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1、第一章铅酸蓄电池的定义、结构及反应原理 1、基本定义 l 电能可由多种形式的能量变化得来,其中把化学能转换成电能的装置叫化学电池,一般简称为电池,电池有原电池和蓄电池之分. l 放电后不能用充电的方式使内部活性物质再生的叫原电池,也称一次性电池. l 放电后可以用充电的方式使内部活性物质再生,把电能储存为化学能,需要放电时再次把化学能转换为电能的电池,叫蓄电池,也称二次电池. 2、常用技术术语 l 充电:蓄电池从其他直流电源获得电能叫做充电. l 放电:蓄电池对外电路输出电能时叫做放电. l 电动势:外电路断开,即没有电流通过电池时在正负极间量得的电位差,叫电池的电动势. l 端电压:电路闭合
2、后电池正负极间的电位差叫做电池的电压或端电压 l 电池的容量:电池的容量单位为安时 l 使用寿命:蓄电池每充电、放电一次,叫做一次充放电循环,蓄电池在保持输出一定容量的情况下所能进行的充放电循环次数,叫做蓄电池的使用寿命. 二、铅酸蓄电池 1、定义 铅酸蓄电池是蓄电池的一种,主要特点是采用稀硫酸做电解液,用二氧化铅和绒状铅分别做为电池的正极和负极的一种酸性蓄电池. 2、产品型号含义: 汉语拼音字母 含义 汉语拼音字母 含义 表示电池用途的字母 Q 启动用 表示电池特征的字母 A 干荷电式 G 固定用 F 防酸式 D 电池车 FM 阀控式 N 内燃机车 W 无需维护 T 铁路客车 J 胶体电液
3、M 摩托车用 D 带液式 KS 矿灯酸性 J 激活式 JC 舰船用 Q 气密式 B 航标灯 H 湿荷式 TK 坦克 B 半密闭式 S 闪光灯 Y 液密式 例:6QA-120 表示有6个单体电池(12伏),启动用电池,装有干式荷电击板,20小时率额定容量为120安时. 第二章铅酸蓄电池使用维护 一、蓄电池的失效模式 由于极板种类、制造条件、使用方式的差异,最终导致蓄电池失效的原因也各异,归纳起来,有如下几种失效模式. 1、 正极板板栅的腐蚀变形 目前生产上使用的合金有3类,传统铅锑合金、低锑或超低锑合金、铅钙系列.上述三种合金铸成的板栅,在蓄电池的充电过程中都会被氧化成硫酸铅和二氧化铅,最后导致
4、丧失支撑活性物质的作用而使电池失效;后由于二氧化铅腐蚀层的形成,使铅合金产生应力,使板栅线性长大变形,最后使极板整体遭到破坏,活性物质与板栅接触不良而脱落或在汇流排除短路. 2、 正极活性物质脱落、软化 除板栅长大引起活性物质脱落外,随着充放电的反复进行,二氧化铅颗粒之间的组合也松弛,软化,从极板上脱落下来. 极板的制造,装配的松紧和充放电等一系列因素,都对正极活性物质的软化、脱落有影响. 3、 不可逆硫酸盐化 电池过放电、放电后长期存储、或在放电状态下存储下,极板上将在硫酸铅的溶解、重结晶作用下生成一种粗大、难于接受充电的硫酸铅结晶,此现象称为不可逆硫酸盐化.严重时电极失效,无法充电. 4、
5、 容量过早的损失 当用低锑或铅钙为板栅合金时,在蓄电池使用的初期(大约20个循环),出现容量突然下降的现象,使电池失效. 5、 锑在活性物质上的严重积累 正极板上的锑随着充放电循环,部分的被氧化成离子,随电解液到达负极并在负极活性物质上还原,由于电解液中的氢离子在锑上比在铅上更容易还原而生成氢气,因此锑积累后,电池充电时大部分电流均用于水分解,电池不能正常充电而失效. 6、 热失控 由于充电电压过高、电流过大,导致电池温度升高,最终使电池变形、开裂而失效. 7、 负极汇流排的腐蚀 一般情况下,汇流排不存在腐蚀问题,但在阀控式密封蓄电池中,当建立氧循环时,电池上部空间基本充满氧气,隔膜中的电解液
6、也可能沿极耳上爬到汇流排,汇流排的合金则会被氧化,生成硫酸铅,如果汇流排焊条合金选择不当,有杂质和缝隙,腐蚀会沿着这些缝隙加深,致使极耳与汇流排脱开,负极板失效. 8、 隔膜穿孔造成短路 个别品种的隔膜,孔径较大,使用过程中可能造成大孔,活性物质可在充放电过程中穿过大孔,造成微短路,使电池失效. 9、 蓄电池的维护 蓄电池的维护是十分重要的工作环节.不同电池类型和不同系列的电池,维护方法有所不同. 对于放电状态的铅酸蓄电池,除免维护型外,日常维护应该注意下列各点: 蓄电池必须经常保持清洁; 不要任何外来杂物落入电池内; 使用的一切工具、材料必须在干净有遮盖的地方; 必须定期的擦净蓄电池整个外部
7、的硫酸痕迹和灰尘; 各单体电池之间的接触装置以及与导线的连接都必须完全可靠; 如果蓄电池有密封盖和通气栓塞,就必须检查和清拭通气孔; 必须注意电解液面高度,不要让极板和隔板露出液面; 必须将电解液调整到正常的密度,而且只能在蓄电池充电终止时进行; 放电过程中要经常的检查各单体电池端电压和电解液密度,密切注意蓄电池的放电程度; 不允许蓄电池的放电电流超过制造厂家规定的最大限度; 电解液温度不得超过说明书的规定值,一般为 45; 充电电流不得超过制造厂的规定; 按照说明书定期进行均衡充电; 如果蓄电池长期搁置,为了避免过度的自放电和严重的硫酸盐化,应每月进行一次补充充电; 对蓄电池的维护,最好的办
8、法就是安装酸蓄电池保护器. 每月测试充电电压,电解液液面状况,防止电机输出的充电电压过高而使电解液过早的蒸发掉,导致电池性能变差. 第三章 蓄电池常见故障现象及分析处理 一、极板硫酸盐化的现象 电池极板硫化后出现哪些现象?怎样防止极板硫化? 电池极板硫化后,在电池的充电过程中和使用中都会出现异常现象. 1、充电中的异常现象 充电开始,电压升高很快,在很短时间内就产生少量气泡;在放电过程中电压降低很快,充电过程中电解液的比重增加不多,而温度则升高很快,充电终了温度很高,而电压反而降低,电解液低于正常值,电池容量显著降低. 2、使用中的异常现象 刚充足电的电池,接上负载后,放,放电电流并不大,但很
9、快就放电完了,充足电的电池,搁置很短时间就无电. 3. 极板颜色和状态不正常.正极板呈浅褐色(正常为深褐色),极板表面有白色硫酸铅斑点,负极板呈灰白色(正常为灰色),用手指触摸极板表面时感觉到有粗大颗粒的硫酸铅结晶,并且极板发硬. 防止电池极板硫化的措施一般有以下几项: 1、保持电解液液面一定高度,不使极板裸露. 2、禁止长期搁置半放电状态的电池,使用电池有季节性的地区,在不用或少用电池的季节,应将电池充足电,使电池经常保持充足电状态. 3、禁止将电池置于室外,避免电池长期充电不足. 4、暂时不用的电池,应按规定正确储存. 5、电解液比重符合要求,不得过高或过低. 3. 极板颜色和状态不正常.
10、正极板呈浅褐色(正常为深褐色),极板表面有白色硫酸铅斑点,负极板呈灰白色(正常为灰色),用手指触摸极板表面时感觉到有粗大颗粒的硫酸铅结晶,并且极板发硬. 正常蓄电池在放电后,正负极板上的活性物质,大都变为松软硫酸铅的小结晶,均匀地分布在极板中,在充电时容易恢复成原来的二氧化铅和海绵状铅,这是一种正常地硫酸化作用.通常所说的极板硫酸盐化是指不正常的状态.由于电池使用不当,长期充电不足,或半放电状态,过量放电或放电后不及时充电,内部短路,电解液密度过高,温度高,液面低使极板外露等都可以导致极板硫酸盐化.这是由于在极板上由于重结晶作用形成了粗大的硫酸铅结晶,这种结晶导电性差,体积大,会堵塞极板的微孔
11、,妨碍电解液的渗透作用,增加了电阻在充电时不易恢复,成为不可逆硫酸铅,使极板中参加电化学反应的活性物质减少,因此容量大大降低. 二、极板弯曲和断裂的原因 1. 电池在使用寿命终止后,由于板栅腐蚀、强度变小、造成极板断裂,尤其正极板表现更为严重,这属于正常的寿命终止.但由于使用维护不当,会造成极板的弯曲和加速板栅的腐蚀其原因有以下几点: a. 极板活性物质在制造过程中因涂膏不均或运输保管中受潮,蓄电池在充放电时,极板各部分所引起的电化学变化不均,使极板各部分膨胀和收缩不一致,引起弯曲和断裂. b. 大电流充放电或高温放电时,极板上活性物质反应较强烈,容易造成电化学反应不均而引起弯曲和断裂. c.
12、 电池使用后未进行充电而保存,板栅与较多的硫酸和硫酸铅接触,加速了板栅腐蚀,造成板栅筋条和极板断裂. d. 过量充电或过量放电,增加了内层活性物质的膨胀和收缩,恢复过程不一致,造成极板的弯曲和断裂. 三、活性物质过量脱落的原因 1. 将电池的极群取出,检查沉淀槽中的沉淀物,如果是活性物质少量脱落,在电池正常工作的范围内是允许的,如果大大超过正常的情况时,就要及时分析原因,并进行处理. a. 电池槽底部在短时间内集积了大量褐色沉淀,说明是自正极板上脱落,是由于充电电流过大或经常过充电造成的. b. 沉淀物为白色时,是由于经常过量放电,致使活性物质成硫酸铅沉淀,或电解液中有杂质,特别是氯过量太多而
13、形成氯化铅沉淀. c. 沉淀物形成褐、浅兰、白色互相交迭,堆积,说明了电池内进入了铁、铜等有害物质. d. 如果发现脱落物质是粘糊状的,说明电解液不纯,密度较大或电池充放电温度高,使极板腐蚀脱落.如果沉淀物成块状,说明铅膏质量工艺较差,电池装配中造成活性物质脱落. 活性物质过量脱落,一方面造成电池容量下降,另一方面容易在电池底部造成正负极板短路,使电池使用寿命及早终止. 2. 如果因为活性物质脱落,引起极板底部短路,则需要将极群抽出,取出沉淀物,清除极板短路部位,将极群装入电池,更换新的电解液,再以较小电流充电,并在充电后期调整电解液密度和液面高度,使电池恢复使用. 四、短路现象的检查和处理
14、1. 短路现象表现在:电池开路电压低,电解液密度比其它电池低,充电时不冒气或冒气出现很晚,电解液温度比其它单格电池温度高,电解液密度和充电电压上升少甚至不变.放电时容量小,电压下降快,容易发生极板硫酸盐化现象,极群取出后检查正极板从深褐色变为浅褐色,负极板从浅灰色变灰白色,而且手感发硬并有短路现象痕迹. 蓄电池内部短路的原因是,导电物体落入电池内造成正负极板短路,或是焊接装配时有“铅豆”在正负极板之间造成短路.隔板穿孔或孔径太大使极板在充放电时形成的“铅绒”穿透隔板,造成短路,要板弯曲变形而损坏隔板或活性物质脱落,沉淀在极板下缘造成短路. 2. 拧开排气栓,直接观察有无导体落入造成极板之间的短
15、路,如有则取出导电物体.对电池充电,正负极板之间不冒气泡,用温度计测量,正负极板间温度较高,此时可用薄塑料片插入,慢慢移动,清除极板间的短路物体.不能直接消除时,将发生故障的单格电池极群组取出,清理导电物体和沉淀物,检查隔板有无破损,如有则更换隔板,修复电池. 五、反极现象的检查和处理 1. 反极现象反映在两个方面,一是由于装配中单格电池极群组接反,另一方面是电池在使用中,由于某个单格电池容量降低,甚至完全丧失容量,这时这个电池不但不会放电,反而会被反充,使原来的负极变成正极,原来的正极变成负极.这种故障,从测量电池总电压时即可发现,若有一个电池逆转或称反极时,不仅失去该电池的2伏电压,而且还
16、要增加2伏反向电压,总共要降低电压4伏左右. 2. 电池灌好电解液后,首先用电压表进行测量电池端电压,对额定电压为12伏的电池,如测量电压为8伏左右,说明有1个单格电池反极,如测量电压为4伏左右,说明两个单格反极,然后分别测量各单格电池,如极性相反,说明该单格电池反极.这些在装配造成反极的电池,必须进行返工修理.因为正负极板填加剂不一样,即使继续充电将正负极板强行转换,其容量和寿命也会受到很大影响. 如果在使用中发现,故障电池的极性仍然正常,只是开路电压很低,这说明还没有真正反极,如不及时发现和排除,随着时间的增长,将会出现真正的反极.在使用中造成的电池反极,应单独进行过充电处理,待容量达到要
17、求以后,方能与其它电池一起串联使用. 六、容量降低现象的分析 蓄电池在使用中达不到额定容量的要求或容量不足,首先应该考虑电池初充电不足或使用后充电不足,检查电解液密度是否较低,充电后是否有密度上升的现象,如果密度不变,应考虑外接线路不畅通,电阻较大. 电池容量如果逐渐降低,检查极板是否有硫酸盐化现象,电解液是否混入了有害杂质,电池是否有局部短路现象.电池因使用时间较长是否有板栅腐蚀,极板断裂,活性物质过量脱落.并分别采取处理措施. 电池在使用中容量突然降低,应首先检查电池接线端是否有白色硫酸铅析出物,测量电压是否有电池反极的现象,电池内部是否有短路,是否有极板或整个极群脱落的现象. 七、电压异
18、常现象的分析 电池充好电以后,每个单格电池的电压应该在2.1伏左右. 电池使用初期电压偏低应检查充电是否完全,电解液密度是否偏低. 电池在充电时电压偏高,同时有大量气泡出现,而在放电使用时电压很快降低,此时说明极板已经硫酸盐化,应进行处理. 电池在使用中,开路电压明显降低,有时相差很多,应检查电池是否有反极,短路现象,并按照本书前面所讲的方法进行修复处理. 八、冒气异常现象的分析 电池正常使用后,充电初期电池不应该冒气,充入的电流用来完成活性物质的电化学反应,随着电化学反应的完成,电流开始电解水,正极析出氧气,负极析出氢气,最后电流完全用来电解水,在极板间出现大量的均匀气泡,在放电过程中,极板
19、活性物质变成硫酸铅和水同时输出电流. 电池使用后进行充电,在充电末期不冒气或冒气少,说明充电电流太小,或电池充电还未充足.电池在充足电后不冒气,说明电池内部有短路现象,在短路的极板之间不冒气,而未短路的极板之间冒气,这样在单格电池内便出现冒气少或冒气不均匀的现象. 电池在充电中冒气太早并且大量冒气,说明极板有硫酸盐化现象,需要进行反复充电处理. 有时电池在放置或在放电过程中冒气,说明电解液杂质较多,需要更换纯净的电解液.另外还要使电池充电后,放置1小时左右再放电,这样防止充电时残留放电时出现,同时使电池内部有个均衡过程. 九、电解液温度高现象的分析 新电池灌酸后电解液温度高是因为负极板氧化,加
20、入硫酸后由于中和反应而放热,这时应待电解液温度下到30左右再进行充电,或者用小电流进行充电. 正常充电时电解液温度高,有时超过45,这时应检查是否充电电流太大.应使电流小于0.1C20安培,或改用0.05C20安培充电,如果温度还降不下来,应考虑电池内部极板短路,或极板硫酸盐化,前者电流集中在短路部位发热升温,后者硫酸铅电阻大,电压大部分消耗在电阻上而发热,使电解液温度升高,这就需要对电池故障进行综合判断后处理. 另外在连接条焊接处部分损坏或脱离松劲,也可能引起局部发热,需要重新焊接处理. 十、电解液密度和颜色异常现象的分析 电池在充放电过程中,电解液密度应该在1.070-1.290g/cm3
21、之间变化,充电时电解液密度升高,放电时电解液密度降低.电解液密度太高,容易造成极板硫酸盐化和加速板栅腐蚀,密度太低,放电容量受到影响. 电池使用后,电解液在没有损失的情况下密度偏低,在充电中电解液密度上升少或不变,说明极板有硫酸盐化现象,需要进行消除硫酸盐化的处理. 电池充好电以后,在搁置期间,密度下降大,说明电池自放电严重,电解液中杂质较多应更换电解液. 电解液颜色、气味不正常,并有浑浊沉淀等现象,可能由于电解液不纯,电池内落入尘土或其它杂质,活性物质脱落严重造成的,这种情况需要换电解液,并冲洗电池内部.同时应注意电池充放电电流不应过大,充电时电解液温度不应该过高,防止活性物质进一步脱落.
22、十一、电池在修复过程中需要注意哪些问题 电池的修复虽然没有成为一个行业,但是电池修复工作一直是存在的.不少电池制造商对保用期以内的返退电池采取修旧利旧的发生,把通过维修的电池重新提供给用户,以提高电池的有效使用寿命,降低报废率,减少电池制造商的部分理索赔的损失.这些修复方法 1、重新配组 电池返退以后,电池制造商重新进行充放电检验,在检验中往往会发现有50%以上的电池不符合返退条件的电池.其原因也就是在串连电池组中,个别的电池落后形成整组电池功能下降而引起整组返退. 2、消除硫化 采用专门的设备,对电池进行消除硫化的处理.这里主要有2种方法,其一就是高电压大电流脉冲充电,通过负阻击穿消除硫化.
23、这种方法速度快,见效快,但是对电池的寿命影响比较大.另外的方法就是采用小电流频率高达8KHz以上,利用大结晶谐振的方法来溶解,这种方法修复比较慢,修复效果也比较好,但是,修复时间比较长,往往在120小时以上.实际测试数据表明,对于补水以后没有达到60%补充容量的电池进行除硫处理,还有约2/3的电池可以达到60%以上的容量,甚至还有35%以上的电池的容量可以达到80%以上的容量. 3、综合修复方法 如果对电池采用定期检验,及时除硫和补水,单只电池充电、重新配组.采取这些做法以后,电池的平均寿命会大大提高.定期检修的意义比较大,不要等电池由于失水和硫化的影响,损伤正极板以后再修复.这样,可以大大延
24、长电池的寿命.而一旦电池出现严重的失水和硫化以后,对正极板的损伤相对也比较大.所以,应该在对正极板损伤以前久对电池进行适当的维修.采取防患于未然的检修的方法比亡羊补牢的方法更加有效. 十二、延长汽车电瓶寿命的十大绝招 目前,车用蓄电池大多是干荷式蓄电池.其优点是添加电解液后不充电,30至40分钟之后汽车也可启动.一些车主不理解干荷式蓄电池的工作原理,不会维护,使蓄电池寿命大为缩短,正确选择和使用蓄电池可从十个方面着手. 买蓄电池时看清上面的字母,凡带有QA字母的为干荷式蓄电池. 先将电解液摇匀再向蓄电池中添加.操作时请戴手套,注意不要将电解液洒在手上或衣服上. 没有标志线的蓄电池,电解液高过极
25、板10至15毫米即可;有两条红线的蓄电池,电解液不得超过上红线. 有人认为电解液越多电量越大,这是错误的想法.汽车在高速行驶时,发电机输出电压大于蓄电池电压,开始给蓄电池充电.充电时,电解液体积膨胀,如果电解液太满会从蓄电池盖小孔中溢出.电解液导电,一旦流到蓄电池正、负两极之间,就会形成回路自放电.汽车不能启动,并使蓄电池寿命缩短.遇此情况就应用棉丝将电解液擦掉,或用开水冲洗擦净. 加电解液时不要让其他物品掉进蓄电池内.如有东西不慎掉入,千万不能用金属物质去捞,应用木棒夹出杂质;如用铁丝或铜丝去捞,金属分子会在硫酸的腐蚀下进入蓄电池形成自放电,损坏蓄电池. 定期检查蓄电池盖上的小孔是否通气.倘
26、若小孔被堵,产生的气体就排不出去,电解液膨胀时会把蓄电池外壳撑破,从而减少蓄电池的寿命. 定期检查电解液的液面高度,液面高度下降时及时添加电解液. 如果车辆长期放置不用,每隔25天应将汽车发动起来,中等转速运行20分钟左右.否则,汽车放置时间太长,将难以启动. 将蓄电池从汽车上拆下时,应先拆负极再拆正极,装时与此相反.充电时一定要把蓄电池盖拧下,不能用明火接近正在充电的蓄电池口,因为充电时蓄电池内产生的氢气很容易爆燃. 不要随便给汽车更换比原蓄电池容量大的蓄电池.因为汽车发电机的发电量是固定的.如换了容量大的蓄电池,会使新蓄电池充不足电,汽车不能顺利启动,而且蓄电池长期亏电会缩短寿命. 启动汽
27、车时每次启动时间不应超过3至5秒,再次启动间隔时间不少于15秒. 十三、蓄电池的使用注意事项 1、防止过放电 蓄电池放电到终止电压后,继续放电称为过放电.过放电会严重损害蓄电池,对蓄电池的电气性能及循环寿命极为不利. 蓄电池放电到终止电压时内阻较大,电解液浓度非常稀薄,特别是极板孔内及表面几乎处于中性,过放电时内阻有发热倾向,体积膨胀,放电电流较大时,明显发热(甚至出现发热变形),这时硫酸铅浓度特别大,存在枝晶体短路的可能性增大,况且此时硫酸铅会结晶成较大颗粒,即形成不可逆硫酸盐化,将进一步增大内阻,充电恢复能力很差,甚至无法修复. 蓄电池使用时应防止过放电,采取“欠压保护”是很有效的措施.另
28、外,由于电动车“欠压保护”是由控制器控制的,但控制器以外的其他一些设备如电压表、指示灯等耗电电器是由蓄电池直接供电的,其电源的供给一般不受控制器控制,电动车锁(开关)一旦合上就开始用电.虽然电流小,但若长时间放电(1-2周)就会出现过放电.因此,不得长时间开锁,不用时应立即关掉. 2、防止过充电 前面已经对过充电进行了阐述,过充电会加大蓄电池的水损失,会加速板栅腐蚀,活性物质软化,会增加蓄电池变形的几率.应尽量避免过充电的发生;选择充电器参数要与蓄电池良好匹配,要充分了解蓄电池在高温季节的运行状况,以及整个使用寿命期间的变化情况.使用时不要将蓄电池置于过热环境中,特别是充电时应远离热源.蓄电池
29、受热后要采取降温措施,待蓄电池温度恢复正常时方可进行充电.蓄电池的安装位置应尽可能保证良好散热,发现过热时应停止充电,应对充电器和蓄电池进行检查.蓄电池放电深度较浅时或环境温度偏高时应缩短充电时间. 3、防止短路 蓄电池在短路状态时,其短路电流可达数百安培.短路接触越牢,短路电流越大,因此所有连接部分都会产生大量热量,在薄弱环节发热量更大,会将连接处熔断,产生短路现象.蓄电池局部可能产生可爆气体(或充电时集存的可爆气体),在连接处熔断时产生火花,会引起蓄电池爆炸;若蓄电池短路时间较短或电流不是特别大时,可能不会引起连接处熔断现象,但短路仍会有过热现象,会损坏连接条周围的粘结剂,使其留下漏液等隐
30、患.因此,蓄电池绝对不能有短路产生,在安装或使用时应特别小心,所用工具应采取绝缘措施,连线时应先将电池以外的电器连好,经检查无短路,最后连上蓄电池,布线规范应良好绝缘,防止重叠受压产生破裂. 4、防止连接松动和不牢 若接触不牢,程度较轻,会发生导电不良,使其线路接触部位发热,线路损耗较大,输出电压偏低,影响电机功率,使行驶里程减少或不能正常骑行;若在接线端子部件接触不牢(绝大多数故障是在接线端与连线接头部位),端子会大量发热,影响端子与密封胶的结合,时间一长就会发生漏液“爬酸”现象.若在行驶过程或充电过程中出现接触不牢,可能产生断路,断路时会产生强烈的火花,可能点爆蓄电池内部的可爆气体(特别是
31、刚充好电的蓄电池,因电池内可爆气体较多,且蓄电池电量足,断路时火花较强烈,爆炸的可能性相当大.) 电动车在运行时要承受较为强烈的振动,因此,应对所有连接的可靠性进行考核,接插件应带“自锁”功能,防止振动和拉动时脱落,对与蓄电池接线片的连线应采取接插件,并用焊锡将其焊牢,接插件与连线应用压接方式(也可压接后再用焊锡焊一遍增加可靠性). 5、防止在阳光下暴晒 阳光下暴晒会使蓄电池温度增高,蓄电池各活性物质的活度增加,影响蓄电池使用寿命. 第四章铅酸蓄电池常见故障问题解答 一、铅酸蓄电池为什么会发生爆炸,怎样预防? 蓄电池充电到末期,两极转化为有效物质后,再继续充电,就会产生大量的氢、氧气体.H2:
32、O2以2:1的体积析出.按氢、氧气体的电化当量计,每过充电1Ah,产生0.4181L氢气和0.20907L氧气.当这种混合气体浓度在空气中占4%时,遇到明火,就会发生爆炸,轻则损坏蓄电池,重则伤人、损物.预防的办法是: 1. 控制充电量,不过充电,以减少气体析出量.充电室内,严禁明火,保持通风. 2. 充电中,接线点要牢固,避免因松动产生火花. 3. 使用中采用低压恒压充电,析气量少. 4. 预防蓄电池外壳裂痕、电解液渗漏、渗到电缆沟,引起线路短路产生火花,起火爆炸. 5. 免维护型蓄电池虽经密封处理,设排气阀,蓄电池内部蓄存一定量的氢,氧气体,一旦排气阀失效或不灵,内压过大,也会将电池凸裂,
33、甚至爆炸、起火.因此,必须保持排气阀的可靠. 二、蓄电池极板活性物质脱落是什么原因,怎样判断? 电池极板活性物质分别是二氧化铅、多孔金属铅.在长期作用中蓄电池不断充电和放电,极板活性物质进行氧化还原反应,体积发生变化,膨胀、收缩反复进行,活性物质逐渐变得松软脱落,特别是正极板更显明,应视为正常.有的蓄电池出现早期大量活性物质脱落,则是一种不正常现象.其特性是:容量下降,温升高,电解液浑浊,析气量大.造成活性物质脱落的原因有: 1. 充电电流过大,时间过长,温度过高,产生大量的氢、氧气体,过分地冲恻活性物质. 2. 经常过放电,生成大量硫酸铅,体积过分膨胀,结合力下降. 3. 电解液密度低,严寒
34、季节电解液结冰,活性物质被冰晶胀裂,失去结合力. 4. 电解液密度大,腐蚀性大,活性物质机械强度下降,以及内部短路等因素. 5. 经常过充电,活性物质过度氧化,疏松,板栅受到腐蚀,失去承载活性物质能力. 6. 经常处于高温下充电,正极活性物质形成泥浆软化,易脱落. 7. 长期大电流充电、放电,极板产生弯曲,活性物质附着能力差,易脱落. 8. 蓄电池在车辆设备上过度震动,导致脱落. 9. 杂质进入电池,碱性物质会引起负极多孔金属铅膨胀、脱落. 10. 因制造质量有问题,板栅与活性物质结合不牢,出现大量活性物质块状脱落. 判断蓄电池是否出现活性物质脱落,通过容量检测,用10h率放电,容量低于80%
35、,说明活性物质量已不足. 解剖检查极板上活性物质脱落的现状是: 1. 蓄电池底部淤积了大量沉淀物,极板表现露出板栅筋条,极板组两侧有大量的铅絮物,电解液混蚀,呈铁青色. 2. 沉淀颜色呈灰褐色,说明铁、铜杂物较多;沉淀物旦浅蓝或灰白色,说明蓄电池中电解液密度高. 3. 沉淀是糊状物,说明蓄电池出现温升过高;是块状物,则说明制造时有先天因素. 三、使用中怎样预防极板活性物质非正常性脱落? 减少蓄电池在使用中极板活性物质非正常性脱落的措施主要是: 1. 充电电流不宜过大,恒流充电时间不宜过长,只要端电压升起稳定即可.温度不宜过高,减少气体析出量,预防活性物质被冲击. 2. 不过放电,预防硫酸铅大量
36、生成,过分膨胀,失去活性物质结合力.蓄电池在使用中,要考虑到留有一定电量,不要放电过量. 3. 电解液密度不宜过低,严寒季节,密度低于1.050g/cm3易结冰,导致活性物质被冰晶胀裂. 4. 电解液密度不宜超过1.300g/cm3,密度高,加重活性物质腐蚀,出现泥浆脱落. 5. 不过充电,预防活性物质过度氧化,疏松,失去结合力. 6. 充电中温度不宜过高,超过50,正极板栅腐蚀,二氧化铅易软化脱落,新电池初充电要有降温措施. 7. 电池安装在车辆上,要有防震垫,预防过分震动,加重活性脱落. 8. 防止电池内部进入碱类或醇类物质,否则,会促使两极活性脱落. 9. 大电流起动放电(车上灯火),起
37、动电机一次不超过3-5秒,待第二次起动应间歇几秒,不要连续起动. 四、新铅酸蓄电池加入电解液后,温度升高是什么原因? 新蓄电池加电解液后,温度上升是与电池内在因素有关.普通非干荷电电池,加酸后,温升高,而干荷电电池温升不十分明显.这是因干荷电极板经过抗氧化处理,出厂电池已是处于充足电的状态,加酸后,即可带负荷使用.普通电池的极板,未经抗氧化处理,极板处于半充足电状态,相当一部分物质处于原始状态,和稀硫酸反应产生很大的热量,因而温升很高,在夏天有的高达50以上.因此,充电需要人工降温,给使用带来不便. 五、为什么说准确地掌握电解液密度是判断蓄电池蓄电状态的重要依据? 在使用过程中蓄电池电解液密度
38、高低是作为分析电池实际容量的重要依据.电解液密度随蓄电池充电程度升高而上升,随放电程度增加而降低.因为蓄电池充电,极板上的硫酸铅分解,电解液中硫酸含量增加,密度升高.蓄电池放电,两极板生成硫酸铅,电解液中硫酸含量减少,密度降低.测试证明,电解液密度每下降0.01,蓄电池耗电约5%.起动蓄电池是这样判断,其它凡是富液式蓄电池,也都是这样一个规律. 六、为什么要定期向蓄电池内补充纯水? 起动蓄电池在运行中,温度升高,充放电频繁,电解液中水分消耗大,因此,要定期给予补充纯水,弥补水耗.驾驶人员要通过检查蓄电池液面,确定是否补充水.普通蓄电池每月之内应补水一次,其它各型蓄电池要视耗水情况,定期给予补充
39、纯水.对暂不使用的电池.可延缓数月给予补水.凡给蓄电池补水后,需作必要的补充电.如果有的蓄电池出现液面下降较快,补水频繁,要检查车上的调节器限额电压调得是否过高.过高会出现过充电,水分消耗大,蒸发快,通过调整限额电压解决.如有个别电池下降快,要检查是产生微短路.此处,还要看电池槽有无裂痕,电解液是否渗漏,要按实情判后再行处理. 蓄电池正常运行,只能补水,切不可加电解液,更不能加深硫酸!如果蓄电池倾倒,损失了原有电解液时,方可补充电解液.再按原电解液密度予以补充.有时车辆发动不起来,认为存电不足,向蓄电池内加电解液,结果会使得其反,缩短蓄电池使用寿命.在使用中,无论是充电,还是放电,电解液硫酸含
40、是在内部消耗和再生,硫酸逸出量极少.电解液面下降只是水分减少,只需补充纯水就行了.如果蓄电池存电不足,发动不起车来,应卸下蓄电池进行检查和修理. 检查蓄电池液面高度的方法是用一根内径3-5mm有刻度的下扁管子插单格电池内探测,起动蓄电池液面高度规定是高出防护板10-15mm.也可用清洁的竹木细棍儿探测,不要用金属棍儿测. 七、对汽车、拖拉机用铅酸蓄电池使用保养应注意做哪些工作? 汽车、拖拉机用起动蓄电池分为普通型和干荷电两种.普通型蓄电池,需进行初充电才能装车使用.一般干荷电蓄电池,加进一定密度的电解液,急需时应待20-30秒,即可使用.使用中的保养工作是: 1. 要检查电解液密度下降情况,确
41、定是否给蓄电池作必要的补充电.同时,判断蓄电池的存电量.起动蓄电池电解液密度每降0.02,容量约减少10%.一只蓄电池电解液标准密度为1.280g/cm3,若实测密度是1.220,说明蓄电池已消耗了30%的电量,还有70%的电量. 2. 定期检查调节器调节电压是否符合标准,一般调节电压为13.8-14.4V(12V蓄电池).车辆在短途往返行驶,起动频次高,此时,调节器限额电压值应调得略高一点,长途行驶,起动次数很少,调节器限额是压可调得略低一点,避免过充电,免维护蓄电池调节电压可定在14.1V. 第五章废旧电池修复原理 相对于零电平或某一基准电平幅值为正的脉冲叫正极性脉冲,简称正脉冲,反之,则
42、为负脉冲.正负脉冲按一定占空比出现的称组合脉冲.本公司利用组合脉冲技术,设定正、负脉冲占空比及深度,使其发出组合脉冲电流对废旧电池充电,其直接效果:清除了极板中的离子云及垃圾,不断变换离子束在两极板间的发射,扩大了离子流,消除及减少了硫化,增加了电池容量,从而达到电池修复的目的. 基础知识 一. 铅酸蓄电池 铅酸蓄电池主要由正极板、负极板、电解液、容器、极柱、隔膜、可导电的物质等组成. (一) 正极板(正极活性物质) 正极板活性物质的主要成分是二氧化铅.二氧化铅有两种类型晶格,一种是Pb02 另一种是Pb02.这两种二氧化铅在正极板所起的作用不相同,Pb02 给出的容量是PbO2 的1.53倍
43、,而Pb02具有较好的机械强度,它的存在,正极板活性物质不宜软化脱落. (二)负极板(负极活性物质) 在铅酸蓄电池里,为了供负极活性物质充分与电解液发生反应,故将铅制成多孔海棉状,称为海绵铅. ( 三)电解液 硫酸是铅酸蓄电池电解液中的重要原材料之一,浓硫酸是无色透明油状液体,具有很强的吸水性和腐蚀性,与水结合后,可放出大量的热.所以在电解液配制时,千万不要把水加入浓硫酸中,而是将浓硫酸缓慢加入水中. 铅酸蓄电池电解液配制过程中,对水的要求较高,水中含杂质的多少,直接影响电池的质量.一般检验水的标准用电阻率(cm)或电导率来表示,采用电阻率测量法:用数字式万用表将档位拨至20M处,将万用表两只
44、表笔相距1厘米,测出水的电阻阻值在510M即可. (四) 隔板 隔板的主要功能是防止电池正负极板短路. 二:电池修复过程中常用的名词: 1:硫酸盐化 铅酸蓄电池在放电时,正负极板都产生一种化合物,即硫酸铅,硫酸铅是一种难溶于水,不导电的物质,在正常情况下,蓄电池在放电后形成的硫酸铅结晶比较小,充电时,在电的作用下,较容易溶解并还原成铅.如果常常充电不足、失水、过放电等.硫酸铅就会形成粗大坚硬的结晶体,就很难用一般的方法将其还原成铅,被称之为硫酸盐化,由于硫酸盐化,一方面,它可以阻挡硫酸与其他活性物质接触,另一方面,使活性物质数量减少,它可引起蓄电池容易下降,严重时会造成蓄电池寿命终止. 2:活
45、性物质的脱落 在修复废旧电池时,有些电池加水修复后,从注水孔内流出一些红褐色液体.即为脱落的活性物质. 3:电池的电压 (一) 空载电压,就是电池即不充电又无负载的情况下测量到的电池电压. (二) 负载电压,就是电池放电过程中某个时段所测量的电池电压. (三) 在线电压,就是电池在充电过程中某一时刻所测量的电压, 4:蓄电池的容量 蓄电池的容量是一般用安时来表示.放电时间(小时)与放电电流(安培)的总称,即容量=放电时间放电电流.电池的实际容量,取决于电池中活性物质的多少和活性物质的利用率.活性物质是量越多,活性物质利用率就越高,电池的容量也就越大,影响电池容量的因素很多,常见的有以下几种:
46、(1) 放电率对电池容量的影响 铅蓄电池容量随放电倍率的增大而降低,也就是说放电电流越大,计算出电池的容量就越小.比如一只10Ah的电池,用5A放电可以放2小时,即52=10 ; 那么用10A放电只能放出47.4分钟的电,合0.79小时.其容量仅为100.79=7.9安时.所以对于给定电池在不同时率下放电,将有不同的容量.我们在谈到容量时必须知道放电的时率或倍率.简单的讲就是用多大的电流放电. (2) 温度对电池容量的影响 温度对铅酸蓄电池的容量影响较大,一般随温度降底而降低. (3)终止电压对电池容量的影响 当电池放电至某一个电压值以后,产生电压急剧下降,如果长期深放电,对电池的损害相当大.
47、所以必须在某一电压值终止放电,该截止放电电压叫放电终止电压.设定放电终止电压,对延长蓄电池使用寿命意义重大.一般我们所维修的电动车电池,电摩电池的放电终止电压为每格1.75伏,也就是说一节12伏电池为6格,其放电终止电压是61.75=10.5伏. 5铅酸蓄电池的内阻 蓄电池的内阻是由蓄电池内部物质形成的电阻,蓄电池的内阻只有在充放电时才能形成.它不是常数,而是在充放电过程中随时间的变化而变化的.就单电池而言,电池的内阻很小,主要是由电解液,隔板和极板本身的电阻构成. 6铅蓄电池的短路与断路 蓄电池的断路是指:整个电池回路中断,要与断格区分开来,断格是极板部分脱离.断路是电池无电压电流,断路一般
48、是由于电池桩头与极板完全脱离,或硫酸铅严重包围极板供电流不能正常通过. 判断电池短路的方法有三种: 第一种是用电压表测量蓄电池电压,如小于11.5伏,则该电池可能短路; 第二种是给蓄电池加水后,再测量其电压,因为有些电池由于严重缺水,加水前,电压可超过12伏.但加水后,由于隔膜软化,极板吸水后膨胀,隔膜功能显现出来,开路电压反而小于11.5V; 第三种是充电时,尤其是修复后电池电压始终过不到15伏,.但要与硫酸浓度降低加以区分. 7蓄电池的自放电 自放电指的是电池在不使用或在贮存间,出现容量下降的现象.也就是说的电池在无任何负载时,由于自放电使容量损失. 三:铅酸蓄电池的工作原理 铅蓄电池充电由电能转化为化学能的过程. 蓄电池在充电过程中,或在充电终了时,电极上会伴随着水的分解反应,所以铅酸电池每次充电均会产生水的分解反应消耗水,因此定期补水维护不可避免. 四:硫酸盐化及蓄电池失效机理 随着蓄电池的使用次数增加,放电容量不断减小.一般来讲,容量低于额定容量60%.即为报废电池,需要维护或
