电池故障分析方法

1、铅酸蓄电池常见故障及原因一、故障现象及原因 1、反极的现象及原因 铅酸蓄电池的反极系指蓄电池的正负极发生了改变，反极现象反映在两个方面，一是由于铅蓄电池在装配组装时某单格电池极群组接反或整个电池极群组接反。这种情况下会出现铅酸蓄电池灌完酸用电压表测量端电压时其端电压值小于各单体蓄电池额定电压之和的现象或出现端电压为负的现象。另一方面是铅蓄电池在容量放电时在多个串联使用中，由于某个蓄电池(或某单体蓄电池)容量较低或完全丧失容量。在放电时这个电池很快被放完电被其它电池进行反充电，使原来的负极变成正极，原来的正极变成负极，端电压出现负值的现象。 对于前一种反极故障，在测量蓄电池端电压时(多个单体电池

2、组成的蓄电池)都可发现，若有一个单体电池反极，不仅失去该电池的2 V电压，而且还要增加2 V反电压，端电压要降低4V左右。例如，对于额定电压为12 V的电池，如测量其端电压为8 V左右，说明有1个单格电池反极。如测量其端电压为4 V左右说明有2个单格反极，如测量其端电压为-4 V左右说明有4个单格反极，如测量其端电压为-12 V说明6个单格均反极。 对于后一种反极故障，其端电压值(负值)随放电情况而不同。一般在检测时，对于这种情况要及时将蓄电池从放电线路中摘除下来，以免对蓄电池有所损坏。 2、短路现象及原因 铅酸蓄电池的短路是指铅酸蓄电池内部正负极群相连。铅酸蓄电池短路现象主要表现在以下几个方

3、面： (1)开路电压低，闭路电压(放电)很快达到终止电压。 (2)大电流放电时，端电压迅速下降到零。 (3)开路时，电解液密度很低，在低温环境中电解液会出现结冰现象。 (4)充电时，电压上升很慢，始终保持低值(有时降为零)。 (5)充电时，电解液温度上升很高很快。 (6)充电时，电解液密度上升很慢或几乎无变化。 (7)充电时不冒气泡或冒气出现很晚。 造成铅酸蓄电池内部短路的原因主要有以下几个方面： (1)隔板质量不好或缺损，使极板活性物质穿过，致使正、负极板虚接触或直接接触。 (2)隔板窜位致使正负极板相连。 (3)极板上活性物质膨胀脱落，因脱落的活性物质沉积过多，致使正、负极板下部边缘或侧面

4、边缘与沉积物相互接触而造成正负极板相连。 (4)导电物体落入电池内造成正、负极板相连。 (5)焊接极群时形成的“铅流”未除尽，或装配时有“铅豆”在正负极板间存在，在充放电过程中损坏隔板造成正负极板相连。 3、极板硫酸化现象及原因 极板硫酸化系是在极板上生成白色坚硬的硫酸铅结晶，充电时又非常难于转化为活性物质的硫酸铅。铅酸酸蓄电池极板硫酸化后主要有以下几种现象。 (1)铅蓄电池在充电过程中电压上升的很快，其初期和终期电压过高，终期充电电压可达2.90V单格左右。 (2)在放电过程中，电压降低很快，即过早的降至终止电压，所以其容量比其它电池显著降低。 (3)充电时，电解液温度上升的快，易超过45。

5、 (4)充电时，电解液密度低于正常值，且充电时过早地发生气泡。 (5)电池解剖时可发现极板的颜色和状态不正常。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)极板表面粗糙，触摸时如同有砂粒的感觉，并且极板发硬。 (6)严重的硫酸盐化，极板形成的硫酸铅白色结晶体粗大，在一般情况下不能复原成活性物质。 造成极板硫酸化主要有以下几方面的原因: (1)铅蓄电池初充电不足或初充电中断时间较长。 (2)铅蓄电池长期充电不足。 (3)放电后未能及时充电。 (4)经常过量放电或小电流深放电。 (5)电解液密度过高或者温度过高，硫酸铅将深入形成不易恢复。 (6)铅酸蓄电池搁

6、置时间较长，长期不使用而未定期充电。 (7)内部短路局部作用或电池表面水多造成漏电。 (8)电解液不纯，自放电大。 (9)电池内部电解液面低，使极板裸露部分硫酸化。 铅酸蓄电池在正常使用的情况下，正、负极板上的活性物质(Pb02和Pb)大部分转变为小粒晶状的硫酸铅，这些松软小粒晶状的硫酸铅是均匀地分布在多孔性的活性物质上，在充电时很容易和电解液接触起作用恢复为原来的物质PbO2和Pb。 如果在使用中由于上述的使用不当的诸原因，极板上的活性物质会逐渐形成结晶粒粗大的硫酸铅，这些粗而硬的硫酸铅晶体体积大、导电性差，因而会堵塞极板活性物质的细孔，阻碍了电解液的渗透和扩散作用，增加了电池的内电阻，同时

7、，在充电时，这种粗而硬的硫酸铅不如软小晶粒的硫酸铅容易转化为PbO2、和Pb。若历时过久，这些粗而硬的硫酸铅就会失去可逆作用，结果使极板的有效物质减少放电容量降低，使用寿命缩短。 4、极板弯曲和腐蚀断裂 极板弯曲多发生于正极板，而负极板很少发生，有的负极板弯曲则是由于正极板弯曲过甚而迫使负极板亦随之弯曲所致。 极板的断裂多发生于使用寿命过程中，由于板栅腐蚀，强度变小，造成极板断裂，尤其正极板栅表现更为严重，造成极板弯曲主要原因有以下几个方面： (1)极板活性物质在制造过程中因形成或涂膏分布不均匀，因此，在充放电时极板各部分所起的电化作用强弱不均匀，致使极板上活性物质体积的膨胀和收缩不一致而引起

8、弯曲，有的造成开裂。 (2)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。 (3)大电流放电或高温放电时，极板活性物质反应较激烈，容易造成化学反应不均匀而引起极板弯曲。 (4)蓄电池中含有杂质，在引起局部作用时，仅有小部分活性物质变成硫酸铅，致使整个极板的活性物质体积变化不一致，造成弯曲。 造成正极板腐蚀断裂主要有以下几方面原因： （1）制造板栅合金工艺有问题，引起极板在充放电过程中不耐腐而断裂。 (2 )充电时，正极板栅处于阳极极化的条件下，经常过量充电是正极板腐蚀断裂的主要原因。 (3)电解液密度过高，温度过高，正极板氧化腐蚀加剧。 (4)铅酸蓄电池的

9、电解液中，含有对正极板栅有腐蚀作用的酸类或其它有机物盐类，都会逐渐腐蚀正极板栅。这些对正极板栅有害的酸类、盐类可能来自硫酸、蒸馏水中，也可能从隔板或其它部件里浸出，因此，在充放电循环中，极板或正极扳栅不断地被腐蚀。 (5)正极板受腐蚀的过程，也就是氧化膜生成的过程，因此板栅的线性尺寸有所增加，这就造成了板栅的变形或膨胀。 正极板栅腐蚀和变形的特征： (1)电解液混浊，极板呈腐烂状。 (2)正极板活性物质，由于板栅受到腐蚀而失去了应有的强度和凝固性，造成脱落，这种脱落往往是呈块粒状。 (3)由于正极板栅的腐蚀，引起活性物质脱落，这不仅破坏了活性物质的细孔组织，而且有效物质的数量也逐渐减少。这必然

10、造成电池的容量下降，循环寿命缩短。 正极板栅腐蚀机理： （1）二氧化铅表面析出氧腐蚀：当阳极充电时，正极析出氧，这些氧以“超化学当量的原子”的形式进入二氧化铅的晶格中，并透过氧化物层扩散到金属表面，把金属氧化。氧化金属是决定铅的正极腐蚀速度的基本过程，温度升高极化加强，引起氧扩散速度增加，腐蚀速度加快。(2)催化腐蚀：二氧化铅在正极析出氧的反应中是一种催化剂。氧在析出时，是以中间产物自由基的形式出现。例如：OH、O、H2SO4等，这些中间产物在二氧化铅表面复合，引起二氧化铅膜松散，因而使膜下的金属溶解，引起腐蚀。(3)铅二氧化铅固相反应腐蚀：板栅合金中的铅与活性物质二氧化铅之间有接触电位差，这

11、个电位差是电子从铅向二氧化铅迁移的原因，所以产生腐蚀。(4)二氧化铅中有两种结晶，即Pb02和Pb02与板栅直接接触的那一层大半是Pb02外层大部分是Pb02，而阳极腐蚀的基本产物是Pb02。(5)正极板在阳极极化时腐蚀，基本上是沿着晶粒边界进行的由于在合金每一小晶粒的外层都有另一固溶体的外层，于是在晶粒之间形成了组份与晶粒本身不同的夹层晶间夹层，合金腐蚀发生在夹层里。5、活性物质脱落 铅酸蓄电池在充放电过程中，极板的活性物质渐渐因损坏而脱落，这种现象主要发生在循环充放电未期，主要特征是在电解液中有沉淀物，电池容量下降。活性物质的脱落，如果是电池的使用寿命接近终止时，活性物质的脱落已是正常现象

12、，但是在下列情况时，同样造成极板的活性物质脱落。 (1)负极板由于添加剂比例不当，在充放电过程中引起活性物质膨胀脱落。 (2)充放电电流大或过量充放电，长期过放电。 (3)充电时电解液温度、密度过高。 (4)放电时外电路发生短路。 (5)电解液不纯。 (6)极板硫酸化或板栅腐蚀断裂。 6、容量降低 铅酸蓄电池放电时达不到额定容量或在充放电过程中容量降低一般有以下几种原因 (1)极群局部短路。(2)电池串联焊接部位有虚假焊存在。故初期容量尚可，随着充放电过程，假焊部位产生氧化膜虽可导电，但效果不佳。(3)板栅腐蚀极板断裂，活性物质脱落。(4)极板硫酸化。(5)容量放电时电流偏大，电解液密度偏低或

13、电解液液面高度不够。(6)充放电设备、测量仪表超差或出现故障。(7)放电时，电解液温度过低。 7、电压异常 铅酸蓄电池在充放电过程中电压异常特征有以下几个方面： (1)开路电压低或充放电时电压均低。 (2)放电时电压迅速下降到终止电压停止放电后很快恢复较高的电压。 (3)充电时电压上升很快很高，停止充电时，电压下降的过低过快。 (4)放电时电压出现负值。 (5)充电时电压上升且电压偏低。 造成电压异常现象一般有以下几方面原因： (1)内部短路、反极。(2)极板硫酸化。(3)极板腐蚀断裂，活性物质脱落。(4)电解液密度低或高。(5)测量仪器仪表超差或故障。(6)连接处接触不良。(7)负极板收缩纯

14、化。(8)过量放电。(9)充电不足。(10)自放电大 8、起动性能差 铅酸蓄电池起动性能差是指在大电流放电时达不到规定的要求值。一般由以下几方面原因造成： (1)蓄电池连接条(壁焊处)及端柱与极柱联接处，汇流排与极板连接处出现虚焊假焊，致使起动性能不佳或无法起动。 (2)电解液密度低、内阻大、隔板内阻大。 (3)正极板弯曲及极板硫酸化。 (4)放电设备与蓄电池连接接触电阻大。 (5)极群短路。 (6)活性物质脱落。 (7)放电电流过大。 (8)环境温度过低。 9、循环寿命短 铅酸蓄电池寿命提前终止的原因一般有以下几个方面： (1)正极板腐蚀、负极板膨胀。(2)极群短路，极板连电。(3)隔板损坏

15、或窜位及隔板不耐腐。(4)充放电循环比例不当。(5)电解液密度、温度过高或过低，液面高度不够。(6)虚焊假焊，极板脱落。(7)极板硫酸化。(8)充放电电流过大。二、解剖与分析 当铅酸蓄电池试验终了后或蓄电池出现故障而无法排除时，需要解剖电池观察分析，其步骤如下： 1、外观检查 (1)检查蓄电池槽有无破损及裂纹。(2)测量电解液密度值，电池端电压及每个单格电池电压情况。(3)检查蓄电池端柱及连接条情况。 2、解剖观察 (1)橡胶壳蓄电池放入较高温度环境中待其封口剂软化以后，用小刀将封口剂剔出，用铁锯将连接条锯断，用铁勾将每个极群组拉出，放入铁盘内。(2)塑壳电池用铁锯沿槽盖热封处将蓄电池锯开，在

16、观察壁焊连接处有无虚焊假焊及断裂情况以及极柱与端柱连接情况后，用铁锯将壁焊处锯开，将每个极群组抽出，放入铁盘内。(3)观察极群状况，是否有隔板缺少，汇流排有无断裂，汇流排与极板极耳处的连接情况，有无掉片及虚焊假焊现象。观察极柱与汇流排，极柱与端柱的连接情况有无断裂，虚焊假焊现象，观察极群内是否有异物存在。(4)观察极群侧面，底部有无短路连电现象及隔板在极群中位置及隔板边缘有无破损现象。(5)观察蓄电池槽内电解液状况，活性物质沉积状况，槽内有无异物情况以及电池槽中间隔板是否有开裂、破损、单格间沟通等。(6)完成上述观察后，用铁锯锯开极板与汇流排连接处，逐片检查正极板、负极板及隔板状况。(7)观察

17、正极板四边框有无断裂现象，极板表面状况，活性物质脱落状况，小筋条腐蚀断裂情况以及极板有无弯曲等。(8)对于管式正极板观察丝管有无破损，铅芯有无脱脖现象，封底有无脱落，汇流排有无断裂以及管内活性物质有无下沉，空管程度等。(9)观察负极板表面状况，有无硫酸化迹象，活性物质有无收缩变硬，有无膨胀堆积及脱落现象。(10)观察每片隔板腐蚀程度，有无破损、断裂、掉角、穿孔现象，观察隔板时应将隔板用水洗净仔细观察。(11)分析记录电池解剖观察后，记录好观察结果，分析出影响电池性能及造成试验终止的原因，提出电池解剖分析意 铅酸蓄电池常见故障分析及处理方法常见故障不良现象故障产生的原因故障的处理方法蓄电池充电不

18、足1.静止电压低2.密度低，充电结束后达不到规定要求3.工作时间短4.工作时仪表显示容量下降快1.充电器电压、电流设置过低2.初充电不足3.充电机故障1.调整，检修充电器2.蓄电池补充充电3.严重时需更换新电池蓄电池过充电1.注液盖篓色泽变黄，变红2.外壳变形3.隔板炭化、变形4.正极腐蚀、断裂5.极柱橡胶套管上升、老化、开裂6.经常补水，充电时电解液浑浊7.极板活性物质均匀脱落 8.正极板爆管1.充电器电压，电流设置过高2.充电时间过长3.频繁充电4.放电量小而充电量大5.充电机故障1.调整，检修充电器2.调整充电制度3.严重时需更换新电池蓄电池过放电1.蓄电池静止电压低2.充电后电解液密度

19、低3.正、负极板弯曲，断裂1.蓄电池充电不足而继续使用2.蓄电池组短路3.小电流长时间放电1.补充充电2.检修车辆3.严重时需更换新电池蓄电池短路1.静止电压在2V以下2.电解液密度过低3.充电时温度高4.叉车工作时间短1.极板弯曲变形短路2.隔板缺少或装配中破损3.正极活性物质脱落、底部短路需更换新电池断路1.外接负载通路时电压异常，不稳定2.充电时电流无法输入1.极柱或极板组装时焊接不良2.外部短路3.大电流放电4.连线接触不良或断开 5.极板腐蚀1.需修理蓄电池2.必要时需更换新电池蓄电池添加电解液不当密度高时：1.充电后电解液密度 1.300g/cm32.蓄电池静止电压高3.初期容量好

20、，使用一段时间后容量降低4.电解液浑浊密度低时：1.充电后电解液密度低于规定值2.蓄电池容量低加液不纯：1.蓄电池容量低2.电解液浑浊，色泽异常，有异味3.蓄电池自放电严重1.初加液密度过高或过低2.液面降低补液错误，没有按规定加入纯水，而是误加入稀酸3.初加液不纯（含有杂质1.蓄电池换电解液2.严重时需更换新电池极板硫酸盐化1.正常放电时容量降低2.密度下降低于正常值3.放电时电压下降快4.开始充电电压高5.充电时气泡产生早6.PbSO4结晶粗大1.初充电不足2.放电状态下，放置时间过长3.长期充电不足4.电解液密度过高5.液面过低，极板上部暴露在电解液外面6.电解液不纯7.内部短路1.过充

21、电法2.反复充电法3.水疗法活性物质过量脱落1.充电时有灰褐物质从从底部升起2.蓄电池容量减小1.褐色沉淀是由于充电电流过大2.白色沉淀是由于过量放电3.蓄电池电解液不纯1.清理沉淀2.调整密度3.必要时需更换新电池蓄电池反极1.电压呈负值2.充电后电解液密度在1.20 g/cm3以下3.正负极柱、极板颜色相反充电时正、负极连接错误1.可反向充电2.严重时需更换新电池蓄电池漏液1.注液口漏夜2.槽、盖封合处漏夜3.渗液4.槽体外部有碰伤痕迹1.槽、盖热封不良2.极柱橡胶圈问题3.封口剂开裂4使用中疏忽受外力撞击1.修理2.必要时需更换新电池蓄电池充电方法的分析和探讨时间：2009-09-17

22、09:45:34 来源：电源技术应用 作者：胡恒生,王慧,赵徐成,吕瑞强 徐州空军学院2 蓄电池的快速充电方法 1)定电流定周期快速充电法 这种方法的特点是，以电流幅度恒定和周期恒定的脉冲充电电流对蓄电池充电，两个充电脉冲之间有一放电脉冲进行去极化，以提高蓄电池的充电接受能力。在充电过程中，充电电流及其脉宽不受蓄电池充电状态的影响。因此，它是一种开环式脉冲充电。这种充电方法易使蓄电池充满容量，但如果不增加防止过充电的保护装置，容易造成强烈的过充电，影响蓄电池的使用寿命。在这种充电方法中，虽然整个充电过程均加有去极化措施，但是这种固定的去极化措施，难于适合充电全过程的要求。 2)定电流定出气率脉

23、冲充电放电去极化快速充电法 这种充电方法的特点是：在整个充电过程中，充电电流脉冲的幅值和蓄电池的出气率始终保持不变。充电过程初期，充电电流略低于蓄电池的初始接受电流。在充电过程中，由于蓄电池可接受的电流逐渐减小，所以经过一段时间后，充电电流将超过蓄电池的可接受电流，因而蓄电池内将产生较多的气体，出气率显著增加。此时，气体检测元件能够及时发出控制信号，迫使蓄电池停止充电，进行短时放电。这样蓄电池内部的极化作用很快消失，因而出气率可以始终保持在较低的预定值内。目前，国外有这样的方案。国内因缺少气体敏感元件， 对这种方法很少研究。 3)定电流定电压脉冲充电放电去极化快速充电法 这种充电方法的特点是，

24、以恒定大电流充电，待充到一定电压(相当于蓄电池出气点的电压)时，停止充电并进行大电流(或小电流)放电去极化，然后再以恒定大电流充电，依此，充放电过程交替地进行。放电脉冲的频率随充人电量的增加而增加，充电脉冲的宽度随充人电量的增加而减少。当充电量和放电量基本相等时，表示蓄电池已充满电，立即结束充电。 根据这种方法，国内外都有多种方案来实现蓄电池快速充电。这种方法，充电初期无去极化措施。在加有去极化措施后充电脉冲宽度不断减小，使得充电电流平均值下降较快，延长了充电时间。 4)定电流提升电压脉冲充电放电去极化快速充电法 这种方法是定电流定电压脉冲充电放电去极化快速充电方法的改进。它是以恒定电流(如I

25、C)充电，当蓄电池电压达到充电出气点电压后(单格电池电压2 3525V)时，停止充电并进行放电(如放电电流23C，脉冲宽度为1ms)，然后再充电。从加有放电去极化脉冲以后，用积分器件阶梯形跟踪调高充电控制电压(提升出气点电压)，以加快充电速度和提高充满程度。其它和定电流定电压法相同。 5)定电压定频率脉冲充电放电去极化快速充电法 这种方法的特点是，充电脉冲的电压幅值保持恒定，随着充电过程的进行，蓄电池电动势逐渐上升，充电电流幅值逐渐减小，充电脉冲电流的频率恒定，在两个充电脉冲之间加有放电去极化脉冲。 6)端电压和充放电频率选择脉冲充电放电去极化快速充电法 这种方法的特点是，根据蓄电池充电过程中

26、的极化情况选择充放电脉冲的频率，并在充电后期将蓄电池端电压限定在预选的数值，使出气率限制在一定的容许值。 7)适应全过程去极化脉冲充电放电去极化快速充电法 这种方法的特点是，在充电全过程都适时加有去极化的放电脉冲，在放电脉冲后充电电流恢复之前，均进行去极化效果检测，达到一定去极化效果再转回充电，否则再次进行去极化放电，直至达到去极化要求的效果才转回充电，这样，可使去极措施适应全过程。这种方案能有效地将气体析出量抑制在很小的数值内。3 蓄电池理想充电方法的探讨 自从1859年出现蓄电池以来，经过许多次的改进，蓄电池已在许多部门中得到广泛的应用。但由于人们对蓄电池充电制度认识的局限性，蓄电池充电一

27、直沿袭旧的充电制度，致使蓄电池充电时间长。所以，蓄电池使用起来不方便，不能适应飞速发展的经济建设和国防建设的需要。 我国常规充电制度，是在缺乏对于充电规律认识的情况下，被迫采用的不合理的充电方法。常规充电方法的缺点就是充电时间长、效率低、出气量大、蓄电池的利用周转率低、充电管理制度繁杂等。这种充电制度的落后性与蓄电池应用的广泛性是存在着一定的矛盾的。为此，在充电领域内，必须加强对充电规律的认识和研究，逐步探讨一套既快又好的充电制度，以使蓄电池适应于各部门经济发展的需要和国防建设的需要。 1)三阶段充电法 目前的航空蓄电池充电均采用阶段恒流充电法。一般酸性航空蓄电池采用恒流两阶段充电法。碱性航空

28、蓄电池采用恒流两阶段充电法或恒流一阶段充电法。但这种充电法在充电中间阶段远离了充电电流接受率曲线，所以三阶段充电法更好一点。铅酸蓄电池的失效模式及其修复方法2007-02-17 16:18现在电池按照容量来计算，还是以铅酸蓄电池为主。铅酸蓄电池以其容量大为优势，是其他电池目前还无法取代的。另外，其大电流放电的特性，也决定了在启动电池方面的优势。但铅作为重金属，除了成本外，它还存在着一定的毒性，对环境和人体都有不同程度的危害。所以延长铅蓄电池的寿命，不仅仅是可以降低运行成本以外，还是环保的需要，也是拓展铅酸蓄电池的应用领域的一个重要问题。所以研究修复铅酸蓄电池，延长它寿命的问题，使铅酸蓄电池的销

29、售量不仅仅不会减少，而且会增加，但是对环境的污染确可以不增加。要了解铅酸蓄电池的修复，首先要明白铅酸蓄电池的失效模式。然后针对不同的失效模式谈修复方法。一、铅酸蓄电池的失效模式由于极板的种类、制造条件、使用方法有差异，最终导致蓄电池失效的原因各异。归纳起来，铅酸蓄电池的失效有下述几种情况：1、正极板的腐蚀变型目前生产上使用的合金有3类：传统的铅锑合金，锑的含量在47质量分数；低锑或超低锑合金，锑的含量在2质量分数或者低于1质量分数，含有锡、铜、镉、硫等变型晶剂；铅钙系列，实际为铅钙锡铝四元合金，钙的含量在0.06%0.1%质量分数。上述合金铸成的正极板栅，在蓄电池充电过程中都会被氧化成硫酸铅和

30、二氧化铅，最后导致丧失支撑活性物质的作用而使电池失效；或者由于二氧化铅腐蚀层的形成，使铅合金产生应力，使板栅长大变形，这种变形超过4时将使极板整体遭到破坏，活性物质与板栅接触不良而脱落，或在汇流排处短路。2、正极板活性物质脱落、软化。除板栅长大引起活性物质脱落之外，随着充放电反复进行，二氧化铅颗粒之间的结合也松弛，软化，从板栅上脱落下来。板栅的制造、装配的松紧和充放电条件等一系列因素，都对正极板活性物质的软化、脱落有影响。3、不可逆硫酸盐化蓄电池过放电并且长期在放电状态下贮存时，其负极将形成一种粗大的、难以接受充电的硫酸铅结晶，此现象称为不可逆硫酸盐化。轻微的不可逆硫酸盐化，尚可用一些方法使它

31、恢复，严重时，则电极失效，充不进电。4、容量过早的损失当低锑或铅钙为板栅合金时，在蓄电池使用初期（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栅上的锑随着循环，部分地转移到负极板活性物质的表面上，由于H+在锑上还原比在铅上还原的超电势约低200mV，于是在锑积累时充电电压降低，大部分电流均用于水分解，电池不能正常充电因而失效。对充电电压只有2.30V而失效的铅酸蓄电池负极活性物质的锑含量进行过化验，发现在负极活性物质的表面层，锑的含量达0.12%0.19%质量分数。对某些电池，例如潜艇用蓄电池，对电池析氢良有一定的限制。曾对析氢超过标准的蓄电池负极活性

32、物质化验，平均锑的含量达到0.4%质量分数。6、热失效对于少维护电池，要求充电电压不超过单格2.4V。在实际使用中，例如在汽车上，调压装置可能失控，充电电压过高，从而充电电流过大，产生的热将使电池电解液温度升高，导致电池内阻下降；内阻的下降又加强了充电电流。电池的温升和电流过大互相加强，最终不可控制，使电池变形、开裂而失效。虽然热失控不是铅酸蓄电池经常发生的失效模式，但也屡见不鲜。使用时应对充电电压过高、电池发热的现象予以注意。7、负极汇流排的腐蚀一般情况下，负极板栅及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，电池上部空间基本上充满了氧气，汇流排又多少为隔膜中电解液沿极耳上

33、爬至汇流排。汇流排的合金会被氧化，进一步形成硫酸铅，如果汇流排焊条合金选择不当，汇流排有渣夹杂及缝隙，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，如PP（聚丙烯）隔膜，孔径较大，而且在使用过程中PP熔丝会发生位移，从而造成大孔，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。二、影响铅酸蓄电池寿命的因素铅酸蓄电池的失效是许多因素综合的结果，既决定于极板的内在因素，诸如活性物质的组成。晶型、孔隙率、极板尺寸、板栅材料和结构等，也取决于一系列外在因素，如放电电流密度、电解液浓度和温度、放电深度、维护状况和贮存时间等。这里介绍主要的外部因素

34、。1、放电深度放电深度即使用过程中放电到何程度开始停止。100深度指放出全部容量。铅酸蓄电池寿命受放电深度影响很大。设计考虑的重点就是深循环使用、浅循环使用还是浮充使用。若把浅循环使用的电池用于深循环使用时，则铅酸蓄电池会很快失效。因为正极活性物质二氧化铅本身的互相结合不牢，放电时生成硫酸铅，充电时又恢复为二氧化铅，硫酸铅的摩尔体积比氧化铅大，则放电时活性物质体积膨胀。若一摩尔氧化铅转化为一摩尔硫酸铅，体积增加95。这样反复收缩和膨胀，就使二氧化铅粒子之间的相互结合逐渐松弛，易于脱落。若一摩尔二氧化铅的活性物质只有20放电，则收缩、膨胀的程度就大大降低，结合力破坏变缓慢，因此，放电深度越深，其

35、循环寿命越短。2、过充电程度过充电时有大量气体析出，这时正极板活性物质遭受气体的冲击，这种冲击会促进活性物质脱落；此外，正极板栅合金也遭受严重的阳极氧化而腐蚀，所以电池过充电时会使应用期限缩短。3、温度的影响铅酸蓄电池寿命随温度升高而延长。在1035间，每升高1，大约增加56个循环，在3545之间，每升高1可延长寿命25个循环以上；高于50则因负极硫化容量损失而降低了寿命。电池寿命在一定温度范围内随温度升高而增加，是因为容量随温度升高而增加。如果放电容量不变，则在温度升高时其放电深度降低，固寿命延长。4、硫酸浓度的影响酸密度的增加，虽对正极板容量有利，但电池的自放电增加，板栅的腐蚀也加速，也促

36、使二氧化铅的松散脱落，随着蓄电池中使用酸密度的增加，循环寿命下降。5、放电电流密度的影响随着放电电流密度增加，电池的寿命降低，因为在大电流密度和高酸浓度条件下，促使正极二氧化铅松散脱落。失效模式还有一种就是失水。对于开口电池来说，失水属于正常维修，对于密封电池来说，在严格的控制之下不应该出现。所以，没有把失水列入失效模式。密封电池失水的问题，集中在电动自行车方面。是因为充电的恒压值过高。 容量过早的损失(PCL)的修复方法容量过早的损失的特征当低锑或铅钙为板栅合金时，在蓄电池使用初期（大约20个循环）出现容量突然下降的现象，使电池失效。差不多每一个循环电池容量会下降5，容量下降的速度比较快和早

37、。前几年，铅钙合金系列的电池经常莫名其妙的出现几只电池容量下降。分析正极板没有软化，但是就是正极板容量极低。现在，对产生这个现象的原因基本上已经找到解决方法了。1、自己正极板锡的含量。对于深循环的电池基本上采用1.5%2的锡的含量。2、提高装配压力。3、电解液酸的含量不宜过高。在使用中注意：1、避免起始充电电流连续过低；2、减少深度放电；3、避免过充电太多；4、不要通过过高的活性物质利用率来提高电池容量。对产生早期容量损失的电池，可以恢复。首先是要起始充电电流增加到0.3C0.5C，然后采用小电流补足充电；其次充满电的电池最好搁置在4060条件下贮存；以小于0.05C的小电流放电到0V。电池电

38、压达到标称电压一半以后的放电会很慢。这样反复几次，电池的容量还可以恢复。注意事项：一定要鉴别电池是否是在前20个循环发生。如果对于中后期发生容量下降的电池，采用这个方法只能够破坏电池的正极板，而导致正极板软化。铅钙合金系列的电池经常莫名其妙的出现几只电池容量下降主要原因是电池失衡引起的,铅钙合金系列的电池的充足电压较高,一般12V的电池充电电压大于16V。当充电机的电压过低时,就易引起电池失衡。现象是这样发生的,当一组电瓶在装在一起用时,电瓶的每格自放电不可能绝对相等,自放电大一点点的电瓶,每次用恒压充电机都不能完全充足电,未充足电的格未出现析气反应,极板接触电解液的相对面积就大,自放电就大。

39、而自放电小的格,每次都能充足电,当充足电后再过充一点电时,即出现析气反应,生成气体,极板接触电解液面相对减小,自放电就减小,同时充电电压升高,关断充电机。结果自放电小,电压高的格自放电越来越小,每次都能充足电,而自放电大的格自放电越来越大,每次都不能充足电,而且电量越用越小,长期不充足就会硫化而失效.问题的根源就是不能使用恒压充电机,采用恒压充电机,恒压值过低就会出现以上现象,恒压值过高就会使电池热失控,最好的办法是采用多种电流,多种电压的多段式充电机.而且充电终了时要有一个电压较高而电流较小的小电流长充来平衡电池电量.过充电修复过充电往往需要大电流和高电压而大电流和高电压都会形成强烈的副反应

40、而损伤电池的正极板，还会形成电池的失水。如何实现过充电修复呢？现在找到了一种非常行之有效的方法脉冲的方法。其基本原理如下：采用高电压，大电流的脉冲克服电池的多种原因形成的电池接受能力的下降，由于是采用脉冲形式的，在大电流脉冲消逝以后，通过电池本身的（或者外加的条件）去极化能力，而不形成严重的副反应。由于这种脉冲过充电修复的方法的诞生，使得无损伤的过充电得以实现，在2000年，国际上多个国家的学者纷纷拿出了出色的验证报告，一时间，过充电修复模式在国际电池界形成风潮。国内在99年底，作出了这样的充电器，获得了极好的效果，经过数年的验证试验证明，这种方法大大延长了铅酸蓄电池的循环寿命。密封铅酸蓄电池

41、内阻分析2008-11-03 21:18前言现在我国邮电部门已广泛采用阀控式密封铅蓄电池作为通信电源。由于这种电池是密封的， 不像原来的自由电解液固定型铅蓄电池那样透明直观，又无法直接测量电解液密度，因而给使用维护工作带来一定的困难。于是人们希望通过检测电池内阻的办法来识别和预测电池的性能。目前进口的和国产的用于在线测量电池内阻的VRLA电导测试仪已在一些部门得到应用。然而实践中可以发现，利用在线检测阀控式密封铅蓄电池内阻(或电导)来识别和判断电池的性能并不能令人满意。本文拟在分析电池内阻的组成、测试原理和方法的基础上，阐述这一方法的适用条件及其局限性。1蓄电池内阻的组成宏观看来，如果电池的开

42、路电压为V0，当用电流I放电时其端电位为V，则r( V0-V)/I就是电池内阻。然而这样得到的电池内阻并不是一个常数，它不但随电池的工作状态和环境条件而变，而且还因测试方法和测试持续时间而异。究其实质，乃因电池内阻r包括着复杂的而且是变化着的成分。理论电化学早已指出，电池在充电或放电时其端电压V是由以下3部分组成的：式中的IR称为欧姆极化，它是由电池内部各组件的欧姆内阻R引起的；是由电极 附近液层中参与反应或生成的 离子的浓度变化引起的，称为浓差极化；是由反应粒子进行电化学反应所引起的，称为活化极化。由(1)式 可知， 宏观上测出的电池内阻(即稳态内阻)R是由3部分组成的：欧姆内阻R、浓差极

43、化内阻Rc和活化极化内阻Re。欧姆内阻R包括电池内部的电极、隔膜、电解液、连接条和极柱等全部零部件的电 阻。虽 然在电池整个寿命期间它会因板栅腐蚀和电极变形而改变，但是在每次检测电池内阻过程中 可以认为是不变的。浓差极化内阻既然是由反应离子浓度变化引起的，只要有电化学反应在进行，反 应离子的浓 度就总是在变化着的，因而它的数值是处于变化状态，测量方法不同或测量持续时间不同， 其测得的结果也会不同。活化极化内阻是由电化学反应体系的性质决定的；电池体系和结构确定了，其活化极化内阻 也就定了；只有在电池寿命后期或放电后期电极结构和状态发生了变化而引起反应电流密度 改变时才有改变，但其数值仍然很小。2

44、电池内阻的测量原理2.1直流法测电池欧姆内阻对于平板式单电极而言，当有阶跃电流i流过时，其电位就会随时间t而变化，当 t 510-5s时，电位变化可用下式表示1：(2)式中Cd表示电极附近双电层电容值，io为交换电流密度，R为电极欧 姆内阻，N、R、T、F、n均为常数，其物理意义可参阅文献1。(2)式等号右边的第一项iR表示电极欧姆内阻引起的电位变化，它与时间无关； 第2项表 示浓差极化随时间的变化；第3项表示因给电极附近的双电层电容充电引起的电位变化，在 t0时其值也0；第4项则表示电极反应的电化学极化，铅蓄电池的i0较大 ，则1/i0必然很小。由此可知，当t0时，iR。由此看来，在电池中有

45、阶跃电流I流过时，电位就要发生变化；只要测出t0时电 池电位的变化V，就可以算出电池的欧姆内阻。试验结果表明12，当电池以恒电流I放电时，测出其在0.51ms内电位的 变化 V1，则由RV1/I即可算出电池的欧姆内阻。用此法测得3Q10 5汽车电池欧姆 内阻1.8m，单格电池为0.6m1；200Ah的VRLA为0.5m2。目前在一些部门使用的VRLA电导测试仪，其测试原理与此相似。它将已知频率(大约为10Hz) 和幅度的电位加在单元电池的端子上，观察相应的电流输出3，用此法测取电池 的电导 (或电阻)。由于其频率较低，信号持续时间较长(100ms)，则测得的电阻值中既含有欧姆 内 阻又含有变化

46、着的浓差极化内阻(此时活化极化内阻忽略了)。2.2交流法测电池内阻在工作4中介绍了用交流阻抗法测密封铅蓄电池内阻，其交流信号频率变化范围 为0. 05Hz10kHz。由于电池阻抗模与频率的对数之间没有严格的线性关系，但在高频区(1kHz 10kHz)却变化较少，于是取此时的阻抗模作为电池内阻，结果得到6V/4Ah密封铅蓄电池内 阻为40m。由于电池中的电极是多孔性的，而且又是多片电极紧密并联在一起的，它的交流阻抗等效电 路极其复杂，至今尚无法从理论上精确地解决，只能根据在平板电极上得到的理论分析结果 近似地处理电池中的多孔性电极问题。再者从(1)式可以看出，电池中有恒定电流流过时， 其端电位是

47、随时间而变化的，不同的时刻测得的电位变化中包含了不同的成分，因而用本方 法测得的电池内阻是随交流信号的频率而变化的。过去也曾用交流阻抗法测电池内阻，但均得不出准确的结果，其主要原因是无法建立准确的 等效电路，并且受外来噪声的干扰比较严重。3电池内阻跟荷电态的关系在工作2中采用直流电压降法对200Ah/2V的密封铅蓄电池欧姆内阻测试结果如表1 所示。对浮充状态下工作 的电池测试结果表明，在电池失效之前其容量很少变化，欧姆内阻也变化不大；一旦电池容 量迅速下降时，其欧姆内阻也同步增大。虽然如此，但仍然得不到电池欧姆内阻跟电池容量 (荷电态)之间的严格的数学关系。表1电池荷电态与欧姆内阻的关系荷电态

48、/% 100 85 68 欧姆内阻/m 0.50 1.20 1.93根据文献4采用交流阻抗法对6V/4Ah密封蓄电池的测试结果，在电池剩余容量高于4 0%时，电池的内阻(它包含了欧姆内 阻和部分浓差极化内阻)几乎是相同的；只是在低于40%时，其内阻才迅速增加。此结果跟文 献2中观察到的相似，即密封铅蓄电池在使用过程中(电池容量高于80%)，其内阻改变很 小；一旦电池内阻有了显著变化，则电池的寿命也即告终止了。在电池剩余容量与内阻之间 没有找到严格的数学关系。4电导法在线测量结果的分析根据以上对单个电池的测量结果，再来观察和分析当前邮电部门使用的电导测试仪对密封铅 蓄电池组的测试结果。表2列出了

49、用电导法对2V/300Ah阀控式密封铅蓄电池内阻和电位的测试结果。前2 行取自文献 3，后4行取自曹昌胜先生在1998年4月召开的通信电源检测技术会议上发表的论文。表2 中最下排的代表该组电池的电导或电压的平均值；S表示它们的标准差，它代表了该组电池中 各单电池电导或电压的离散程度。S越小，则该蓄电池组中各单电池的性能越均匀，反之亦然。S/则代表了相对标准差。从表2数据可以看出：电池的电导跟电压之间没有对应的关系，同一组电池的各个 电导之间的离散程度远大于电压之间的离散程度，对同样的2V/300Ah电池，不同作者 用不同电导仪测试的结果会相差1倍以上。造成上述现象的原因看来首先在于目前用电导

50、仪测得的电池“电导”的含义不够明确， 它既包含了电池欧姆内阻的影响，又包含了变化着的浓差极化电阻的作用。再者从所测的电导值来看，电池的内阻是在m级，测量过程中接触电阻引入的误差(接近m级)严重干扰了测试结果。因此用电导仪测试密封铅蓄电池内阻时，必须由专人细心操作，尽量减少引入的误差，这样 得出的数据才能真正反映电池实际。对照相同情况下电池电压的分布，其离散性则小得多。 这是因为电极的电位是电极表面热力学和动力学状态的直接反映，并且在测量过程中引入的误差较电导测量要小，因而电池在充电或放电过程中(不是开路静置时)电位的变化比较更能反映电池的状态。5结论a.密封铅蓄电池的内阻是复杂的，它包含了电池

51、的欧姆内阻、浓差极化内阻 、电化学反应内阻以及双层电容充电时的干扰作用。b.用不同的测试方法和不同时刻测得的内阻值中包含的成分及其相对含量是不同的，因而 测得的内阻值也不相同。c.密封铅蓄电池内阻(或电导)跟电池容量之间没有观察到严格的数学关系，无法根据单个 电池的内阻(或电导)值去预测电池使用寿命。但电池内阻突然增大或电导突然减小时，则预 示着电池寿命即将终止。阀控式全密封铅酸蓄电池常见故障、问题及原因2009-02-11 19:34一、过放电 现象：1、2V电池电压低于1.8 V（通常只有0-1.5V）2、12V电池电压低于10V，6V电池电压低于5V造成原因1、浮充电压长期低于说明书要求

52、的范围，电池长年亏电。 2、长期停止充电。 3、循环使用的电池每次补充电不足。 4、按一定的电流放电，放到终止电压后仍继续放电，放电后又不及时充电或充电不足。 5、电池贮存期过长。二、过充电现象： 1、电池外壳各单格均鼓张，明显变形(电池使用时的轻微鼓胀，变形属正常现象)。2、电池容量变小(电液趋于干枯)。3、严重者端极柱基部渗酸。4、一组电池中电压参差不齐。造成原因1、浮充电压超过说明书规定值。2、环境温度高于45，但浮充电压未按要求进行缩减(以25为标准，环境温度每升1，电压降低3mV)。3、充电机失控或误调充电机，造成充电电流超过规定值，且时间较长。三、短路现象：1、一组电池中，其他电池

53、电压均正常，只一格电池电压少2V，(如12V电池为10-10.8V，6V电池电压为4-4.3V；2V电池电压电压为0伏)。2、单格电池经均衡充电，电压仍达不到额定电压2V(如12V电池达不到12V以上；6V电池仍达不到6V以上，2V电池仍达不到2V以上)且短路的一个单格发热严重。造成原因1、隔板破损或穿透。2、有铅粒落入电池内部。四、电池渗漏电液现象： 1、池壳或池盖明显因撞击摔打而破裂。 2、电池的极柱阀帽渗漏 3、电池壳与盖封合处漏酸 造成原因1、运输或搬运、安装或其他意外造成的撞击。2、大电流长期充电造成外壳变形，渗漏极柱严重扭曲，撞击造成极柱渗漏3、热封或粘合壳盖不牢固五、外观破损现象

54、：极柱断裂或电池外表损伤严重造成原因接线不当扭断或意外原因撞断极柱及造成电池外观破损运输或搬运造成六、气阀故障现象： 1、电池中某单格外壳严重鼓胀甚至造成胀破了外壳。 阀帽与阀座在顶面的接触部位发生了异常的粘结造成电池不能向外排气。 2、电池在存放一段时间(2-6个月)后某电池的开路电压或闭路电压明显比其他电池低(2V电池低于2V，6V电池低于5.5V，12V电池低于11V)将电池面上的盖片打开时其中的一个或两个阀帽的顶面中心部位无凹陷(正常应有凹陷)现出。造成原因1、阀帽与阀座配合太松，造成电池某单格未能密封好。2、阀帽内壁或阀座外壁有杂物，造成某单路未能密封好，凡是气阀密封不良的单格都会使空气中的氧气可进入电池，造成负极氧化而自放电，同时该单格电池因失水也较快而丧失电池容量。蓄电池是汽车电源系统中不可缺少的供电装置。 在发动机起动时，它向起动机和点火系供电；在发电机 不发电或者超载时，它协助发电机供电；在发电机端电 压高于蓄电池电动势时，它将电能转变为化学能储存 起来。同时，它能够吸收发电机的过电压，保护车