铅酸蓄电池是车辆底盘非常重要的部件之一,它的主要作用为:①在启动时,为启动电机、点火系统、燃油喷射等提供输入功率;②在发动机不运行或处于怠速时,向各种用电设备提供直流电源;③当用电设备过多,用电量超过发电机的供电能力时,协助发电机供电。由此可以看出,一旦蓄电池出现故障,整台车辆将处于瘫痪状态。
图1:汽油发动机示意图
目前民用汽车里应用最广泛的是12V铅酸蓄电池,在军用领域如坦克、轮式步兵战车、自行火炮等装备上,24V蓄电池也有涉及。铅酸蓄电池的日常维护对于用户来说非常重要,维护工作做得好,蓄电池的寿命长,反之则短。要想掌握正确的蓄电池维护方法,最大限度的延长其使用寿命,了解蓄电池的失效模式是必要的。归纳起来,启动型铅酸蓄电池的失效模式主要表现为以下几种:。
1.硫酸盐化:
铅酸蓄电池在正常使用时,正、负极板上的活性物质大部分转变为小粒晶状的硫酸铅,在充电时很容易和电解液反应生成原来的PbO2和Pb。而如果使用不当,极板上的活性物质会生成粗而硬的硫酸铅晶体,这种硫酸铅体积大,导电性差,在正常充电时难以重新转化为活性物质,这种现象称为硫酸盐化(简称硫化)。硫化的蓄电池具体表现为:①充电时,电压上升很快,不能恢复到电池原有的储电量;②充电时,电解液的密度低于正常值,且过早的产生气泡;③在放电过程中,电压下降很快,很快降至终止电压;④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),极板表面粗糙发硬。
图2:极板硫化
以下几种情况会导致极板硫化:
a)蓄电池长期充电不足或放电后搁置没有及时充电;
b)蓄电池配套的电气系统存在局部漏电,长期小电流放电到极低的电压;
c)蓄电池内部电解液液面降低,使极板裸露部分硫化。
2、极板腐蚀变形:
极板腐蚀和变形主要发生在正极板,由于板栅腐蚀,强度降低,造成极板变形,甚至断裂。极板腐蚀和变形的特征有:①电解液混浊,极板呈腐烂状;②由于板栅受到腐蚀,正极板活性物质失去了应有的强度,造成脱落,这种脱落往往是呈块粒状;③活性物质的减少,势必造成电池的容量下降,循环寿命缩短。
造成极板腐蚀变形的原因包括:
a)经常过充电,使正极板栅处于阳极氧化的条件下;
b)电解液密度或温度过高,加速正极板氧化腐蚀;
c)板栅合金制造工艺有问题,引起极板在充放电过程中不耐腐而变形。
3、活性物质脱落
铅酸蓄电池在充放电过程中,极板的活性物质因渐渐变得疏松而脱落,主要特征是在电解液中有沉淀物,电池容量下降。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,但是在下列情况时,同样造成极板的活性物质脱落。
a)充放电电流过大或长期过充过放;
b)充电时电解液温度、密度过高;
c)极板的腐蚀变形。
图3:活性物质脱落
4、内部短路
蓄电池正、负极板直接接触或被其它导电物质搭接称为短路。此故障的现象表现为:①开路电压低,放电时很快达到终止电压;②充电时,电压上升相对缓慢;③充电时,电解液温度上升很快,但密度上升很慢。
造成铅酸蓄电池内部短路的原因主要有以下几个方面:
a)隔板缺损或被刺穿,致使正、负极板虚接触或直接接触;
b)因脱落的活性物质沉积过多,导致正、负极板下部边缘或侧面边缘与沉积物相互接触而造成正负极板相连;
c)导电物体落入电池内造成正、负极板相连。
以上就是启动型铅酸蓄电池四种常见的失效模式。其中针对硫化的蓄电池,北京大城绿川(DACEEN)提供了一体化的解决方案,有离线和在线两种方式。采用铅酸蓄电池容量检测仪LT-1201、数字脉冲充电器LC-1201、修复仪LR1204三种设备结合,可快速实现蓄电池的离线修复。在充电和修复过程中产生持续脉冲连续清除极板硫化结晶,对于不同容量的蓄电池选择合适的档位,可最大程度提高蓄电池的修复效率。
图4:充电、放电、修复设备
除了离线修复,DACEEN还提供在线修复产品。通过给启动电池加装专用保护器,可有效防止新的硫化产生,保证蓄电池持续稳定的输出,延长蓄电池的使用寿命。
图5:汽车专用电池保护器
当我们知道了启动型铅酸蓄电池的失效模式及其相应的修复措施,就能判断蓄电池的健康状态,做到防患于未然,以后不再让蓄电池成为汽车前进的绊脚石!
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