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鉛酸蓄電池損壞之熱失控
鉛酸蓄電池在充入電量達到70%以后,鉛酸蓄電池的極化電壓相對比較高,充電的副反應開始逐步增加,電解水開始了。在充電的單格電壓達到2.35V以后,首先正極板析氧,在達到2.42V以后,負極板開始析氫。這時候充電的電能轉變為化學能減少,轉變為電解水的能量增加。充電過程的是否析氣取決于充電電壓,析氣量取決于達到析氣電壓以后的充電電流。所以,在充電過程中,充電電壓在進入恒壓以后,電壓開始接近于最高,充電電流也保持限流值,這時候析氣量最大。
在進入恒壓以后,充電電流應該逐步下降,析氣量也應該逐步下降。充電本身是放熱反應,一般鉛酸蓄電池的熱設計是可以控制溫升的。在鉛酸蓄電池大量析氣以后,氧氣在負極板復合為水,發熱量遠遠大于充電時的發熱。密封鉛酸蓄電池希望負極板具有良好的氧循環能力,但是,氧循環會產生發熱。所以,氧循環是一把雙刃劍,好處是減少了水損失,壞處是電池會發熱。
一、在恒壓充電的條件下,氧循環電流也參與了充電電流,所以充電電流下降速率放緩。而鉛酸蓄電池發熱,會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熱的作用下,一旦電流反升,又增加了發熱。這樣,充電電流一直會上升到限流值。電池發高熱,并且積累熱,一直到電池外殼發生熱軟化變形。而電池的熱變形時,內部氣壓高,所以呈現電池時鼓脹的。這就是電池熱失控而損壞電池。鉛酸蓄電池一旦出現嚴重鼓脹,漏酸和漏氣的問題也出現了,鉛酸蓄電池會出現急性失效。
二、誘發電池鼓脹的原因有很多。如果充電電壓高,析氣量大,會產生熱失控。如果某一組電池或者某一個單格電池發生嚴重落后,而充電的恒壓值不變,其他的單格電池也會出現充電電壓相對過高,也會產生熱失控問題。為降低電池的熱失控機率,很多充電器廠家將恒壓值降低至43伏,這也必然導致欠充。導致鉛酸蓄電池充電發熱的另一個原因就是硫化,硫化直接導致電池內阻增加,這就進一步造成鉛酸蓄電池充電發熱,發熱又使氧循環電流上升,所以硫化嚴重的電池,熱失控發生的機率很大。從解剖電動自行車鉛酸蓄電池的失效模式證明,90%的失效電池同時伴有嚴重失水現象。
三、膠體電池失水少于普通電池,所以其壽命應該長于普通電池。膠體電池內部自放電在貯存期間不比普通的電池大,這可以通過貯存以后容量下降比對可以證明。在同樣的鉛酸蓄電池內壓條件下,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,失水少是其優點,但是析氣失水少,開閥少,帶走電池內部的熱量就少,所以電池內部溫升就高于普通電池。而電池內部溫升高,自放電也大,產生的熱量就更高。因此在夏季環境溫度較高的條件下,由于析氣電平的下降,析氣量最近,同時溫升也高。這樣膠體鉛酸蓄電池進入熱失控的概率就大得多了。
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