从铅酸蓄电池化学反应方程式可见,正极板上市PbO2,负极板上是Pb。这两种物质的导电性能和物理性质都随温度变化极小,因此,可以说,铅酸电池放电性能的温度效应是由于硫酸所致,因为只有它的活化性能(离解程度和离子迁移速度)与温度相关。
铅蓄电池硫酸电解液的温度高,容量输出就多,电解液的温度低,容量输出就少。照成这种情况的原因,除由于温度降低之外,还由于温度降低时,硫酸铅在硫酸电解液中的溶解度也将降低,这必然使极板周围的铅离子造成饱和,迫使形成的硫酸铅结晶致密,这个致密的结晶阻碍了活性物质与硫酸电解液的充分接触,从而使铅蓄电池容量输出减少。
铅蓄电池在放电时如果硫酸电解液温度较高,这就会使极板表面的PbSO4在硫酸电解液中的过饱和度降低,而有利于形成疏松的硫酸铅结晶,使之在充电时生产粗大坚固的PbO2层,从而可延长极板活性物质的使用寿命。铅蓄电池在充电时如果电解液的温度过高,则会使电解液的扩散加快,极板板栅的腐蚀加剧,从而也就使铅蓄电池的使用寿命缩短。
实践表明:
(1)铅蓄电池在充电时,随着电解液的温度升高,极板和铅合金板栅腐蚀增大。
(2)铅蓄电池中,正极板铅合金板栅的腐蚀要比负极极大。
蓄电池的运行与维护:
浮充电运行的蓄电池组,除制造厂有特殊的规定外,应采用恒压方式进行浮充电。浮充电时,严格控制单体电池的浮充电压上、下限,防止蓄电池因充电电压过高或过低而损坏。
新安装或大修中更换过电解液的防酸蓄电池组,第一年内,每半年进行一次核对性放电试验。运行一年后的防酸蓄电池组,每隔一、两年进行一次核对性放电试验。
铅酸蓄电池已发明有一百多年了,一百多年铅酸蓄电池有着极大的发展与应用。目前市场上应用的铅酸蓄电池有:普通、密封、免维护式等,由于铅酸蓄电池经济实用等优点,至今仍在大量广泛应用,占市场量的70%以上,各行各业都在应用。但由于铅酸蓄电池的特性、结构、材料、生产环境、工艺及使用保养维护等因素,据有关资料统计,铅酸蓄电池过早失效而报废的现象,75%以上都是由于铅酸蓄电池极板上形成不可逆硫酸铅盐铅化、自放电、活性物质失效及脱落的原因,而这三大难题一直是困挠铅酸蓄电池行业难于攻克的顽症,至今还没有解决这三大难题的绝对好办法。如普通铅酸蓄电池设计寿命为2-3年,而往往实际使用只一年我时间或更短时间,免维护铅酸蓄电池设计寿命为7-15年,有的制造出来由于贮存时间过长,未经使用就已失效报废,远远短于预期使用寿命,导致能源的浪费及应用的经济效益。
一、铅酸蓄电池的基本结构及特性
铅酸蓄电池主要壳体、正负极板、隔板,电解液在电场作用下将电能转变为化学电能贮存,又将化学电能转为直流电能,并可反复进行数次充放电循环的一种装置,电化学反应式为:
上式可知铅酸蓄电池是一个复杂的电化学反应体系,铅酸蓄电池性能寿命长短取决于制造正负极板的材料,工艺环境、活性物质纯度组合构成及使用环境和维护等有很重要的影响。
二、铅酸蓄电池正负极板(电极)中活性物质与容量重要关系
1、由于铅酸蓄电池容量的多少与正负极板中能参加电化学反应的活性物质的数量面积有重要关系,这里所讲活性物质量指的是能参加可逆性电化学反应的真实表面积,而不是几何尺寸的计算面积。当铅酸蓄电池加入电解液后,正负极板都在电解液(硫酸)的浸泡之中,一部分电解液中的硫酸被正负极板吸收,正负极板表面全是硫酸铅。
而正负极板在电场的作用下,正极板的表面形成致密的二氧化铅,而负极板的表面形成致密的纯铅,其正极板形成的二氧化铅越致密铅酸蓄电池容量就越大。因此,在常规的充放电过程中,正负极板在充电时得到二氧化铅和纯铅,放电后正负极板形成硫酸铅,其活性物质应是迸性的,可相互换置的离子结构的活性物质才对电化学反应有效。
按规定规格标准生产制造的任何一种额定容量的铅酸蓄电池,在常充电下其铅酸蓄电池的容量应在额定容量的95%以下,说明其铅酸蓄电池不合标准,其原因有制造材料、生产工艺、环境、产品贮存时间过长其活性物质老化失效等原因。
三、极板酸化,自放电、活性物质脱落与铅酸蓄电池失效
1、极板硫化:所谓硫化是指正负极板上形成不可逆硫酸铅盐化组成一层白色粗粒结晶的硫酸铅而言。这种结晶体很难在正常的充电时消除,硫化的形成程度与铅酸蓄电池容量有很大的关系,硫化越严重,电容量越少,直至报废,极板硫化的因素很多,主要是铅酸蓄电池贮存时间过长,因为极板在化成处理时活性物质表面存在硫酸,导致活性物质表面的硫酸铅老化后失去电离的作用。铅酸蓄电池带电搁置时处于放电状态,放电后未及时给电池充电,电解液密度过高或不纯,都会使正负极板中活性物质的表面形成不可硫化。所以,硫化是导致极板活性物质失效报废的主要原因。
2、自放电,是指铅酸蓄电池内电自行消耗,一般认为每昼夜容量下降不大于2%,就认为正常,因铅酸蓄电池本身有自放电缺点,如果每昼夜容量下降大于2%时,那就是有故障了,自放电原因主要有:生产制造中材料不纯(如含锑过高或其它有害杂质),电解液中含有害杂质(铁、锰、砷、铜等离子),正负极板硫化后极隔板孔隙堵塞,导致铅酸蓄电池内阻消耗增大,都有导致铅酸蓄电池产生自放电的原因,所以,要求电解液必须是专用硫酸,水必须是蒸馏水或去离子水。