鉛酸蓄電池的失效模式及其修復方法

現在電池按照容量來計算，還是以鉛酸蓄電池為主。鉛酸蓄電池以其容量大為優勢，是其他電池目前還無法取代的。另外，其大電流放電的特性，也決定了在啟動電池方面的優勢。但鉛作為重金屬，除了成本外，它還存在著一定的毒性，對環境和人體都有不同程度的危害。所以延長鉛蓄電池的壽命，不僅僅是可以降低運行成本以外，還是環保的需要，也是拓展鉛酸蓄電池的應用領域的一個重要問題。所以研究修復鉛酸蓄電池，延長它壽命的問題，使鉛酸蓄電池的銷售量不僅僅不會減少，而且會增加，但是對環境的污染確可以不增加。

要了解鉛酸蓄電池的修復，首先要明白鉛酸蓄電池的失效模式。然后針對不同的失效模式談修復方法。

鉛酸蓄電池的失效模式

由于極板的種類、制造條件、使用方法有差異，最終導致蓄電池失效的原因各異。歸納起來，鉛酸蓄電池的失效有下述幾種情況：

1、正極板的腐蝕變型

目前生產上使用的合金有3類：傳統的鉛銻合金，銻的含量在4％～7％質量分數；低銻或超低銻合金，銻的含量在2％質量分數或者低于1％質量分數，含有錫、銅、鎘、硫等變型晶劑；鉛鈣系列，實際為鉛—鈣－錫－鋁四元合金，鈣的含量在0.06%～0.1%質量分數。上述合金鑄成的正極板柵，在蓄電池充電過程中都會被氧化成硫酸鉛和二氧化鉛，最后導致喪失支撐活性物質的作用而使電池失效；或者由于二氧化鉛腐蝕層的形成，使鉛合金產生應力，使板柵長大變形，這種變形超過4％時將使極板整體遭到破壞，活性物質與板柵接觸不良而脫落，或在匯流排處短路。

2、正極板活性物質脫落、軟化。

除板柵長大引起活性物質脫落之外，隨著充放電反復進行，二氧化鉛顆粒之間的結合也松弛，軟化，從板柵上脫落下來。板柵的制造、裝配的松緊和充放電條件等一系列因素，都對正極板活性物質的軟化、脫落有影響。

3、不可逆硫酸鹽化

蓄電池過放電并且長期在放電狀態下貯存時，其負極將形成一種粗大的、難以接受充電的硫酸鉛結晶，此現象稱為不可逆硫酸鹽化。輕微的不可逆硫酸鹽化，尚可用一些方法使它恢復，嚴重時，則電極失效，充不進電。

4、容量過早的損失

當低銻或鉛鈣為板柵合金時，在蓄電池使用初期（大約20個循環）出現容量突然下降的現象，使電池失效。

5、銻在活性物質上的嚴重積累

正極板柵上的銻隨著循環，部分地轉移到負極板活性物質的表面上，由于H+在銻上還原比在鉛上還原的超電勢約低200mV，于是在銻積累時充電電壓降低，大部分電流均用于水分解，電池不能正常充電因而失效.對充電電壓只有2.30V而失效的鉛酸蓄電池負極活性物質的銻含量進行過化驗，發現在負極活性物質的表面層，銻的含量達0.12%～0.19%質量分數。對某些電池，例如潛艇用蓄電池，對電池析氫良有一定的限制。曾對析氫超過標準的蓄電池負極活性物質化驗，平均銻的含量達到0.4%質量分數。

6、熱失效

對于少維護電池，要求充電電壓不超過單格2.4V。在實際使用中，例如在汽車上，調壓裝置可能失控，充電電壓過高，從而充電電流過大，產生的熱將使電池電解液溫度升高，導致電池內阻下降；內阻的下降又加強了充電電流。電池的溫升和電流過大互相加強，最終不可控制，使電池變形、開裂而失效。雖然熱失控不是鉛酸蓄電池經常發生的失效模式，但也屢見不鮮。使用時應對充電電壓過高、電池發熱的現象予以注意。

7、負極匯流排的腐蝕

一般情況下，負極板柵及匯流排不存在腐蝕問題，但在閥控式密封蓄電池中，當建立氧循環時，電池上部空間基本上充滿了氧氣，匯流排又多少為隔膜中電解液沿極耳上爬至匯流排。匯流排的合金會被氧化，進一步形成硫酸鉛，如果匯流排焊條合金選擇不當，匯流排有渣夾雜及縫隙，腐蝕會沿著這些縫隙加深，致使極耳與匯流排脫開，負極板失效。

8、隔膜穿孔造成短路

個別品種的隔膜，如PP（聚丙烯）隔膜，孔徑較大，而且在使用過程中PP熔絲會發生位移，從而造成大孔，活性物質可在充放電過程中穿過大孔，造成微短路，使電池失效。