铅酸HAWKER蓄电池存在的问题及其解决办法

摘要：铅酸蓄电池以电压较高、充放电性能好、技能老练、材料低廉等特点，与现在已实用化的其它电化学体系如氢镍、锂离子电池等相比，在市场竞争中具有必定优势，但是铅酸蓄电池的比能量和循环寿数仍是限制其发展的瓶颈。本文环绕铅酸蓄电池存在的问题及处理办法进行综述。

关键词：铅酸蓄电池；存在问题；处理办法

1、前语

近年来，铅酸蓄电池技能不断发展，产品日臻老练。跟着国际电池出产厂商在华出资的增多，铅酸蓄电池工业发展的年增长速度已经超越30%。一起跟着市场需求的不断添加，中国也成为了世界上最大的铅酸蓄电池出口国之一。

2、铅酸蓄电池存在的问题及其处理办法

2.1前期容量衰减PCL及处理办法

阀控铅酸蓄电池在深循环时寿数很短，称为“前期容量衰减”（PCL）。R.DavidPrengaman认为引起PCL有三个主要原因：突然容量丢失、缓慢的容量丢失和负极无法再充电。先进铅酸电池联合会将蓄电池在深循环进程提前失效的原因归纳为PCL1（界面现象）。

PCL1主要指在板栅和活性物质界面构成非导电层或低导电层，使其界面高阻抗。这在蓄电池充放电时发热，并使板栅邻近的正极活性物质膨胀而导致容量下降，使活性物质间导电性减小，失去了放电才能。阀控电池发生此现象同选用板栅合金类型有关。通过对Pb-Ca合金和Pb-Sb合金的板栅外表腐蚀层结构成分分析和比较发现，含Ca合金外表腐蚀层中PbOx的含氧低，腐蚀层阻抗高；而含Sb合金腐蚀层中PbOx的含氧高，腐蚀层与基体结合紧密，腐蚀层阻抗低。而且研究者运用X射线光电子光谱法（XPS）发现，含Sb合金的腐蚀层中含有杂乱的PbSb2O6，与α-PbO2结构类似，促进PbSO4向α-PbO2成长，改变腐蚀层构成机理。因而，由电极充电带来的PCL，Pb-Ca合金板栅影响比Pb-Sb合金显著。在Pb-Ca合金中加必定量的Sn可消除PCL1。这是因为Sn的参加使晶界细微的富Sn形成晶界腐蚀，阻挠了腐蚀层的连续性和完整性，从而增强了导电才能。

正极活性物质在充放电循环中发生衰变，粒子中的连接发生变化时，活性物质掉落的可能性添加，此进程也叫“正极软化”。因而，延缓正极的PCL2发生便是延缓正极软化掉落，延伸阀控电池寿数。现在，处理正极PCL2至少要注意四方面的工作：（1）改进正极活性物质的晶体结构；（2）增强正极板栅抗蠕变才能，削减板栅形变；（3）加大极组装配压力；（4）快速充电。

PCL3主要指负极活性物质中膨胀剂失效，物质的比外表降低，引起负极充电困难，极板呈现严峻的硫酸盐化。该现象是仅在阀控电池才有的前期容量衰减方式。发生原因是蓄电池寿数进入中后期，电解液中的水分丢失导致隔膜饱和度下降，添加了氧向负极传递的速度，氧在负极上的复合反响降低了极化电位，再充电时要求更高的过充电量。负极膨胀剂的氧化失效是形成负极充电困难的主要原因。选用高纯度更安稳的膨胀剂、高的初始电流、低的过充电量和后期脉冲电流足够电能够处理PCL3。

2.2热失控及处理办法

热失控是指蓄电池在恒压充电时，充电电流和电池温度发生一种积累性的相互增强效果，并逐步损坏蓄电池的现象。热失控的直接结果是电池外壳鼓胀、漏气，电池容量下降，最终导致电池失效；极端情况下电流过大，温度过高，会使电池极柱、外壳和内部结构毁坏。研究者认为，浮充电压、电池与环境温度及电池的干枯都是引起热失效的原因。有人研究蓄电池在过充情况下环境T与U的联系认为，热失控的关键要素是过充U。阀控式电池在过充时发生很多O2，在负极复合时又会发生很多的热，加重电池的升温。温度升高后，电池内阻降低，导致浮充电流增大，这又会使电池温度持续升高，升高的温度持续加大浮充电流，如此持续构成恶性循环。影响热失控的一个重要参数是蓄电池内部最大氧循环速率，因为它决议着可能发生的热量。因而，阀控电池在一般情况最大氧循环速率操控不应过高，否则会添加热失控的危险。

2.3水的损耗和避免

从理论上讲水的分解压为1.23V，也便是当蓄电池处于开路状态下即2.0～2.15V，正极电位1.75～1.85V，负极电位－0.30～0.35V，铅酸蓄电池的正极析氧和负极析氢反响已存在，只因动力学原因决议其速度快慢。在阀控电池中正极的析氧能够在负极上吸收，而负极的析氢难以在正极上复原。因而，蓄电池中的析氢反响存在和加快析氢反响的要素，就意味着水的丢失。其次，板栅的腐蚀反响要吸收电解液水中的氧，所以，板栅腐蚀也会引起蓄电池的失水。

在任何方式的充电期间，负极电位会负移，氢的分出会添加。对阀控电池来说，限流限压充电的意图是负极上的析氢反响抵补了正电极的析氧反响，使负极极化很小，挨近其平衡电位，减小析氢和水的丢失。如果阀控电池的内部氧循环操控不好，在恒压过充电的情况下，负极就会发生极化来补偿电流流动和氧吸收速率的差额，其结果是添加析氢。分出的氢和未吸收的氧一起离开电池导致蓄电池水的丢失。而且，正极板栅有必要坚持低速率腐蚀。因为板栅腐蚀率加大会使正极析氧速率下降，导致负极极化加大，增大水的丢失。

2.4温度及充电办法的敏感性

在阀控电池中，因为正极析氧和负极析氢两个副反响的存在，而且这两个副反响的反响速率随温度和充电办法的变化，必定发生对温度和充电办法的敏感性。因而，电池在浮充运用时，依据环境温度调理浮充电压、降低浮充电流是延伸电池运用寿数的重要办法。影响浮充电流的主要要素有板栅合金锡含量、电解液密度、电解液添加剂和化成电流密度等。对循环运用的电池，为了确保蓄电池的全充电状态，避免水丢失，有必要对充电办法提出新的要求。有许多研究者进行了智能充电办法的使用研究。该办法在充电进程中实时地采集电池单体的U、I、T、P等信号，使用智能操控算法进行优化操控，使充电尽可能按照特定电池的最大充电接受才能进行，完成对多种电压等级和不同类型型号电池的智能充电。一起，该办法具有体系自确诊、故障定位和实时处理及人机对话窗口等功能。智能充电办法使充电电流一直与可接受充电电流坚持良好的匹配联系，使充电进程一直在最佳状态下进行，因而这是一种高效率的充电办法。

2.5负极硫酸盐化及恢复

阀控电池容易发生负极硫酸盐化失效是因为蓄电池内存在氧内部复合，避免负极极化，削减析氢和水的丢失，导致负极充电不足与硫酸盐渐渐积累。其次，负极充电进程是溶解-堆积机理。阀控电池在运用进程中存在水的丢失，电解液的浓缩进程影响硫酸盐的溶解。若运用的电解液密度偏高，会使溶解进程变慢，影响负极充电接受才能，或者运用不当的充电办法会加快硫酸盐化的失效速度。负极硫酸盐化正是因为发生了低活性的PbSO4（O），而正极放电产物却是高活性的PbSO4（R）。因而研究者提出将硫化电池进行反向充电，可将负极PbSO4（O）转换成PbSO4（R），来修正硫化电池。反向充电修正可使电池容量是修正前的2倍多。因而，这两种不同活性的PbSO4的发现为反向充电修正电池或正电位下反复氧化复原活化电极供给了理论依据，而且还可指导发生其它修正硫化电池的新办法，只要PbSO4（O）能够在修正进程转变成PbSO4（R），都能够活化硫酸盐化的负极。避免蓄电池硫酸盐化的办法有优化负极膨胀剂配方、铅膏配方、选择正确的电解液密度和电池在运用后及时充电等。对浮充电用的阀控电池应定时进行均衡充电，对于硫化的电池选用反充电进行修正。

3、结语

我国基于对铅酸蓄电池多年的研制与制造，在技能、使用等环节都有相对较老练的经历。就其存在的铅污染，完全能够从技能层面给予处理。加强出产进程中的污染操控，这就需要企业加大科技研制，国家也应给予资金、政策上的支持以及使用中的污染和回收监管，这样才会让铅酸蓄电池行业搭上国家新能源战略的快车。