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鉛酸蓄電池?fù)p壞之熱失控
鉛酸蓄電池在充入電量達(dá)到70%以后,鉛酸蓄電池的極化電壓相對(duì)比較高,充電的副反應(yīng)開始逐步增加,電解水開始了。在充電的單格電壓達(dá)到2.35V以后,首先正極板析氧,在達(dá)到2.42V以后,負(fù)極板開始析氫。這時(shí)候充電的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能減少,轉(zhuǎn)變?yōu)殡娊馑哪芰吭黾?。充電過(guò)程的是否析氣取決于充電電壓,析氣量取決于達(dá)到析氣電壓以后的充電電流。所以,在充電過(guò)程中,充電電壓在進(jìn)入恒壓以后,電壓開始接近于最高,充電電流也保持限流值,這時(shí)候析氣量最大。
在進(jìn)入恒壓以后,充電電流應(yīng)該逐步下降,析氣量也應(yīng)該逐步下降。充電本身是放熱反應(yīng),一般鉛酸蓄電池的熱設(shè)計(jì)是可以控制溫升的。在鉛酸蓄電池大量析氣以后,氧氣在負(fù)極板復(fù)合為水,發(fā)熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于充電時(shí)的發(fā)熱。密封鉛酸蓄電池希望負(fù)極板具有良好的氧循環(huán)能力,但是,氧循環(huán)會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱。所以,氧循環(huán)是一把雙刃劍,好處是減少了水損失,壞處是電池會(huì)發(fā)熱。
一、在恒壓充電的條件下,氧循環(huán)電流也參與了充電電流,所以充電電流下降速率放緩。而鉛酸蓄電池發(fā)熱,會(huì)引起充電電流下降速率更加緩慢,甚至電流反升。而充電電流在電池發(fā)熱的作用下,一旦電流反升,又增加了發(fā)熱。這樣,充電電流一直會(huì)上升到限流值。電池發(fā)高熱,并且積累熱,一直到電池外殼發(fā)生熱軟化變形。而電池的熱變形時(shí),內(nèi)部氣壓高,所以呈現(xiàn)電池時(shí)鼓脹的。這就是電池?zé)崾Э囟鴵p壞電池。鉛酸蓄電池一旦出現(xiàn)嚴(yán)重鼓脹,漏酸和漏氣的問(wèn)題也出現(xiàn)了,鉛酸蓄電池會(huì)出現(xiàn)急性失效。
二、誘發(fā)電池鼓脹的原因有很多。如果充電電壓高,析氣量大,會(huì)產(chǎn)生熱失控。如果某一組電池或者某一個(gè)單格電池發(fā)生嚴(yán)重落后,而充電的恒壓值不變,其他的單格電池也會(huì)出現(xiàn)充電電壓相對(duì)過(guò)高,也會(huì)產(chǎn)生熱失控問(wèn)題。為降低電池的熱失控機(jī)率,很多充電器廠家將恒壓值降低至43伏,這也必然導(dǎo)致欠充。導(dǎo)致鉛酸蓄電池充電發(fā)熱的另一個(gè)原因就是硫化,硫化直接導(dǎo)致電池內(nèi)阻增加,這就進(jìn)一步造成鉛酸蓄電池充電發(fā)熱,發(fā)熱又使氧循環(huán)電流上升,所以硫化嚴(yán)重的電池,熱失控發(fā)生的機(jī)率很大。從解剖電動(dòng)自行車鉛酸蓄電池的失效模式證明,90%的失效電池同時(shí)伴有嚴(yán)重失水現(xiàn)象。
三、膠體電池失水少于普通電池,所以其壽命應(yīng)該長(zhǎng)于普通電池。膠體電池內(nèi)部自放電在貯存期間不比普通的電池大,這可以通過(guò)貯存以后容量下降比對(duì)可以證明。在同樣的鉛酸蓄電池內(nèi)壓條件下,膠體電池析氣失水少于普通電池。而每次開閥析氣都會(huì)帶走部分熱量。膠體鉛酸蓄電池開閥少于普通鉛酸蓄電池,失水少是其優(yōu)點(diǎn),但是析氣失水少,開閥少,帶走電池內(nèi)部的熱量就少,所以電池內(nèi)部溫升就高于普通電池。而電池內(nèi)部溫升高,自放電也大,產(chǎn)生的熱量就更高。因此在夏季環(huán)境溫度較高的條件下,由于析氣電平的下降,析氣量最近,同時(shí)溫升也高。這樣膠體鉛酸蓄電池進(jìn)入熱失控的概率就大得多了。
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