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3、蓄电池故障机理:
3.1蓄电池工作原理
阀控式密封铅酸蓄电池的工作原理,基本上沿袭于传统的铅酸蓄电池,它的正极活性物质是二氧化铅(PbO2),负极活性物质是海绵状铅(Pb),电解液是稀硫酸(H2SO4),其电极反应方程式如下:
正极:PbO2+H2SO4+2H++2e-←→ PbSO4+2H2O
负极:Pb+ H2SO4←→ PbSO4+2H++2e-
整个电池反应方程式:Pb+ PbO2+2H2SO4←→ 2PbSO4+2H2O
普通的铅酸蓄电池在充电过程中,正极析出氧气,负极析出氢气:
正极:H2O→1/2O2+2H++2e-
负极:2H++2e-→H2
3.2 从上面反应式可看出,充电过程中存在水分解反应,当正极充电到70%时,开始析出氧气,负极充电到90%时开始析出氢气,由于氢、氧气的析出,如果反应产生的气体不能重新复合利用,电池就会失水。
电池的工作过程是一个化学反应,化学反应需要产生热量,失水是电池散热的一种方式。
3. 3电池失效机理
3.3.1 电池失水
铅酸蓄电池失水会导致电解液比重增高、导致电池正极栅板的腐蚀,使电池的活性物质减少,从而使电池的容量降低而失效。
铅酸蓄电池密封的难点就是充电时水的电解。当充电达到一定电压时(一般在2.30V/单体以上)在蓄电池正极上放出氧气,负极上放出氢气。一方面释放气体带出酸雾污染环境,另一方面电解液中的水分减少,必须隔一段时间进行补加水维护。
阀控式密封铅酸蓄电池均加有滤酸垫,能有效防止酸雾逸出。但密封蓄电池不逸出气体是有条件的,即:电池在存放期间内应无气体逸出;
充电电压在2.35V/单体(25℃)以下应无气体逸出(25℃时,12V电池充电电压14.1V以下无气体逸出);
放电期间内无气体逸出。
但当充电电压超过2.35V/单体时就有可能使气体逸出。因为此时电池体内短时间产生了大量气体(氢气、氧气)来不及被负极吸收,压力超过某个值时,便开始通过单向排气阀排气,排出的气体虽然经过滤酸垫滤掉了酸雾,但必竟使电池损失了气体(水),所以阀控式密封铅酸蓄电池对充电电压的要求是非常严格的,不能造成过充电。
变桨蓄电池组所使用电池(Pansonic 、 LC-P127R2P1 、12V、7.2AH)单只电池充电电压不应该高于14.1V (2.35V * 6=14.1V),高于14.1V 充电将导致电池有气体逸出,电池失水、电解液比重增高,正极栅板腐蚀,电池的活性物质减少,电池的容量降低而失效。
在线监测系统监测数据已经监测到的充电电压值达到16. 26V,超过铅酸蓄电池充电电压上线的1.15倍,势必加速电池容量降低、加速电池失效。
3.3.2 正极板腐蚀。
由于电池失水,造成电解液比重增高,过强的电解液酸性加剧正极板腐蚀,使正极板孔隙率增高,电解液相对变少,极板活性物质变少,电池容量变低。防止极板腐蚀必须注意防止电池失水现象发生。
变桨蓄电池组也存在正极板腐蚀。过高的充电电压导致电池失水,一定会引起正极板腐蚀。
电池流液现象正是因为充电电压高的原因引起的。
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