ji)板中(zhong)電(dian)解液濃度分層和(he)電(dian)池(chi)失水(shui)等。

負(fu)(fu)(fu)極(ji)(ji)(ji)板鈍化：低溫(wen)(wen)和大電(dian)流(liu)密度(du)下放電(dian)時，負(fu)(fu)(fu)極(ji)(ji)(ji)很(hen)容易發生鈍化。負(fu)(fu)(fu)極(ji)(ji)(ji)板鈍化原因(yin)是負(fu)(fu)(fu)極(ji)(ji)(ji)活性物質轉變為硫酸鉛(qian)(qian)(qian)的(de)晶核(he)形成(cheng)速率跟不(bu)上以極(ji)(ji)(ji)大速率進入電(dian)解(jie)液(ye)的(de)鉛(qian)(qian)(qian)離子的(de)速率，因(yin)此滯留在電(dian)極(ji)(ji)(ji)表(biao)面的(de)鉛(qian)(qian)(qian)離子呈(cheng)現很(hen)大的(de)飽和度(du)，與在常溫(wen)(wen)采用正常放電(dian)電(dian)流(liu)的(de)條件(jian)相比(bi)，形成(cheng)了數量多(duo)尺寸小許多(duo)的(de)硫酸鉛(qian)(qian)(qian)晶核(he)，這種硫酸鉛(qian)(qian)(qian)便在電(dian)極(ji)(ji)(ji)表(biao)面構(gou)成(cheng)空(kong)隙小的(de)致密層。

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

式中產物從正(zheng)板柵進入(ru)電(dian)解液，進而發(fa)生(sheng)水解生(sheng)成或(huo)離子，導致金屬銻發(fa)生(sheng)偏(pian)析，這些物質擴散(san)或(huo)電(dian)遷移達到蓄電(dian)池(chi)(chi)負極(ji)周圍，，由于電(dian)勢(shi)高(gao)可以與鉛(qian)電(dian)極(ji)組成微(wei)電(dian)池(chi)(chi)，之(zhi)后分別(bie)被還原成和(he)等物質，并(bing)沉積在負極(ji)表面，減少負極(ji)活性物質表面積。

3、電(dian)池(chi)失水

VRLA蓄電(dian)池(chi)(chi)每1Ah（10小時(shi)率）理論容量(liang)(liang)需要硫酸量(liang)(liang)為3.66g，實際上設計用量(liang)(liang)約為5.48g，由(you)于電(dian)解液(ye)總(zong)量(liang)(liang)一定，電(dian)池(chi)(chi)一旦失水過多(duo)，必將造(zao)成電(dian)池(chi)(chi)輸出(chu)容量(liang)(liang)的(de)減少(shao)。

導致(zhi)電池(chi)水損耗的因素(su)有：正極(ji)板柵腐蝕(shi)、電極(ji)自放電、浮(fu)充(chong)過(guo)程水分(fen)解、密(mi)封(feng)不嚴、充(chong)電機紋波(bo)系數過(guo)大等。

氧氣析(xi)出(chu)：正極有氧氣析(xi)出(chu)

在(zai)鉛(qian)酸(suan)蓄(xu)電池整(zheng)個壽命周期均有氧氣(qi)發生，主要是(shi)因為正(zheng)極活性物質氧化鉛(qian)與硫酸(suan)溶液(ye)直接作(zuo)用(yong)與濃(nong)差電池的作(zuo)用(yong)。

負極有氫氣析出

硫(liu)酸鉛還原為鉛，氫離(li)子還原為氫氣兩(liang)個反應同時進(jin)行，但由于(yu)兩(liang)個反應速度不同，經相(xiang)關資料與(yu)數據(ju)顯示，鉛電極要析出而要離(li)開平(ping)衡電極電位0.9V才有可能。

充滿(man)電(dian)(dian)的(de)鉛(qian)酸蓄電(dian)(dian)池在儲存期的(de)鉛(qian)酸蓄電(dian)(dian)池負極析(xi)(xi)氫(qing)過(guo)電(dian)(dian)位(wei)遠遠大(da)于(yu)析(xi)(xi)鉛(qian)過(guo)電(dian)(dian)位(wei)，但在充電(dian)(dian)末(mo)期，由于(yu)負極的(de)平衡電(dian)(dian)極電(dian)(dian)位(wei)向負方向增(zeng)值，離析(xi)(xi)氫(qing)電(dian)(dian)位(wei)很近，甚至(zhi)達到析(xi)(xi)氫(qing)過(guo)電(dian)(dian)位(wei)，因(yin)而析(xi)(xi)氫(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(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)時的(de)狀態，電(dian)(dian)(dian)池充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)過程(cheng)一(yi)部分電(dian)(dian)(dian)流由于電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)，一(yi)部分用于氧(yang)(yang)(yang)(yang)氣(qi)發生(sheng)，他們是平行反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)。正(zheng)極(ji)(ji)(ji)在(zai)充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)初(chu)期(qi)氧(yang)(yang)(yang)(yang)氣(qi)發生(sheng)很慢，這(zhe)是因為(wei)氧(yang)(yang)(yang)(yang)氣(qi)在(zai)正(zheng)極(ji)(ji)(ji)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鉛表面生(sheng)成，而正(zheng)極(ji)(ji)(ji)充(chong)(chong)(chong)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)既(ji)要(yao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鉛作為(wei)導電(dian)(dian)(dian)物(wu)(wu)質，又要(yao)其作為(wei)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)物(wu)(wu)質，硫酸(suan)鉛也是反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)物(wu)(wu)，故在(zai)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鉛與硫酸(suan)鉛交界面上反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)。充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)末(mo)期(qi)，氧(yang)(yang)(yang)(yang)氣(qi)發生(sheng)由于正(zheng)極(ji)(ji)(ji)活性(xing)物(wu)(wu)質深(shen)處(chu)與外表附近(jin)H+離子濃度嚴重不均(jun)勻產生(sheng)濃差電(dian)(dian)(dian)池，加速析氧(yang)(yang)(yang)(yang)過程(cheng)。

4、熱(re)失(shi)控(kong)

蓄電池熱失控采用貧液式(shi)設(she)計的VRLA蓄(xu)電池(chi)，為了使蓄(xu)電池(chi)內部無流動的電解液而(er)實施(shi)緊裝配方式(shi)，造(zao)成散熱的困難，致使充電過程中VRLA蓄(xu)電池(chi)產(chan)生(sheng)的熱量多(duo)于富液式(shi)電池(chi)。

當(dang)電(dian)(dian)池(chi)(chi)處于(yu)充電(dian)(dian)狀態(tai)，電(dian)(dian)池(chi)(chi)溫度發生一種累積性(xing)的(de)增強作用，當(dang)增溫過(guo)程的(de)熱量積累到(dao)一定程度，電(dian)(dian)池(chi)(chi)端電(dian)(dian)壓突然(ran)出現降低，迫使電(dian)(dian)流驟(zou)然(ran)增大而(er)損壞蓄(xu)電(dian)(dian)池(chi)(chi)現象稱為熱失控。

5、貧液式電池早(zao)期容量損(sun)失

早期(qi)(qi)容量(liang)損(sun)失是(shi)指VRLA蓄電池(chi)在初(chu)始運行的(de)數月(yue)或(huo)1~2年(nian)后，其(qi)電性能迅速變差，而(er)引起容量(liang)下降。造成電池(chi)早期(qi)(qi)失效(xiao)(xiao)有多方面復雜綜合(he)因素，多發生在貧液式(shi)電池(chi)，不少學者(zhe)通過實驗(yan)調研提出(chu)各(ge)種論點(dian)，包(bao)括電池(chi)內水的(de)損(sun)耗、無銻效(xiao)(xiao)應、正極活性物(wu)質與(yu)隔板中酸脫離等(deng)。

那(nei)么，蓄電池(chi)失(shi)效過程是綜合的(de)、復雜的(de)，如何(he)能夠可靠地判斷出蓄電池(chi)是否(fou)要失(shi)效，并(bing)提前做好電池(chi)運維工作呢？

通過電池(chi)(chi)(chi)失效(xiao)原因分析，并(bing)結合我們(men)前面提(ti)到的(de)(de)蓄(xu)電池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)內(nei)(nei)阻(zu)產生(sheng)的(de)(de)原因。當電池(chi)(chi)(chi)內(nei)(nei)部水(shui)減少(shao)的(de)(de)過程中，電解質(zhi)濃度上升，加快板柵腐(fu)蝕，并(bing)且電池(chi)(chi)(chi)內(nei)(nei)部的(de)(de)化學反應受到影響，電池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)歐(ou)(ou)姆(mu)內(nei)(nei)阻(zu)也會發(fa)生(sheng)變(bian)化。蓄(xu)電池(chi)(chi)(chi)負極酸化的(de)(de)變(bian)化過程，會導致電池(chi)(chi)(chi)內(nei)(nei)參與化學反應的(de)(de)活性物質(zhi)減少(shao)，蓄(xu)電池(chi)(chi)(chi)歐(ou)(ou)姆(mu)內(nei)(nei)阻(zu)發(fa)生(sheng)變(bian)化。

蓄(xu)電(dian)池(chi)(chi)正(zheng)極(ji)板(ban)柵的(de)腐蝕，不僅會(hui)加(jia)大正(zheng)極(ji)板(ban)柵的(de)電(dian)阻，而且使板(ban)柵增厚，從(cong)而同涂膏失去了(le)電(dian)接觸，這一(yi)過(guo)程同樣會(hui)導致蓄(xu)電(dian)池(chi)(chi)內(nei)(nei)(nei)部結構變(bian)化(hua)(hua)，從(cong)而導致蓄(xu)電(dian)池(chi)(chi)內(nei)(nei)(nei)阻變(bian)化(hua)(hua)。同樣的(de)，電(dian)池(chi)(chi)內(nei)(nei)(nei)部熱(re)失控過(guo)程，會(hui)引起內(nei)(nei)(nei)部化(hua)(hua)學反應的(de)變(bian)化(hua)(hua)，同時(shi)偏離比較大的(de)溫度，對電(dian)池(chi)(chi)內(nei)(nei)(nei)部結構造成不可(ke)逆的(de)損傷(shang)，這些過(guo)程都(dou)會(hui)引起內(nei)(nei)(nei)阻的(de)變(bian)化(hua)(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變化是(shi)非(fei)常重要的(de)，是(shi)判(pan)斷電(dian)池(chi)失(shi)效(xiao)的(de)有效(xiao)手段。但同時由于(yu)電(dian)池(chi)內(nei)阻阻值量(liang)級很小，在電(dian)池(chi)失(shi)效(xiao)過程中，內(nei)阻的(de)變化量(liang)也是(shi)非(fei)常小的(de)， 所以(yi)，內(nei)阻測(ce)量(liang)技(ji)術、內(nei)阻測(ce)量(liang)精度(du)與(yu)一致(zhi)性也是(shi)非(fei)常重要的(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，從而滿足用戶的(de)個性化(hua)定(ding)制(zhi)需(xu)求(qiu)。如果貴公司想定(ding)制(zhi)蓄電池監測接入(ru)方案，歡迎點擊客服或電話咨(zi)詢。