免維護(hù)鉛酸蓄電池常見故障分析

1、免維護(hù)鉛酸蓄電池 常見故障分析在鉛酸蓄電池 的檢測(cè)過(guò)程中， 常常會(huì)遇到鉛蓄電池出現(xiàn)故障和異常數(shù)據(jù)而使檢測(cè)無(wú)法進(jìn)行或 使試驗(yàn)提前終止。因此，掌握故障分析對(duì)檢測(cè)工作是很重要的。一、故障現(xiàn)象及原因 反極的現(xiàn)象及原因 鉛酸蓄電池 的反極系指蓄電池的正負(fù)極發(fā)生了改變， 反極現(xiàn)象反映在兩個(gè)方面， 一是由于鉛 蓄電池在裝配組裝時(shí)某單格電池極群組接反或整個(gè)電池極群組接反。 這種情況下會(huì)出現(xiàn)鉛蓄 電池灌完酸用電壓表測(cè)量端電壓時(shí)其端電壓值小于各單體蓄電池額定電壓之和的現(xiàn)象或出 現(xiàn)端電壓為負(fù)的現(xiàn)象。 另一方面是鉛蓄電池在容量放電時(shí)在多個(gè)串聯(lián)使用中， 由于某個(gè)蓄電 池（或某單體蓄電池 ）容量較低或完全喪失容量。在放電

2、時(shí)這個(gè)電池很快被放完電被其它電池 進(jìn)行反充電，使原來(lái)的負(fù)極變成正極，原來(lái)的正極變成負(fù)極，端電壓出現(xiàn)負(fù)值的現(xiàn)象。對(duì)于前一種反極故障，在測(cè)量蓄電池端電壓時(shí)（多個(gè)單體電池組成的蓄電池 ）都可發(fā)現(xiàn)，若有一個(gè)單體電池反極，不僅失去該電池的 2 V 電壓，而且還要增加 2 V 反電壓，端電壓要降低 4V 左右。例如，對(duì)于額定電壓為 12 V 的電池，如測(cè)量其端電壓為 8 V 左右，說(shuō)明有 1 個(gè)單 格電池反極。如測(cè)量其端電壓為 4 V 左右說(shuō)明有 2 個(gè)單格反極，如測(cè)量其端電壓為 4 V 左 右說(shuō)明有 4個(gè)單格反極，如測(cè)量其端電壓為 -12 V 說(shuō)明 6 個(gè)單格均反極。對(duì)于后一種反極故障，其端電壓值 （負(fù)

3、值 ）隨放電情況而不同。一般在檢測(cè)時(shí)，對(duì)于這種情況要及時(shí)將蓄電池從放電線路中摘除下來(lái)，以免對(duì)蓄電池有所損壞。 短路現(xiàn)象及原因 鉛酸蓄電池 的短路系指鉛蓄電池部正負(fù)極群相連。 鉛蓄電池短路現(xiàn)象主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方 面：a. 開路電壓低，閉路電壓 （放電 ）很快達(dá)到終止電壓。b. 大電流放電時(shí)，端電壓迅速下降到零。c. 開路時(shí)，電解液密度很低，在低溫環(huán)境中電解液會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。d. 充電時(shí)，電壓上升很慢，始終保持低值 （有時(shí)降為零 ）。e. 充電時(shí)，電解液溫度上升很高很快。f. 充電時(shí)，電解液密度上升很慢或幾乎無(wú)變化。g. 充電時(shí)不冒氣泡或冒氣出現(xiàn)很晚。造成鉛酸蓄電池部短路的原因主要有以下幾個(gè)方面

4、：a. 隔板質(zhì)量不好或缺損，使極板活性物質(zhì)穿過(guò)，致使正、負(fù)極板虛接觸或直接接觸。b. 隔板竄位致使正負(fù)極板相連。c. 極板上活性物質(zhì)膨脹脫落，因脫落的活性物質(zhì)沉積過(guò)多，致使正、負(fù)極板下部邊緣或側(cè) 面邊緣與沉積物相互接觸而造成正負(fù)極板相連。d. 導(dǎo)電物體落入電池造成正、負(fù)極板相連。e. 焊接極群時(shí)形成的“鉛流”未除盡，或裝配時(shí)有“鉛豆”在正負(fù)極板間存在，在充放電過(guò)程中 損壞隔板造成正負(fù)極板相連。 極板硫酸化現(xiàn)象及原因極板硫酸化系指在極板上生成白色堅(jiān)硬的硫酸鉛結(jié)晶， 充電時(shí)又非常難于轉(zhuǎn)化為活性物質(zhì)的 硫酸鉛。鉛酸蓄電池極板硫酸化后主要有以下幾種現(xiàn)象：a. 鉛蓄電池在充電過(guò)程中電壓上升的很快，其初期

5、和終期電壓過(guò)高，終期充電電壓可達(dá) 2.90V/單格左右。b. 在放電過(guò)程中，電壓降低很快，即過(guò)早的降至終止電壓，所以其容量比其它電池顯著降 低。c. 充電時(shí)，電解液溫度上升的快，易超過(guò)45 。d. 充電時(shí)，電解液密度低于正常值，且充電時(shí)過(guò)早地發(fā)生氣泡。e. 電池解剖時(shí)可發(fā)現(xiàn)極板的顏色和狀態(tài)不正常。 正極板呈淺褐色 （正常為深褐色 ），極板表面 有白色硫酸鉛斑點(diǎn)， 負(fù)極板呈灰白色 （ 正常為灰色 ）極板表面粗糙， 觸摸時(shí)如同有砂粒的感覺， 并且極板發(fā)硬。f. 嚴(yán)重的硫酸鹽化， 極板形成的硫酸鉛白色結(jié)晶體粗大， 在一般情況下不能復(fù)原成活性物質(zhì)。 造成極板硫酸化主要有以下幾方面的原因。a. 鉛蓄電池

6、初充電不足或初充電中斷時(shí)間較長(zhǎng)。b. 鉛蓄電池長(zhǎng)期充電不足。c. 放電后未能及時(shí)充電。d. 經(jīng)常過(guò)量放電或小電流深放電。e. 電解液密度過(guò)高或者溫度過(guò)高，硫酸鉛將深入形成不易恢復(fù)。f. 鉛蓄電池?cái)R置時(shí)間較長(zhǎng)，長(zhǎng)期不使用而未定期充電。g. 部短路局部作用或電池表面水多造成漏電。h. 電解液不純，自放電大。j. 電池部電解液面低，使極板裸露部分硫酸化。鉛蓄電池在正常使用的情況下，正、負(fù)極板上的活性物質(zhì) (Pb02 和 Pb)大部分轉(zhuǎn)變?yōu)樾×＞?狀的硫酸鉛， 這些松軟小粒晶狀的硫酸鉛是均勻地分布在多孔性的活性物質(zhì)上， 在充電時(shí)很 容易和電解液接觸起作用恢復(fù)為原來(lái)的物質(zhì) PbO2 和 Pb。如果在使用

7、中由于上述的使用不當(dāng)?shù)闹T原因， 極板上的活 性物質(zhì)會(huì)逐漸形成結(jié)晶粒粗大的 硫酸鉛，這些粗而硬的硫酸鉛晶體體積大，導(dǎo)電性差，因而會(huì)堵塞極板活性物質(zhì)的細(xì)孔，阻 礙了電解液的滲透和擴(kuò)散作用， 增加了電池的電阻，同時(shí)，在充電時(shí)，這種粗而硬的硫酸鉛 不如軟小晶粒的硫酸鉛容易轉(zhuǎn)化為PbO2 和 Pb。若歷時(shí)過(guò)久，這些粗而硬的硫酸鉛就會(huì)失去可逆作用，結(jié)果使極板的有效物質(zhì)減少放電容量降低，使用壽命縮短。 極板彎曲和腐蝕斷裂極板彎曲多發(fā)生于正極板， 而負(fù)極板很少發(fā)生， 有的負(fù)極板彎曲則是由于正極板彎曲過(guò)甚而 迫使負(fù)極板亦隨之彎曲所致。極板的斷裂多發(fā)生于使用壽命過(guò)程中，由于板柵腐蝕，強(qiáng)度變小， 造成極板斷裂， 尤

8、其正極 板柵表現(xiàn)更為嚴(yán)重，造成極板彎曲主要原因有以下幾個(gè)方面：a. 極板活性物質(zhì)在制造過(guò)程中因形成或涂膏分布不均勻，因此，在充放電時(shí)極板各部分所起 的電化作用強(qiáng)弱不均勻， 致使極板上活性物質(zhì)體積的膨脹和收縮不一致而引起彎曲， 有的造 成開裂。b. 過(guò)量充電或過(guò)量放電，增加了層活性物質(zhì)的膨脹和收縮，恢復(fù)過(guò)程不一致，造成極板的 彎曲。c. 大電流放電或高溫放電時(shí)，極板活性物質(zhì)反應(yīng)較激烈，容易造成化學(xué)反應(yīng)不均勻而引起極 板彎曲。d. 蓄電池中含有雜質(zhì)，在引起局部作用時(shí)，僅有小部分活 性物質(zhì)變成硫酸鉛，致使整個(gè) 極板的活性物質(zhì)體積變化不一致，造成彎曲。造成正極板腐蝕斷裂主要有以下幾方面原因：a. 制造

9、板柵合金工藝有問題，引起極板在充放電過(guò)程中不耐腐而斷裂。b. 充電時(shí)， 正極板柵處于陽(yáng)極極化的條件下， 經(jīng)常過(guò)量充電是正極板腐蝕斷裂的主要原因。c. 電解液密度過(guò)高，溫度過(guò)高，正極板氧化腐蝕加劇。d. 鉛蓄電池的電解液中，含有正極板柵有腐蝕作用的酸類或其它有機(jī)物鹽類，都會(huì)逐漸腐 蝕正極板柵。 這些對(duì)正極板柵有害的酸類、 鹽類可能來(lái)自硫酸蒸餾水中， 也可能從隔板或其 它部件里浸出，因此，在充放電循環(huán)中，極板或正極扳柵不斷地，被腐蝕。e. 正極板受腐蝕的過(guò)程，也就是氧化膜生成的過(guò)程，因此板柵的線性尺寸有所增加，這就 造成了板柵的變形或膨脹。正極板柵腐蝕和變形的特征：a. 電解液混濁，極板呈腐爛狀。

10、b. 正極板活性物質(zhì)，由于板柵受到腐蝕而失去了應(yīng)有的強(qiáng)度和凝固性，造成脫落，這種脫 落往往是呈塊粒狀。c. 由于正極板柵的腐蝕，引起活性物質(zhì)脫落，這不僅破壞了活性物質(zhì)的細(xì)孔組織，而且有 效物質(zhì)的數(shù)量也逐漸減少。這必然造成電池的容量下降，循環(huán)壽命縮短。正極板柵腐蝕機(jī)理：a. 二氧化鉛表面析出氧腐蝕：當(dāng)陽(yáng)極充電時(shí)，正極析出氧，這些氧以“超化學(xué)當(dāng)量的原子” 的形式進(jìn)入二氧化鉛的晶格中， 并透過(guò)氧化物層擴(kuò)散到金屬表面， 把金屬氧化。 氧化金屬是 決定鉛的正極腐蝕速度的基本過(guò)程， 溫度升高極化加強(qiáng)， 引起氧擴(kuò)散速度增加， 腐蝕速度加 快。b. 催化腐蝕：二氧化鉛在正極析出氧的反應(yīng)中是一種催化劑。氧在析出

11、時(shí)，是以中間產(chǎn)物 自由基的形式出現(xiàn)。例如： OH 、O、H2SO4 等，這些中間產(chǎn)物在二氧化鉛表面復(fù)合，引起 二氧化鉛膜松散，因而使膜下的金屬溶解，引起腐蝕。c. 鉛 二氧化鉛固相反應(yīng)腐蝕：板柵合金中的鉛與活性物質(zhì)二氧化鉛之間有接觸電位差，這個(gè)電位差是電子從鉛向二氧化鉛遷移的原因，所以產(chǎn)生腐蝕。d. 二氧化鉛中有兩種結(jié)晶，即 -Pb02 和-Pb02 與板柵直接接觸的那一層大半是 -Pb02 外層大部分是 -Pb02 ，而陽(yáng)極腐蝕的基本產(chǎn)物是 -Pb02 。e. 正極板在陽(yáng)極極化時(shí)腐蝕，基本上是沿著晶粒邊界進(jìn)行的由于在合金每一小晶粒的外 層都有另一固溶體的外層，于是在晶粒之間形成了組份與晶粒本

12、身不同的夾層晶間夾 層，合金腐蝕發(fā)生在夾層里。 活性物質(zhì)脫落 鉛蓄電池在充放電過(guò)程中， 極板的活性物質(zhì)漸漸因損壞而脫落， 這種現(xiàn)象主要發(fā)生在循環(huán)充 放電未期， 主要特征是在電解液中有沉淀物， 電池容量下降。 活性物質(zhì)的脫落，如果是電池 的使用壽命接近終止時(shí)， 活性物質(zhì)的脫落已是正?，F(xiàn)象， 但是在下列情況時(shí)， 同樣造成極板 的活性物質(zhì)脫落。a. 負(fù)極板由于添加劑比例不當(dāng)，在充放電過(guò)程中引起活性物質(zhì)膨脹脫落。b. 充放電電流大或過(guò)量充放電，長(zhǎng)期過(guò)放電。c. 充電時(shí)電解液溫度、密度過(guò)高。d. 放電時(shí)外電路發(fā)生短路。e. 電解液不純。f. 極板硫酸化或板柵腐蝕斷裂。 容量降低鉛蓄電池放電時(shí)達(dá)不到額定容

13、量或在充放電過(guò)程中容量降低一般有以下幾種原因：a. 極群局部短路。b. 電池串聯(lián)焊接部位有虛假焊存在。故初期容量尚可，隨著充放電過(guò)程，假焊部位產(chǎn)生氧 化膜雖可導(dǎo)電，但效果不佳。c. 板柵腐蝕極板斷裂，活性物質(zhì)脫落。d. 極板硫酸化。e. 容量放電時(shí)電流偏大，電解液密度偏低或電解液液面高度不夠。f. 充放電設(shè)備、測(cè)量?jī)x表超差或出現(xiàn)故障。g. 放電時(shí)，電解液溫度過(guò)低。 電壓異常鉛蓄電池在充放電過(guò)程中電壓異常特征有以下幾個(gè)方面：a. 開路電壓低或充放電時(shí)電壓均低。b. 放電時(shí)電壓迅速下降到終止電壓停止放電后很快恢復(fù)較高的電壓。c. 充電時(shí)電壓上升很快很高，停止充電時(shí)，電壓下降的過(guò)低過(guò)快。d. 放電時(shí)

14、電壓出現(xiàn)負(fù)值。e. 充電時(shí)電壓上升且電壓偏低。造成電壓異常現(xiàn)象一般有以下幾方面原因：a. 部短路、反極。b. 極板硫酸化。c. 極板腐蝕斷裂，活性物質(zhì)脫落。d. 電解液密度低或高。e. 測(cè)量?jī)x器儀表超差或故障。f. 連接處接觸不良。g. 負(fù)極板收縮純化。h. 過(guò)量放電。j. 充電不足。l. 自放電大。 起動(dòng)性能差鉛蓄電池起動(dòng)性能差是指在大電流放電時(shí)達(dá)不到規(guī)定的要求值。一般由以下幾方面原因造 成：致使起a. 蓄電池連接條 （壁焊處 ）及端柱與極柱聯(lián)接處， 匯流排與極板連接處出現(xiàn)虛焊假焊， 動(dòng)性能不佳或無(wú)法起動(dòng)。b. 電解液密度低，阻大，隔板阻大。c. 正極板彎曲及極板硫酸化。d. 放電設(shè)備與蓄電

15、池連接接觸電阻大。e. 極群短路，極板連電。f. 活性物質(zhì)脫落。g. 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝配方有問題。h. 放電電流過(guò)大。j. 環(huán)境溫度過(guò)低。 循環(huán)壽命短鉛蓄電池壽命提前終止的原因一般有以下幾個(gè)方面：a. 正極板腐蝕、負(fù)極板膨脹。b. 極群短路，極板連電。c. 隔板損壞或竄位及隔板不耐腐。d. 合金不耐腐。e. 充放電循環(huán)比例不當(dāng)。f. 電解液密度、溫度過(guò)高或過(guò)低，液面高度不夠。g. 虛焊假焊，極板脫落。h. 極板硫酸化。j. 充放電電流過(guò)大。二、解剖與分析其步驟如當(dāng)鉛蓄電池試驗(yàn)終了后或蓄電池出現(xiàn)故障而無(wú)法排除時(shí)， 需要解剖電池觀察分析， 下： 外觀檢查：檢查蓄電池槽有無(wú)破損及裂紋。 測(cè)量電解液密度

16、值，電池端電壓及每個(gè)單格電池電壓情況。 檢查蓄電池端柱及連接條情況。三、解剖觀察 橡膠殼蓄電池放入較高溫度環(huán)境中待其封口劑軟化以后，用小刀將封口劑剔出，用鐵鋸 將連接條鋸斷，用鐵勾將每個(gè)極群組拉出，放入鐵盤。 塑殼電池用鐵鋸沿槽蓋熱封處將蓄電池鋸開，在觀察壁焊連接處有無(wú)虛焊假焊及斷裂情 況以及極柱與端柱連接情況后，用鐵鋸將壁焊處鋸開，將每個(gè)極群組抽出，放入鐵盤。 觀察極群狀況，是否有隔板缺少，匯流排有無(wú)斷裂，匯流排與極板極耳處的連接情況， 有無(wú)掉片及虛焊假焊現(xiàn)象。 觀察極柱與匯流排， 極柱與端柱的連接情況有無(wú)斷裂， 現(xiàn)象，觀察極群是否有異物存在。 觀察極群側(cè)面，底部有無(wú)短路連電現(xiàn)象及隔板在極群中位置及隔板邊緣有無(wú)破損現(xiàn)象。 觀察蓄電池槽電解液狀況，活性物質(zhì)沉積狀況，槽有無(wú)異物情況以及電池槽中間隔板是 否有開裂、破損、單格間溝通等。 完成上述觀察后，用鐵鋸鋸開極板與匯流排連接處，逐片檢查正極板、負(fù)極板及隔板狀 況。 觀察正