近(jin)幾年來(lai)，隨著經(jing)濟的(de)持續(xu)快(kuai)速發(fa)展，電(dian)(dian)力、通(tong)訊(xun)、計算機等基礎(chu)產業發(fa)展十(shi)分迅速，這些行業正處于一個高成(cheng)長(chang)時(shi)期，對蓄(xu)電(dian)(dian)池的(de)需(xu)求日益增長(chang)。想知道為什么蓄(xu)電(dian)(dian)池會出現(xian)失(shi)效現(xian)象，請聽鈺鑫電(dian)(dian)氣小編淺談蓄(xu)電(dian)(dian)池失(shi)效的(de)化學原理！

蓄電池失效模式有早期(qi)容量(liang)損失、溫度對充電的(de)(de)敏感(gan)、負(fu)極板(ban)硫(liu)酸化、正極板(ban)柵和極耳的(de)(de)腐蝕、水損耗、隔膜的(de)(de)損壞和自放電率的(de)(de)控(kong)制等。無(wu)論(lun)哪(na)一(yi)種失效模式，都關聯著供電可靠性和電池(chi)的(de)(de)使用壽(shou)命。

蓄電(dian)池(chi)(chi)劣(lie)化(hua)過(guo)程(cheng)，內部不(bu)斷地發生化(hua)學反應，這個(ge)過(guo)程(cheng)中也伴隨著內阻的不(bu)斷變化(hua)。蓄電(dian)池(chi)(chi)化(hua)成、充電(dian)以及擱(ge)置(zhi)過(guo)程(cheng)都有氣體發生，氫(qing)氣與氧(yang)氣的析出對電(dian)池(chi)(chi)性(xing)能(neng)有很大(da)影響，起破壞作用。

1、正極板常(chang)見(jian)弊(bi)病

鉛酸蓄(xu)(xu)電(dian)(dian)池(chi)(chi)的壽命取決于正(zheng)(zheng)極(ji)板(ban)(ban)壽命，只要(yao)正(zheng)(zheng)極(ji)板(ban)(ban)壽命到期，就意味著蓄(xu)(xu)電(dian)(dian)池(chi)(chi)壽命徹(che)底終止。當電(dian)(dian)池(chi)(chi)正(zheng)(zheng)板(ban)(ban)柵(zha)腐蝕量達到35%時，如果(guo)電(dian)(dian)池(chi)(chi)容量低于額定(ding)容量的80%，便宣告電(dian)(dian)池(chi)(chi)壽命終止。普(pu)通鉛酸蓄(xu)(xu)電(dian)(dian)池(chi)(chi)壽命與正(zheng)(zheng)極(ji)板(ban)(ban)柵(zha)腐蝕程度及正(zheng)(zheng)極(ji)板(ban)(ban)柵(zha)厚度有關(guan)。

所謂正極(ji)板(ban)柵腐蝕是指正極(ji)在工作條件下，受鉛本身熱力(li)學不穩定性(xing)的(de)(de)影響，發(fa)生陽極(ji)溶解，而使板(ban)柵轉化為多種化合物的(de)(de)現(xian)象。正極(ji)板(ban)柵腐蝕后，其(qi)導(dao)電(dian)性(xing)能變差，內阻(zu)增(zeng)大，導(dao)致輸出容(rong)量減少。

正(zheng)極板柵鉛基(ji)與活性物之間存在電(dian)(dian)位差，并組成原電(dian)(dian)池(chi)(chi)腐(fu)蝕體。由于電(dian)(dian)極電(dian)(dian)位高于，導電(dian)(dian)粒(li)子電(dian)(dian)子不斷(duan)地(di)自(zi)微電(dian)(dian)池(chi)(chi)負極向正(zheng)極遷移，使鉛基(ji)腐(fu)蝕為氧化鉛。

2、負極板常見弊病

負極(ji)(ji)板(ban)(ban)硫(liu)酸(suan)(suan)化(hua)：負極(ji)(ji)板(ban)(ban)放(fang)(fang)電(dian)產物硫(liu)酸(suan)(suan)鉛(qian)呈較小顆粒，充(chong)電(dian)時(shi)很(hen)容易(yi)恢復為(wei)絨狀鉛(qian)，但是(shi)某些電(dian)池放(fang)(fang)電(dian)產物為(wei)難溶性(xing)大顆粒硫(liu)酸(suan)(suan)鉛(qian)，并在充(chong)電(dian)時(shi)不(bu)能(neng)還原為(wei)絨狀鉛(qian)，這種負極(ji)(ji)板(ban)(ban)成為(wei)被硫(liu)酸(suan)(suan)鹽化(hua)，負極(ji)(ji)板(ban)(ban)容易(yi)出現硫(liu)酸(suan)(suan)鹽化(hua)原因包括，長期供電(dian)不(bu)足，高溫(wen)下長期深放(fang)(fang)電(dian)，長期放(fang)(fang)電(dian)擱置，高型極(ji)(ji)板(ban)(ban)中電(dian)解液濃度分層和電(dian)池失水等。

負(fu)(fu)極(ji)板鈍化(hua)：低溫和大(da)電(dian)(dian)(dian)流(liu)密度下放電(dian)(dian)(dian)時，負(fu)(fu)極(ji)很(hen)容(rong)易發生鈍化(hua)。負(fu)(fu)極(ji)板鈍化(hua)原因是負(fu)(fu)極(ji)活性物質(zhi)轉(zhuan)變為(wei)硫酸鉛(qian)(qian)的(de)(de)晶核形成(cheng)(cheng)速(su)率(lv)跟不上以極(ji)大(da)速(su)率(lv)進入電(dian)(dian)(dian)解液的(de)(de)鉛(qian)(qian)離(li)子的(de)(de)速(su)率(lv)，因此滯(zhi)留在電(dian)(dian)(dian)極(ji)表面(mian)的(de)(de)鉛(qian)(qian)離(li)子呈現很(hen)大(da)的(de)(de)飽和度，與在常溫采用正常放電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)(de)條(tiao)件相(xiang)比(bi)，形成(cheng)(cheng)了數(shu)量多(duo)(duo)尺寸小許多(duo)(duo)的(de)(de)硫酸鉛(qian)(qian)晶核，這種硫酸鉛(qian)(qian)便在電(dian)(dian)(dian)極(ji)表面(mian)構成(cheng)(cheng)空(kong)隙小的(de)(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(wu)從正板柵進(jin)入電(dian)(dian)(dian)解(jie)液，進(jin)而發生水解(jie)生成(cheng)或離(li)子，導致金屬銻發生偏析，這些物(wu)質(zhi)擴散或電(dian)(dian)(dian)遷移達到(dao)蓄電(dian)(dian)(dian)池負極(ji)(ji)周圍(wei)，，由(you)于(yu)電(dian)(dian)(dian)勢高可以(yi)與(yu)鉛電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)組成(cheng)微電(dian)(dian)(dian)池，之后(hou)分別被還(huan)原成(cheng)和等物(wu)質(zhi)，并沉積(ji)在(zai)負極(ji)(ji)表(biao)面，減少負極(ji)(ji)活性(xing)物(wu)質(zhi)表(biao)面積(ji)。

3、電池失水

VRLA蓄電(dian)池每1Ah（10小(xiao)時(shi)率）理(li)論容量(liang)(liang)需要(yao)硫(liu)酸量(liang)(liang)為3.66g，實際上(shang)設計用(yong)量(liang)(liang)約為5.48g，由于電(dian)解液總量(liang)(liang)一定，電(dian)池一旦(dan)失水過多，必(bi)將造成(cheng)電(dian)池輸出(chu)容量(liang)(liang)的減少。

 導致電池水(shui)損耗的(de)因素有(you)：正(zheng)極(ji)板柵腐蝕、電極(ji)自放電、浮充(chong)過程水(shui)分解、密封不嚴、充(chong)電機(ji)紋波系數(shu)過大等。

氧氣(qi)析(xi)出(chu)：正(zheng)極有氧氣(qi)析(xi)出(chu)

在(zai)鉛酸蓄電池(chi)整(zheng)個壽命(ming)周(zhou)期(qi)均有氧(yang)氣發生，主(zhu)要是因為正極活性(xing)物質氧(yang)化(hua)鉛與(yu)硫酸溶液(ye)直接作(zuo)用與(yu)濃差電池(chi)的作(zuo)用。

負極有氫氣析出

硫酸(suan)鉛(qian)還(huan)原為鉛(qian)，氫離子(zi)還(huan)原為氫氣兩個(ge)反應同(tong)時進行，但(dan)由于兩個(ge)反應速度不同(tong)，經相關資料與數據顯(xian)示，鉛(qian)電極要(yao)析(xi)出而要(yao)離開平衡電極電位0.9V才有可能。

充(chong)滿電(dian)(dian)的鉛酸(suan)蓄電(dian)(dian)池(chi)在儲存期的鉛酸(suan)蓄電(dian)(dian)池(chi)負(fu)極(ji)析(xi)(xi)(xi)氫過電(dian)(dian)位(wei)遠遠大于(yu)(yu)析(xi)(xi)(xi)鉛過電(dian)(dian)位(wei)，但(dan)在充(chong)電(dian)(dian)末期，由(you)于(yu)(yu)負(fu)極(ji)的平衡(heng)電(dian)(dian)極(ji)電(dian)(dian)位(wei)向負(fu)方向增(zeng)值(zhi)，離(li)析(xi)(xi)(xi)氫電(dian)(dian)位(wei)很近，甚至(zhi)達到析(xi)(xi)(xi)氫過電(dian)(dian)位(wei)，因而析(xi)(xi)(xi)氫。

長期開路擱置狀態，氧化鉛與硫酸溶液反應如下

電(dian)池充(chong)電(dian)時的狀態，電(dian)池充(chong)電(dian)過程一部分電(dian)流由于電(dian)極(ji)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)，一部分用于氧氣(qi)發生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)，他們是平行反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)。正(zheng)極(ji)在(zai)充(chong)電(dian)初期氧氣(qi)發生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)很慢，這是因為氧氣(qi)在(zai)正(zheng)極(ji)氧化(hua)鉛表(biao)面生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)成，而正(zheng)極(ji)充(chong)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)既(ji)要氧化(hua)鉛作(zuo)為導電(dian)物質(zhi)，又要其作(zuo)為反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)物質(zhi)，硫(liu)(liu)酸(suan)鉛也是反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)物，故(gu)在(zai)氧化(hua)鉛與硫(liu)(liu)酸(suan)鉛交界(jie)面上反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)。充(chong)電(dian)末期，氧氣(qi)發生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)由于正(zheng)極(ji)活性(xing)物質(zhi)深處與外表(biao)附近H+離子(zi)濃(nong)度嚴(yan)重不均勻產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)濃(nong)差電(dian)池，加速析(xi)氧過程。

4、熱失控

蓄電池熱失控采用(yong)貧液式設計的(de)VRLA蓄電(dian)(dian)(dian)池，為(wei)了使蓄電(dian)(dian)(dian)池內部無流動的(de)電(dian)(dian)(dian)解液而實(shi)施(shi)緊裝配(pei)方式，造成散熱(re)的(de)困難，致(zhi)使充電(dian)(dian)(dian)過程中VRLA蓄電(dian)(dian)(dian)池產生的(de)熱(re)量多于富液式電(dian)(dian)(dian)池。

當電池(chi)處于充(chong)電狀態，電池(chi)溫度(du)發生一種累積(ji)(ji)性的增(zeng)強作用(yong)，當增(zeng)溫過程的熱量積(ji)(ji)累到一定程度(du)，電池(chi)端電壓突然(ran)出(chu)現(xian)降低(di)，迫使(shi)電流驟然(ran)增(zeng)大而損壞蓄電池(chi)現(xian)象(xiang)稱(cheng)為熱失(shi)控。

5、貧液式電池早期容量(liang)損(sun)失

早期容量損(sun)(sun)失是指VRLA蓄電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)在(zai)初始運(yun)行的數月或1~2年后，其電(dian)(dian)(dian)性(xing)能(neng)迅速變差，而引起(qi)容量下降。造(zao)成電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)早期失效有多方(fang)面復雜綜(zong)合因素，多發生在(zai)貧(pin)液式(shi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)，不(bu)少(shao)學(xue)者通(tong)過實(shi)驗調研提出各種論(lun)點，包(bao)括電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)內水的損(sun)(sun)耗、無銻(ti)效應(ying)、正(zheng)極活性(xing)物質與隔板中酸脫離(li)等。

那么，蓄電池(chi)失(shi)效過程是綜合的、復雜的，如何能(neng)夠可(ke)靠地判斷出蓄電池(chi)是否要失(shi)效，并(bing)提前做好電池(chi)運(yun)維(wei)工作呢？

通過電池(chi)失效原(yuan)因分析，并結合我們(men)前面提到(dao)的(de)蓄電池(chi)的(de)內阻產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)原(yuan)因。當電池(chi)內部水減少的(de)過程中，電解質(zhi)濃度上(shang)升，加快板柵腐蝕，并且電池(chi)內部的(de)化(hua)(hua)學(xue)反應(ying)受到(dao)影響，電池(chi)的(de)歐(ou)姆(mu)(mu)內阻也(ye)會(hui)發生(sheng)(sheng)變(bian)化(hua)(hua)。蓄電池(chi)負極酸(suan)化(hua)(hua)的(de)變(bian)化(hua)(hua)過程，會(hui)導致電池(chi)內參(can)與化(hua)(hua)學(xue)反應(ying)的(de)活性(xing)物質(zhi)減少，蓄電池(chi)歐(ou)姆(mu)(mu)內阻發生(sheng)(sheng)變(bian)化(hua)(hua)。

蓄電池(chi)(chi)正極(ji)板(ban)柵的(de)(de)(de)腐蝕，不僅會加(jia)大正極(ji)板(ban)柵的(de)(de)(de)電阻，而且使(shi)板(ban)柵增厚，從而同(tong)涂膏失去(qu)了電接觸，這一過程同(tong)樣(yang)(yang)會導致蓄電池(chi)(chi)內(nei)(nei)部結構變(bian)化(hua)(hua)，從而導致蓄電池(chi)(chi)內(nei)(nei)阻變(bian)化(hua)(hua)。同(tong)樣(yang)(yang)的(de)(de)(de)，電池(chi)(chi)內(nei)(nei)部熱失控過程，會引(yin)起內(nei)(nei)部化(hua)(hua)學反(fan)應的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)，同(tong)時偏離比較大的(de)(de)(de)溫度，對電池(chi)(chi)內(nei)(nei)部結構造成不可逆的(de)(de)(de)損(sun)傷，這些(xie)過程都會引(yin)起內(nei)(nei)阻的(de)(de)(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)(shi)非(fei)常重要(yao)的(de)(de)，是(shi)(shi)判斷電池失效的(de)(de)有(you)效手段。但(dan)同時由于(yu)電池內(nei)阻阻值量級很小，在電池失效過程中(zhong)，內(nei)阻的(de)(de)變化量也是(shi)(shi)非(fei)常小的(de)(de)， 所以，內(nei)阻測(ce)量技術、內(nei)阻測(ce)量精度與一致性也是(shi)(shi)非(fei)常重要(yao)的(de)(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(cong)而(er)滿(man)足用戶的個性化定制需求(qiu)。如(ru)果貴(gui)公司(si)想定制蓄電池監測接入方(fang)案(an)，歡迎點擊客服(fu)或電話咨詢。

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