阀控铅酸蓄电池常见故障分析

沈杰 宋亚娟 姚惠杰

摘要：随着轨道交通自动控制及调度监控系统的发展，对自动控制系统安全性和供电的可靠性要求越来越高。蓄电池组作为自动控制系统的后备电源，当外部电源切换或失电时，可以起到保证系统正常运行的作用。提高蓄电池性能，降低蓄电池故障率，对保证轨道交通自动控制系统稳定运行具有重要的意义。因此十分有必要对蓄电池故障因素进行分析，以找出导致蓄电池性能下降或失效的原因，进而在蓄电池安装、运行、维护中采取相应的措施以提高阀控铅酸蓄电池的可靠性和使用寿命。

关键词：阀控铅酸蓄电池；故障；运维

一、铅酸蓄电池的常见故障现象及产生原因

1.1硫酸盐化

所谓硫酸盐化是指在电池正极板上产生一层导电不良、白色粗晶粒硫酸铅，在电池正常充电时，不能使其完全转化为铅和二氧化铅的现象。产生原因：①电池长期充电不足或不能及时对使用过的电池进行充电。导致生成的硫酸铅部分溶解于电解液并随温度的变化重新析出或溶解，沉积后形成不易反应的大晶体；②长期过量或小电流长时间放电，使极板深处的活性物质在孔隙内生成硫酸铅；③电解液液面过低。电极的上部与空气接触氧化，电解液与氧化部位接触生成难溶的大晶粒硫酸铅。

1.2正极板软化，板栅腐蚀，活性物质脱落所谓正极板软化，板栅腐蚀，活性物质脱落是指由于蓄电池的不当使用以及使用次数的增加，正极板上的二氧化铅慢慢脱落，板栅遭到腐蚀，正极板逐渐的变松软直到变成糊状。活性物质以块状堆积在隔板之间。产生原因：①电池正极活性物质二氧化铅比硫酸铅摩尔体积小，放电时正极板生成的硫酸铅引起活性物质体积膨胀。蓄电池在使用过程中反复充放电，正极板反复收缩和膨胀。使得活性物质之间结合能力下降；②当充电电流过大。电解液温度过高以及过充电时，极板孔隙中容易析出大量气体，在极板孔隙中产生压力引起活性物质膨胀、变松，板栅氧化；③经常大电流深度放电，电池正极板表面B氧化铅接近用完。此时起支撑作用的氧化铅就会参加反应，由于氧化铅只能在碱性环境中生成,所以其量越来越少，支撑作用消失；④电解液不纯净，加速板栅的腐蚀和活性物质的脱落。

1.3电池失水

电池失水是指电解液中的水份电解生成氢气和氧气离开电池使电解液量减少。液面低于其下限值，严重时甚至干涸。产生原因：①板栅腐蚀使铅转化成二氧化铅，水中的氧被吸收；②为了满足快速充电的需求，需设置较高的充电电压和较大的充电电流。厂家设置的充电电压甚至大大超过了电池的析气电压，析出的氧气和氢气除部分氧在负极被氧还原外，其余则通过安全阀排出电池。充电电流越大，电池内部温度会越高，水的电解加剧，排出的氢气、氧气会越多，气体在排出过程中带出电池内部水蒸气，进一步加速水的流失，电池失水就会越快，后果越严重；③正、负电极自放电使板栅和导电部件的铅氧化加速，正电极腐蚀。当腐蚀进行到一定程度时，阳极电流会使腐蚀直接发生，生成的氢离子就在负极直接还原生成氢气溢出；④为了增：大电池比容量，生产厂家会提高蓄电池硫酸的比重，硫酸比重高的电池硫化也明显，从而降低了负极板氧循环的能力。随水份的减少，硫酸的比重进一：步提高，电池硫化更容易，因此电池硫化加重了失水，失水又加重了硫化。

1.4电池热失控

蓄电池热失控是指电池在充电过程中发热严重。使得电池壳体受热变形、严重时甚至引起壳体破裂。产生原因：①铅酸蓄电池严重失水，正负极间隔板收缩变形，正负极活性物质附着力下降、变软脱落。使得蓄电池内阻增大、内部氧循环气路通畅，正极板析出的氧气直接作用在负极板上进行氧循环，产生大量的热能。同时内阻增大使得电池充放电过程中蓄电池发热量增加,这两部分热量如不能及时排出，会引起电池热失控。电池温度升高，使蓄电池析气过电压进一步降低、析气量增大，加剧了氧循环的进一步发生，促使电池温度再次升高，如此反复形成恶性循环，造成电池热失控；②铅酸蓄电池中水的热容量最大。失水引起电池热容量大大减小，温度上升加速，进而加速电池的热失控；③电池组不均衡或某个单格提前失效。充电时在电压恒定情况下单格电池表现为电压不上升或上升很慢,延长了充电时间。使得其它单格电池电压相对过高。当电压高出电池组规定值时,整组电池会因过充电发热析气量大增，导致热失控。

二、铅酸蓄电池常见故障解决方法

2.1蓄电池硫酸盐化的处理方法

①蓄电池硫酸盐化不严重时，可用小电流长时间反复充电即均衡充电法方法解决。首先在电池中加入纯水。然后用初次充电的第二阶段电流连续进行过量充电,当电解液中产生大量气泡电解液密度达到一定值时电池处理完成；②铅酸蓄电池电池硫化严重时采用去硫化的充电方法解决，一般用反复充放电法解决。此方法是先向电池中加入足量的纯水静置1～2h。用0,05C充电至电解液密度达一定值后改用O,O2C放电2h，后用0,02C充电至均匀冒气泡，然后反复充放电数天，直到用O,05C放电检查电池容量达到蓄电池额定容量80％以上时去硫化完成。

2.2正极板软化，板栅腐蚀，活性物质脱落的解决方法

①如铅酸蓄电池内部沉积物中有褐色、浅蓝色和白色等混合色堆积物且量较少时。说明电解液中有杂质，则倒出电解液，用纯水反复冲洗，然后加入新的电解液充电即可；②测量电池内部电解液密度，当电解液密度过大时,只需调节电解液密度到规定值即可使用；③当正极板软化严重，活性物质大块脱落。板栅腐蚀严重变形甚至断裂时更换极板。

2.3电池失水故障解决方法

①对蓄电池补水充电，注意控制充电电压，不要使电池大量的析气；②选择适合的充电电压和电流，禁止过电压大电流充电；③电解液密度较高的电池在长期存放时更换密度较低的电解液。使用中的电池每个月补充充电一次，减少电池自放电的产生；④选择合适密度的电解液。禁止单方面为了增加电池的比容量而增加硫酸的比重。

2.4电池热失控解决方法

①在保证蓄电池不漏液的情况下，尽量多加液或及时对电池补充电解液以延长或避免电池故障的发生；②对电池内部杂质及时进行清理，避免电池内部短路或微短路的发生；③在电池使用后及时充电，防止过放电现象发生；④选择合适的充电器和充电时间，防止过充电的发生，当外部温度较高时要适当减少充电的时间。

三、结语

在对铅酸蓄电池生产和使用过程中常见问题进行分析和总结的基础上，提出了对故障问题的解决方法。随着蓄电池技术的进一步发展和新技术新材料的应用，以及人们对蓄电池日常使用和维护认识的逐步深入，这些问题一定会得到妥善的解决。

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 姓名：沈杰（1987.04.14—），性别：男；籍贯：浙江；民族：汉；学历：大学本科；职称：工程师，职务：/研究方向：蓄电池与蓄电池检测；单位：长兴县国家动力电池产品质量监督检验中心