鉛酸蓄電池壽命短和易損壞的主要機(jī)理
中國(guó)是鉛酸蓄電池的產(chǎn)銷大國(guó)。鉛酸蓄電池已有200多年的歷史,是一種應(yīng)用廣泛的動(dòng)力電源。具有材料易得,價(jià)格低廉,放電量大,可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。目前市場(chǎng)占有率很高,且今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)不可完全替代。
鉛酸蓄電池的設(shè)計(jì)壽命在5年左右,但在實(shí)際使用過(guò)程中,通常在6―12個(gè)月容量便逐漸下降,實(shí)際使用壽命只有一年左右。經(jīng)過(guò)剖析大量失效電池發(fā)現(xiàn),失效的狀況有以下幾種:硫化,失水,配組不平衡,軟化,短路,開(kāi)路。其中“硫化”(硫酸鉛結(jié)晶)占失效電池的90%以上,它引起蓄電池容量下降,成為蓄電池壽命終止的主要原因。
鉛酸蓄電池充放電過(guò)程是電化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程,充電時(shí)硫酸鉛形成氧化鉛,放電時(shí)氧化鉛又還原成硫酸鉛。而硫酸鉛是一種容易結(jié)晶的物質(zhì)。如果經(jīng)常充電不足,不及時(shí)充電、長(zhǎng)期過(guò)放電或者電池中電解液硫酸濃度過(guò)高、電池靜態(tài)閑置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí),會(huì)結(jié)成小晶體。這些小晶體再吸附周圍的硫酸鉛,就像滾雪球一樣形成大的惰性結(jié)晶。結(jié)晶后的硫酸鉛充電時(shí)不但不能再還原成氧化鉛,還會(huì)沉淀附著在電極板上,造成極板工作面下降,這一現(xiàn)象叫“硫化”,也就是常說(shuō)的老化。
硫酸鉛晶體是一種絕緣體,它的形成必將對(duì)蓄電池的充放電性能產(chǎn)生很大的負(fù)面影響。在負(fù)極板上形成的硫酸鉛結(jié)晶越多,蓄電池的內(nèi)阻越大,電池充放電的性能越差,蓄電池的使用壽命就越短。
另外,當(dāng)硫酸鉛結(jié)晶大量堆積時(shí),還會(huì)吸引鉛微粒形成鉛枝,正負(fù)極板間的鉛枝搭橋就造成電池的短路。如果極板表面或密封塑殼有縫隙,硫酸鉛結(jié)晶就會(huì)在這些縫隙內(nèi)堆積,并產(chǎn)生膨脹力,最終使極板斷裂脫落或外殼破裂,造成蓄電池不可修復(fù)的物理?yè)p壞。
綜上所述可以看出,導(dǎo)致鉛酸蓄電池?fù)p壞的主要機(jī)理是蓄電池本身無(wú)法避免的“硫化”,可以說(shuō)“硫化”是鉛酸蓄電池的致命殺手。如能及時(shí)有效地抑制電池極板的“硫化”現(xiàn)象,就可以大大延長(zhǎng)電池的實(shí)際使用壽命。