化學(xué)名詞解釋?zhuān)?/p>

鉛蓄電池是1859年G.plante發(fā)明的，他用兩塊鉛板做電極，置于硫酸溶液內(nèi)進(jìn)行電解，使電解的電流方向不斷變換，結(jié)果鉛板的蓄電容量逐漸增加。由G.plante發(fā)現(xiàn)的化學(xué)蓄電現(xiàn)象由于在當(dāng)時(shí)是用原電池對(duì)其充電的，實(shí)用價(jià)值不大，并未引起重視。最近在鉛蓄電池技術(shù)上已取得大量的成果。

鉛蓄電池 - 簡(jiǎn)介

鉛蓄電池又稱(chēng)鉛酸蓄電池，是蓄電池的一種，電極主要由鉛制成，電解液是硫酸溶液的一種蓄電池。一般分為開(kāi)口型電池及閥控型電池兩種。前者需要定期注酸維護(hù)，后者為免維護(hù)型蓄電池。按電池型號(hào)可分為小密、中密及大密。

鉛蓄電池(Sealed Rechargeable Battery)：其體積和重量一直無(wú)法獲得有效的改善，因此目前最常見(jiàn)還是使用在汽車(chē)、摩托車(chē)發(fā)動(dòng)之上。鉛酸電池最大的改良，則是新近采用高效率氧氣重組技術(shù)完成水份再生，藉此達(dá)到完全密封不需加水的目的，而制成的“免加水電池”其壽命可長(zhǎng)達(dá)4年(單一極板電壓 2V)。

鉛蓄電池也是應(yīng)用最廣泛的電池之一。用一個(gè)玻璃槽或塑料槽，注滿硫酸，再插入兩塊鉛板，一塊與充電機(jī)正極相連，一塊與充電機(jī)負(fù)極相連，經(jīng)過(guò)十幾小時(shí)的充電，就成為一個(gè)蓄電池了。它的正負(fù)極之間有2伏的電壓。蓄電池的好處就是可以反復(fù)多次使用。還有一個(gè)大優(yōu)點(diǎn)就是它的內(nèi)電阻極小，可以提供很大的電流。用它給汽車(chē)的起動(dòng)機(jī)供電，瞬間電流可達(dá)20多安培，這是迄今任何其它電池都不能替代的。蓄電池充電時(shí)，是把供給它的電能變?yōu)樗苜A存起來(lái)，放電時(shí)又把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。蓄電池體積太大，又不便攜帶。但汽車(chē)、摩托車(chē)還離不開(kāi)它。

近日，發(fā)生在浙江省臺(tái)州市路橋區(qū)峰江街道的139名村民血鉛嚴(yán)重超標(biāo)事件，再次引起公眾對(duì)重金屬污染的關(guān)注。在昨日中央9部委聯(lián)合舉行的全國(guó)環(huán)保專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)電話會(huì)議上，環(huán)保部副部長(zhǎng)張力軍也提到了這起近期發(fā)生的事件，表示該起事件是因?yàn)楫?dāng)?shù)卣窗匆?guī)定完成居民搬遷所致。2011年全國(guó)環(huán)保專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)的“重中之重”，就是對(duì)鉛蓄電池全行業(yè)進(jìn)行徹底排查，以遏制兒童血鉛超標(biāo)事件的高發(fā)態(tài)勢(shì)。

僅2009年，全國(guó)即發(fā)生20多起血鉛超標(biāo)事故，2010年至今，類(lèi)似事件也時(shí)有發(fā)生。比如近期發(fā)生的浙江臺(tái)州的事件，以及稍早之前發(fā)生在安徽懷寧的血鉛超標(biāo)事件。此類(lèi)事件之所以頻頻發(fā)生，除了“企業(yè)造假之外，與地方多個(gè)部門(mén)監(jiān)管不到位有關(guān)系”，比如近期發(fā)生血鉛事件的某地，環(huán)保部復(fù)查發(fā)現(xiàn)，有34%的中小鉛蓄電池企業(yè)，在去年的專(zhuān)項(xiàng)排查中被遺漏。

對(duì)于即將開(kāi)始的鉛蓄電池企業(yè)全面排查，環(huán)保部要求做到“六個(gè)一律”，即未經(jīng)環(huán)評(píng)或者環(huán)評(píng)不過(guò)關(guān)的一律停建;環(huán)境保護(hù)、安全設(shè)施、職業(yè)健康執(zhí)行不到位的一律停產(chǎn);污染治理設(shè)施不達(dá)標(biāo)的一律停產(chǎn);無(wú)危險(xiǎn)廢物資質(zhì)從事廢鉛蓄電池回收的一律停產(chǎn);不能依法達(dá)到衛(wèi)生防護(hù)距離要求的一律停產(chǎn);發(fā)生重大鉛污染的，一律追究責(zé)任。

同時(shí)，要求各地在2011年7月30日前，在媒體上公布轄區(qū)內(nèi)所有鉛蓄電池企業(yè)(加工、組裝和回收)名單，接受社會(huì)監(jiān)督。 [1]

鉛蓄電池 - 其結(jié)構(gòu)

鉛酸蓄電池一般由正極板、負(fù)極板、隔板、電池槽、電解液和接線端子等部分組成。

正極板為二氧化鉛板(PbO2)，負(fù)極板為鉛板(Pb)。

鉛蓄電池 - 工作原理

鉛蓄電池由正極板群、負(fù)極板群、電解液和容器等組成。充電后的正極板是棕褐色的二氧化鉛(PbO2)，負(fù)極板是灰色的絨狀鉛(Pb)，當(dāng)兩極板放置在濃度為27%～37%的硫酸(H2SO4)水溶液中時(shí)，極板的鉛和硫酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，二價(jià)的鉛正離子(Pb2+)轉(zhuǎn)移到電解液中，在負(fù)極板上留下兩個(gè)電子(2e-)。由于正負(fù)電荷的引力，鉛正離子聚集在負(fù)極板的周?chē)龢O板在電解液中水分子作用下有少量的二氧化鉛(PbO2)滲入電解液。

其中兩價(jià)的氧離子和水化合，使二氧化鉛分子變成可離解的一種不穩(wěn)定的物質(zhì)——氫氧化鉛〔Pb(OH)4)。氫氧化鉛由4價(jià)的鉛正離子(Pb4+)和4個(gè)氫氧根〔4(OH)-〕組成。4價(jià)的鉛正離子(Pb4+)留在正極板上，使正極板帶正電。由于負(fù)極板帶負(fù)電，因而兩極板間就產(chǎn)生了一定的電位差，這就是電池的電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)接通外電路，電流即由正極流向負(fù)極。

在放電過(guò)程中，負(fù)極板上的電子不斷經(jīng)外電路流向正極板，這時(shí)在電解液內(nèi)部因硫酸分子電離成氫正離子(H+)和硫酸根負(fù)離子(SO42-)，在離子電場(chǎng)力作用下，兩種離子分別向正負(fù)極移動(dòng)，硫酸根負(fù)離子到達(dá)負(fù)極板后與鉛正離子結(jié)合成硫酸鉛(PbSO4)。在正極板上，由于電子自外電路流入，而與4價(jià)的鉛正離子(Pb4+)化合成2價(jià)的鉛正離子(Pb2+)，并立即與正極板附近的硫酸根負(fù)離子結(jié)合成硫酸鉛附著在正極上。

鉛蓄電池 - 工作性能

1、干荷電極板

眾所周知，對(duì)于汽車(chē)起動(dòng)電池，包括摩托車(chē)用均喜歡干荷電型.用戶只需注入所需濃度和數(shù)量的稀硫酸，靜置片刻，不必進(jìn)行初充電即可使用。干荷電電池的生產(chǎn)關(guān)鍵是控制負(fù)極板在化成后的洗滌、干燥、裝配甚至儲(chǔ)存中，活性物質(zhì)不被大量氧化，而失去活性。為了防止氧化，采用不同的干燥方法，中國(guó)多數(shù)生產(chǎn)廠家采用配方法，即在負(fù)極鉛膏中加入不同的防氧化劑，化成好極板經(jīng)洗滌后再浸硼酸、甘油或木糖醇等浸漬液。鉛膏中的防氧化劑大多數(shù)生產(chǎn)廠家使用α-羥基β-萘酸(簡(jiǎn)稱(chēng)1.2酸)或硬酯酸類(lèi)(少數(shù)廠家)。最近幾年提出。用液體石蠟代替1.2酸，使用1.2酸的配方法，應(yīng)用廣泛，工藝成熟，但有如下缺點(diǎn)：(1)對(duì)鼻膜有刺激、嗆人;(2)充電接受能力差，化成時(shí)常常表現(xiàn)出滯后于正極，(3)價(jià)格較貴，(4)與木素磺酸鈉配合時(shí)，電池經(jīng)幾次循環(huán)容量明顯下降。硬脂酸配方法因硬脂酸為蠟狀固體，不易分散，合膏時(shí)混合不均。液體石蠟是石油化工產(chǎn)品，是一種混合烴，為無(wú)色無(wú)味的油狀液體，不溶于水。價(jià)格便宜，密度為0.89，燃點(diǎn)稍高于245℃，雜質(zhì)含量很低，分子量平均為490。合膏時(shí)無(wú)需乳化或噴淋，加水后或加酸后加入均可，易于分散，合膏均勻，與木素磺酸鈉合用，未發(fā)現(xiàn)容量下降，鉛膏的彈塑性好，易于填涂。日本在若干年前就使用一種礦物油進(jìn)行干荷，估計(jì)就是液體石蠟。目前，在國(guó)內(nèi)尚未為大多數(shù)廠家所接受，尚存疑慮。已經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)：5 s放電電壓、低溫起動(dòng)放電、極板鉛含量分析、儲(chǔ)備容量、充電接受、荷電保持、循環(huán)壽命等進(jìn)行了全面的試驗(yàn)，結(jié)果表明各項(xiàng)指標(biāo)均符合技術(shù)要求，效果很理想。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室也進(jìn)行過(guò)驗(yàn)證，用循環(huán)伏安法和小片試樣證明用液體石蠟代替1.2酸，具有以下優(yōu)點(diǎn)：析氫過(guò)電位高，充電時(shí)析氫少，極板可逆性好，即充電接受能力得到改善，鑒于上述結(jié)果，可完全打消疑慮放心在生產(chǎn)上使用。

荷電極板的生產(chǎn)不僅僅用于汽車(chē)起動(dòng)型，部分閥控密封摩托車(chē)電池也用干荷式，電動(dòng)自行車(chē)蓄電池的生產(chǎn)當(dāng)采用槽化成工藝時(shí)，為了減少裝配后的補(bǔ)充充電時(shí)間，也采用干荷極板工藝，有的生產(chǎn)廠也有使用液體石蠟為防氧化劑的，同樣取得了好的效果，實(shí)踐證明，液體石蠟做為防氧化劑代替1.2酸或硬脂酸工藝完全可行。值得注意的是，在閥控密封電池中，負(fù)極組成含有1.2酸是非常不利的，因?yàn)樨?fù)極在循環(huán)中的充電，同時(shí)有3個(gè)可能的反應(yīng)，PbSO4的還原、H+離子還原為氫，O2的還原。1.2酸的存在既不利于PbO4的還原，也不利于O2的還原，O2的還原即O2的吸收在該類(lèi)電池中是很重要的。我們建議最好不使用1.2酸而使用液體石蠟。甚至在干荷摩托車(chē)和自行車(chē)電池中，負(fù)極配方可不加防氧化劑，只在化成后經(jīng)水洗浸硼酸，就可以滿足要求，因?yàn)殡姵孛芊?，在貯存過(guò)程中沒(méi)有防氧化問(wèn)題，只是化成后的洗滌、干燥中防氧化，硼酸對(duì)電池性能無(wú)害，還可以降低正極的自放電。

2、不同用途電池的典型配方

鉛酸蓄電池雖然品種較多，但按其使用特點(diǎn)主要分為三大類(lèi)別：起動(dòng)用(以汽車(chē)電池為代表)、動(dòng)力型(以牽引車(chē)電池為代表)、固定型(以通信電池為代表)。 對(duì)汽車(chē)起動(dòng)要求大電流低溫起動(dòng)，低溫可達(dá)—40℃，一般以5分鐘率電流起動(dòng)，然后以浮充方式進(jìn)行充電。動(dòng)力型電池，以中等速率進(jìn)行深放電，也具有短時(shí)間大電流放電性能，然后進(jìn)行恒壓或恒流充電，為典型的循環(huán)使用方式。固定型電池為備用電源，不定期的使用，經(jīng)常以恒壓并聯(lián)方式進(jìn)行浮充電。BaSO4是各種用途的蓄電池都必須加入的無(wú)機(jī)膨脹劑，但對(duì)低溫起動(dòng)的去鈍化作用不夠，還必須與有機(jī)膨脹聯(lián)合使用。沒(méi)有膨脹劑負(fù)極活性物質(zhì)，在充放電的循環(huán)中，放電時(shí)形成致密少孔的PbSO4層覆蓋在鉛上。這種缺孔沉積物的形成，引起活性物質(zhì)的緊結(jié)收縮，極大地降低負(fù)極的比表面積，使得負(fù)極在相當(dāng)少的循環(huán)后就喪失工作能力。

在負(fù)極組分中加入某些添加劑，可以減緩這種收縮傾向，通常稱(chēng)為膨脹劑，準(zhǔn)確地說(shuō)是防收縮劑。硫酸鋇為無(wú)機(jī)膨脹劑，它與PbSO4具有近似的結(jié)晶參數(shù)，如表2。在負(fù)極活性物質(zhì)中加入高分散的同晶硫酸鋇或硫酸鍶，放電時(shí)可以做為硫酸鉛的結(jié)晶中心，硫酸鉛可以在硫酸鋇上析出，而無(wú)需形成硫酸鉛的結(jié)晶中心，這樣就不會(huì)產(chǎn)生由于要形成晶核而必須的過(guò)飽和度，這帶來(lái)兩點(diǎn)好處，首先濃差過(guò)電勢(shì)降低，其次在低過(guò)飽和度條件下所形成的硫酸鉛層壓實(shí)程度小于高過(guò)飽和度下所形成的硫酸鉛層，這有利于硫酸的擴(kuò)散，有利于電極的深度放電。硫酸鋇是惰性的，不參加電極的氧化還原過(guò)程，它高度分散于活性物質(zhì)之中，使放電時(shí)生成的PbSO4不是覆蓋在金屬鉛上形成致密連續(xù)的鈍化層，而是保持電極物質(zhì)的發(fā)達(dá)的比表面積，充電時(shí)防止收縮。

當(dāng)BaSO4與有機(jī)膨脹劑聯(lián)合使用時(shí)，其去鈍化作用將加強(qiáng)，使低溫大電流放電時(shí)間延長(zhǎng)，并能在循環(huán)過(guò)程中保持其去鈍化作用，故在汽車(chē)起動(dòng)電池中，這時(shí)既要求大電流保持一定時(shí)間，又要保持一定電壓時(shí)(即要求一定功率才能起動(dòng))，必須無(wú)機(jī)與有機(jī)膨脹劑聯(lián)合使用。在固定型電池中，用電設(shè)備和蓄電池均放在室內(nèi)無(wú)低溫起動(dòng)問(wèn)題，此外，由于恒壓浮充電要求單格電池之間的電壓一致性要好，而有機(jī)膨脹劑強(qiáng)烈的影響氫的過(guò)電勢(shì)，結(jié)果引起電池之間電壓的不一致，所以在固定型電池的負(fù)極中不加有機(jī)膨脹劑，以減少電壓不一致的影響因素，尤其在密封電池中影響電壓不一致性的因素較多，取消有機(jī)膨脹劑，而適當(dāng)多加一些BaSO4。最近幾年提高了 BaSO4的含量到1.0%，改善了負(fù)極活性物質(zhì)的壽命。

有機(jī)膨脹劑的種類(lèi)很多，有從植物中提取的天然物質(zhì)，也有合成的，國(guó)外進(jìn)行了大量的研究。在國(guó)內(nèi)使用的有機(jī)膨脹劑大多數(shù)廠家為腐植酸，通常以小于1%的數(shù)量加到負(fù)極鉛膏中，可以明顯提高電池的常溫、低溫起動(dòng)容量和壽命。腐植酸通常是以泥煤、褐煤、草炭等為原料，用堿法或酸法制造的。一般酸法腐植酸雜質(zhì)、水分均較高。由于生產(chǎn)原料不同，各地區(qū)生產(chǎn)的腐植酸對(duì)蓄電池性能的影響也各異，需注意選擇使用。在更低的溫度下如-40℃，腐植酸難以滿足電池的性能要求，故還需要采用一些其他的有機(jī)膨脹劑單獨(dú)使用，或與腐植酸聯(lián)合使用。最廣泛使用的是木素磺酸鈉，它們對(duì)活性物質(zhì)的確切機(jī)理還不十分清楚，但它們吸附在電極上，對(duì)負(fù)極的比表面積和結(jié)晶形態(tài)有巨大影響，是鉛膏流變性和可塑性的調(diào)節(jié)劑。

國(guó)內(nèi)通常使用的木素磺酸鈉有3種：國(guó)產(chǎn)吉林開(kāi)山屯產(chǎn)、日本進(jìn)口及挪威木素(Vanisperse A)。此外，有機(jī)膨脹劑還有栲膠類(lèi)如橡惋栲膠、雞血藤栲膠、3#合成鞣劑等，這些有機(jī)膨脹劑對(duì)電池的-40℃的起動(dòng)都有良好作用，但其充電接受能力不理想，耐循環(huán)也較差。這些諸多的有機(jī)膨脹劑對(duì)蓄電池性能的影響，國(guó)內(nèi)尚缺乏橫向比較數(shù)據(jù)，已知國(guó)產(chǎn)木素磺酸鈉合膏工藝性差，合出的膏稀而表觀密度又大，山西師范大學(xué)附屬工廠對(duì)此已進(jìn)行了改進(jìn)。鑒于木素磺酸鈉與腐植酸各具優(yōu)點(diǎn)，目前，行業(yè)比較推崇腐植酸與木素磺酸鈉混合使用或二者進(jìn)行復(fù)合，但兩者混合比例的最佳選擇尚未見(jiàn)公開(kāi)報(bào)道。F.Saez指出對(duì)電池性能具有極其優(yōu)良作用的是那些具有平均分子量偏低的物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)其分子中的羧基與容量的關(guān)系，高的羧基有利于改善電極容量和降低自放電;甲氧基對(duì)冷起動(dòng)有負(fù)面作用，有機(jī)硫含量加速自放電，酚族含量對(duì)循環(huán)壽命、自放電、充電接受具有復(fù)雜的關(guān)系。一般膨脹劑在低濃度時(shí)，對(duì)活性物質(zhì)利用率呈現(xiàn)最大好處，恒流放電時(shí)，利用率的改善是在含量為0.25%～0.5% 時(shí)，含量再高利用率增加甚微，這表明有機(jī)膨脹劑存在著一個(gè)最大的表面吸附。

David P.Boden對(duì)8種含有不同有機(jī)膨脹電極與空白電極對(duì)比試驗(yàn)表明：每種膨脹劑均具有一個(gè)最優(yōu)的含量。不含膨脹劑時(shí)利用率5小時(shí)率一般為0.07Ah/g。一種合成的Bomer B最高達(dá)0.147Ah/g (0.75%含量)，隨放電速率增加而減小，隨溫度升高而增加。含有VanispersA(挪威木素)的電池具有最長(zhǎng)的循環(huán)壽命(室溫1 000次循環(huán)，含0.75[%]時(shí))，也給出較好的利用率，室溫含量0.25[%]時(shí)為0.132Ah/g。研究結(jié)果表明：所有的膨脹劑均改善了電池的容量和壽命，全部電池在循環(huán)過(guò)程中比表面積下降，說(shuō)明活性物質(zhì)失去活性，失去活性的原因有幾種可能：膨脹劑形成有機(jī)鉛化合物、膨脹劑在稀硫酸中化學(xué)降解、被活性物質(zhì)覆蓋、在高pH區(qū)溶解隨后遷至正極被氧化。膨脹劑失效后，降低了活性物質(zhì)的比表面積，改變了負(fù)極形貌，使電極緊結(jié)收縮，從而降低充電效率，使電極容量下降，壽命終止。

在負(fù)極配方中加入導(dǎo)電物質(zhì)炭黑類(lèi)，也已經(jīng)成為不可缺少的，尤其在閥控密封電池中，由于負(fù)極具有吸收O2的功能，使得負(fù)極經(jīng)常處于充電不足的狀態(tài)，總有一部分不導(dǎo)電的PbSO4存在，如果沒(méi)有導(dǎo)電物質(zhì)存在，一旦發(fā)生過(guò)放電.就很難使PbSO4還原的充電順利進(jìn)行。F. Saez等經(jīng)研究表明，在電動(dòng)汽車(chē)電池中，負(fù)極炭黑含量由0.28%增加到0.56%時(shí)，電池的循環(huán)壽命明顯延長(zhǎng)。Masaaki Shiomi等在研究炭黑的作用中指出[9]，炭黑對(duì)PbSO4結(jié)晶無(wú)影響，使電池壽命增加，是由于導(dǎo)電作用，炭黑在電極中形成導(dǎo)電的網(wǎng)絡(luò)。不含炭黑的PbSO4充電時(shí)充入400 [%]的理論容量時(shí)，僅有35 [%]的PbSO4轉(zhuǎn)化為Pb。而當(dāng)負(fù)極中含有炭黑為3倍的通常含量時(shí)(通?？赡転?.28%)充電迅速，僅僅用120%的電量，幾乎全部PbSO4均能還原。當(dāng)含炭黑10倍于通常含量時(shí)，甚至于循環(huán)240 000次的電池，其放電終止電壓下降也不明顯。 我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室也曾驗(yàn)證過(guò)炭黑的作用，當(dāng)在負(fù)極中含有0.20%炭黑時(shí)化成很難進(jìn)行，而當(dāng)將炭黑提高到0.4 %時(shí)，化成得以順利進(jìn)行。國(guó)內(nèi)負(fù)極配方中的炭黑多為乙炔黑，以千分之幾的量加入。

3 關(guān)于預(yù)混合

負(fù)般配方中組分較多，以何種方式加到鉛粉中，各生產(chǎn)廠大同小異，總的來(lái)看沒(méi)有經(jīng)過(guò)預(yù)先混合，一般是與鉛粉進(jìn)行干混，攪拌一定時(shí)間，然后先加水，后加酸。在使用木素磺酸鈉做膨脹劑時(shí)。有的廠先將木素磺酸鈉溶在配方水中進(jìn)行合膏。據(jù)稱(chēng)國(guó)外生產(chǎn)廠均進(jìn)行輔料的預(yù)混合，就是將各種材料BaSO4、炭黑、有機(jī)膨脹劑按比例加一定的配方水，放置在一容器中攪拌一定時(shí)間，合膏時(shí)加到鉛粉中，最后加酸。 預(yù)混合的最大好處就是均勻，減少極板之間不均勻的因素，建議生產(chǎn)廠不妨一試。

鉛蓄電池 - 其故障分析

在鉛蓄電池的檢測(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

1、反極的現(xiàn)象及原因

鉛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)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。

2、短路現(xiàn)象及原因

鉛蓄電池的短路系指鉛蓄電池內(nèi)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：

(1)開(kāi)路電壓低，閉路電壓(放電)很快達(dá)到終止電壓。

(2)大電流放電時(shí)，端電壓迅速下降到零。

(3)開(kāi)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。

(4)充電時(shí)，電壓上升很慢，始終保持低值(有時(shí)降為零)。

(5)充電時(shí)，電解液溫度上升很高很快。

(6)充電時(shí)，電解液密度上升很慢或幾乎無(wú)變化。

(7)充電時(shí)不冒氣泡或冒氣出現(xiàn)很晚。

造成鉛蓄電池內(nèi)部短路的原因主要有以下幾個(gè)方面：

(1)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。

(2)隔板竄位致使正負(fù)極板相連。

(3)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。

(4)導(dǎo)電物體落入電池內(nèi)造成正、負(fù)極板相連。

(5)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。

3、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。

(1)鉛蓄電池在充電過(guò)程中電壓上升的很快，其初期和終期電壓過(guò)高，終期充電電壓可達(dá)2.90V/單格左右。

(2)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。

(3)充電時(shí)，電解液溫度上升的快，易超過(guò)45℃。

(4)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。

(5)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(jué)，并且極板發(fā)硬。

(6)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。

(1)鉛蓄電池初充電不足或初充電中斷時(shí)間較長(zhǎng)。

(2)鉛蓄電池長(zhǎng)期充電不足。

(3)放電后未能及時(shí)充電。

(4)經(jīng)常過(guò)量放電或小電流深放電。

(5)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)。

(6)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。

(7)內(nèi)部短路局部作用或電池表面水多造成漏電。

(8)電解液不純，自放電大。

(9)電池內(nèi)部電解液面低，使極板裸露部分硫酸化。

4、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：

(1)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(kāi)裂。

(2)過(guò)量充電或過(guò)量放電，增加了內(nèi)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。

(3)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。

(4)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：

(1)制造板柵合金工藝有問(wèn)題，引起極板在充放電過(guò)程中不耐腐而斷裂。

(2 )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。

(3)電解液密度過(guò)高，溫度過(guò)高，正極板氧化腐蝕加劇。

(4)鉛蓄電池的電解液中，含有正極板柵有腐蝕作用的酸類(lèi)或其它有機(jī)物鹽類(lèi)，都會(huì)逐漸腐蝕正極板柵。這些對(duì)正極板柵有害的酸類(lèi)、鹽類(lèi)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。

(5)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：

(1)電解液混濁，極板呈腐爛狀。

(2)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。

(3)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：

(1)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。

(2)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。

(3)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。

(4)二氧化鉛中有兩種結(jié)晶，即α—Pb02和β—Pb02與板柵直接接觸的那一層大半是α—Pb02外層大部分是β—Pb02，而陽(yáng)極腐蝕的基本產(chǎn)物是α—Pb02。

(5)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身不同的夾層——晶間夾層，合金腐蝕發(fā)生在夾層里。

5、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?；钚晕镔|(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。

(1)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。

(2)充放電電流大或過(guò)量充放電，長(zhǎng)期過(guò)放電。

(3)充電時(shí)電解液溫度、密度過(guò)高。

(4)放電時(shí)外電路發(fā)生短路。

(5)電解液不純。

(6)極板硫酸化或板柵腐蝕斷裂。

6、容量降低

鉛蓄電池放電時(shí)達(dá)不到額定容量或在充放電過(guò)程中容量降低一般有以下幾種原因

(1)極群局部短路。

(2)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。

(3)板柵腐蝕極板斷裂，活性物質(zhì)脫落。

(4)極板硫酸化。

(5)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。

(6)充放電設(shè)備、測(cè)量?jī)x表超差或出現(xiàn)故障。

(7)放電時(shí)，電解液溫度過(guò)低。

7、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：

(1)開(kāi)路電壓低或充放電時(shí)電壓均低。

(2)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。

(3)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。

(4)放電時(shí)電壓出現(xiàn)負(fù)值。

(5)充電時(shí)電壓上升且電壓偏低。

造成電壓異?，F(xiàn)象一般有以下幾方面原因：

(1)內(nèi)部短路、反極。

(2)極板硫酸化。

(3)極板腐蝕斷裂，活性物質(zhì)脫落。

(4)電解液密度低或高。

(5)測(cè)量?jī)x器儀表超差或故障。

(6)連接處接觸不良。

(7)負(fù)極板收縮純化。

(8)過(guò)量放電。

(9)充電不足。

(10)自放電大

(9)充電不足。

(10)自放電大。

8、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：

(1)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，致使起動(dòng)性能不佳或無(wú)法起動(dòng)。

(2)電解液密度低，內(nèi)阻大，隔板內(nèi)阻大。

(3)正極板彎曲及極板硫酸化。

(4)放電設(shè)備與蓄電池連接接觸電阻大。

(5)極群短路，極板連電。

(6)活性物質(zhì)脫落。

(7)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝配方有問(wèn)題。

(8)放電電流過(guò)大。

(9)環(huán)境溫度過(guò)低。

9、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：

(1)正極板腐蝕、負(fù)極板膨脹。

(2)極群短路，極板連電。

(3)隔板損壞或竄位及隔板不耐腐。

(4)合金不耐腐。

(5)充放電循環(huán)比例不當(dāng)。

(6)電解液密度、溫度過(guò)高或過(guò)低，液面高度不夠。

(7)虛焊假焊，極板脫落。

(8)極板硫酸化。

(9)充放電電流過(guò)大。

二 解剖與分析

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，其步驟如下：

(一)、外觀檢查

l、檢查蓄電池槽有無(wú)破損及裂紋。

2、測(cè)量電解液密度值，電池端電壓及每個(gè)單格電池電壓情況。

3、檢查蓄電池端柱及連接條情況。

(二)、解剖觀察

1、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(pán)內(nèi)。

2、塑殼電池用鐵鋸沿槽蓋熱封處將蓄電池鋸開(kāi)，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(kāi)，將每個(gè)極群組抽出，放入鐵盤(pán)內(nèi)。

3、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，虛焊假焊現(xiàn)象，觀察極群內(nèi)是否有異物存在。

4、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。

5、觀察蓄電池槽內(nèi)電解液狀況，活性物質(zhì)沉積狀況，槽內(nèi)有無(wú)異物情況以及電池槽中間隔板是否有開(kāi)裂、破損、單格間溝通等。

6、完成上述觀察后，用鐵鋸鋸開(kāi)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。

7、觀察正極板四邊框有無(wú)斷裂現(xiàn)象，極板表面狀況，活性物質(zhì)脫落狀況，小筋條腐蝕斷裂情況以及極板有無(wú)彎曲等。

8、對(duì)于管式正極板觀察絲管有無(wú)破損，鉛芯有無(wú)脫脖現(xiàn)象，封底有無(wú)脫落，匯流排有無(wú)斷裂以及管內(nèi)活性物質(zhì)有無(wú)下沉，空管程度等。

9、觀察負(fù)極板表面狀況，有無(wú)硫酸化跡象，活性物質(zhì)有無(wú)收縮變硬，有無(wú)膨脹堆積及脫落現(xiàn)象。

10、觀察每片隔板腐蝕程度，有無(wú)破損、斷裂、掉角、穿孔現(xiàn)象，觀察隔板時(shí)應(yīng)將隔板用水洗凈仔細(xì)觀察。

(三)、分析記錄

電池解剖觀察后，記錄好觀察結(jié)果，分析出影響電池性能及造成試驗(yàn)終止的原因，提出電池解剖分析意見(jiàn)。 [2]

鉛蓄電池 - 優(yōu)缺點(diǎn)

鉛蓄電池的優(yōu)點(diǎn)是放電時(shí)電動(dòng)勢(shì)較穩(wěn)定，缺點(diǎn)是比能量(單位重量所蓄電能)小，十分笨重，對(duì)環(huán)境腐蝕性強(qiáng)。鉛蓄電池的工作電壓平穩(wěn)、使用溫度及使用電流范圍寬、能充放電數(shù)百個(gè)循環(huán)、貯存性能好(尤其適于干式荷電貯存)、造價(jià)較低，因而應(yīng)用廣泛。

鉛蓄電池 - 注意事項(xiàng)

一、正確使用鉛蓄電池

1、正確進(jìn)行鉛蓄電池的初充電。凡未經(jīng)使用過(guò)的鉛蓄電池，在使用前的首次充電稱(chēng)為初充電。正確地對(duì)鉛蓄電池進(jìn)行初充電應(yīng)做到:電流不能過(guò)大:必須使鉛蓄電池充足電;要進(jìn)行2～3次的充放電循環(huán)。如果操作不當(dāng)(如初次充電不徹底)，將會(huì)造成鉛蓄電池永久性的充電不足，致使它的額定容量減少，壽命縮短。

2、不同容量的鉛蓄電池不能放在一起使用。機(jī)械車(chē)輛使用兩只以上鉛蓄電池時(shí)，其容量應(yīng)該基本一致。以6135發(fā)動(dòng)機(jī)為例，把兩只一大一小的12V的鉛蓄電池串聯(lián)使用時(shí)，由于兩只鉛蓄電池容量不相等，充電時(shí)可能小的鉛蓄電池剛好充足，而大的鉛蓄電池還處于半充足狀況。尤其在放電時(shí)，小的鉛蓄電池還會(huì)因大電流放電而早期損壞。因此在工作中最好不要將兩只容量不同的鉛蓄電池放在一起使用。

3、減小鉛蓄電池的自放電。自放電是鉛蓄電池固有的特性，JB1058-78標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，鉛蓄電池充足電后在2 0～30℃的環(huán)境中擱置28天，其容量損失不應(yīng)超過(guò)20%。鉛蓄電池自放電主要是由于負(fù)極板上海綿狀鉛的自動(dòng)溶解引起的，因此很多生產(chǎn)廠家都在負(fù)極板加入了腐植酸、木素磺酸等緩沖劑，海綿狀鉛的自溶速度因而會(huì)顯著下降，致使鉛蓄電池性能大為改善。但鉛蓄電池自放電的固有特性卻依然存在，所以暫不使用的新鉛蓄電池不要預(yù)先加入電解液，否則即會(huì)產(chǎn)生自放電。對(duì)已灌入電解液而閑置待用的鉛蓄電池，應(yīng)定期進(jìn)行充電。

4、防止長(zhǎng)時(shí)問(wèn)大電流放電。安裝和拆卸鉛蓄電池時(shí)應(yīng)嚴(yán)防短路:起動(dòng)機(jī)械車(chē)輛(或設(shè)備)的時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，每次應(yīng)不超過(guò)2 0秒.兩次起動(dòng)之間應(yīng)停歇1分鐘以上，若連續(xù)起動(dòng)三次，發(fā)動(dòng)機(jī)仍不能起動(dòng)，應(yīng)停止起動(dòng)，立即查明原因。

二、 經(jīng)常性的檢查和保養(yǎng)

1、保持一定高度的電解液液面。按使用要求.電解液液面應(yīng)高出極板10～15毫米。檢查時(shí)先用內(nèi)徑4～6毫米，長(zhǎng)約150毫米的玻璃管，垂直地插入加液口中，直到與極板上邊緣相接觸，然后用食指壓緊玻璃管的上口，用拇指和無(wú)名指將玻璃管夾出，玻璃管中電解液的高度即為鉛蓄電池內(nèi)電解液平面高出極板的高度。測(cè)量后再將玻璃管中的電解液放回，如果液面高度不夠，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)添蒸餾水，切不可加入泉水、河水和自來(lái)水，更不能添加稀硫酸，否則會(huì)使電解液密度增加而損壞極板。

2、及時(shí)清除殼蓋上的黃白色糊狀物。鉛蓄電池殼蓋上的黃白色糊狀物，是由于鉛蓄電池殼蓋上和極樁周?chē)鸀R有硫酸溶液，使電極樁處受到電化學(xué)腐蝕的結(jié)果。為避免產(chǎn)生這種物質(zhì)，要經(jīng)常用堿水，也可用10%的蘇打水或10%的氨水溶液浸過(guò)的面紗來(lái)擦凈蓄電池外殼及殼蓋處濺出的電解液，使表面經(jīng)常處于中性，則上述現(xiàn)象就可大為減少。若極樁與導(dǎo)線接頭間隙積有氧化物時(shí)?？捎眯〉豆蝺?。

3、定期補(bǔ)充充電。一般情況下，放完電的鉛蓄電池應(yīng)在24小時(shí)內(nèi)進(jìn)行充電;對(duì)于停駛機(jī)械車(chē)輛上的鉛蓄電池，必須每個(gè)月補(bǔ)充充電一次:在使用中的鉛蓄電池，應(yīng)每?jī)蓚€(gè)月拆下來(lái)進(jìn)行一次補(bǔ)充充電。

4、定期檢查電解液的密度。電解液的密度必須與所在地區(qū)和季節(jié)相適應(yīng)。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，中國(guó)大部分地區(qū)(除了嚴(yán)寒地區(qū)外)在夏季前后，新充電的鉛蓄電池電解液的相對(duì)密度可達(dá)到1.20～1.25。使用過(guò)的鉛蓄電池再次充電時(shí)，電解液相對(duì)密度要保持在1.15～1.18。到秋季電解液相對(duì)密度則應(yīng)由1.18逐漸提高到1.25，冬季調(diào)整到1.285，春季時(shí)再逐步添加蒸餾水以調(diào)低相對(duì)密度。