如何有效地解决HAWKER蓄电池霍克电瓶极板腐蚀问题

腐蚀电池 篇1

近十年来, 阀控式密封铅蓄电池 (VRLAB) 作为备用电源在我国得到了广泛的运用。关于选用AGM的阀控式密封铅蓄电池来说, 因为其密封关键技能氧复合循环的需求, 一方面电池内部选用了贫液和紧安装等特殊的结构, 使得其失效方法有失水、正极板栅腐蚀、前期容量丢失、硫化、短路、热失控和负极汇流排腐蚀及掉落等, 远远多于一般铅蓄电池的失效方法。

 

阀控式密封铅蓄电池产生失水、硫化、前期容量丢失毛病后, 只要未伴有短路或板栅与极耳严峻腐蚀毛病, 电池的容量是可以康复的。短路电池的现象比较显着, 它在充电进程中会表现出电解液温度显著增高。在一般铅蓄电池中, 板栅与极耳严峻腐蚀毛病往往呈现在电池寿数终期, 都不再研讨其充放电时的现象。但关于阀控式密封铅蓄电池来说, 这一毛病或许在呈现在寿数的前期或中期, 因而其现象的研讨是有必要的。假如能在康复失效铅蓄电池的容量之前诊断出电池失效的方法, 特别是是否存在短路和板栅严峻腐蚀毛病, 将有利于有针对性地对电池进行修正, 为此咱们对一组因正极极耳严峻腐蚀及开裂的失效铅蓄电池在充放电进程中的现象进行了研讨。

 

1 试验

 

试验电池为12只GF-30型铅蓄电池。该组电池以充放电运行方法作业, 平均每年充放电8次, 平常处于放置状况。试验中先用20h率和30h率对电池充电和过充电, 直至电解液密度不再上升为止;再用10h率电流放电, 放电停止电压为1.75V;然后重复前面的充电进程, 并在充电结束时丈量电池的内阻;最终对最早产生正极极耳开裂的电池进行解剖。

 

2 结果与讨论

 

2.1 正极板栅腐蚀机理

 

正极板栅的腐蚀是因为在正极所能到达的电势规模内, 铅和铅合金的热力学不稳定性所构成的。正极板栅以及浸没于电解液中的正极极耳在充电进程中产生以下反响生成Pb O2:

 

正极板栅和极耳上的铅或锑与活性物质Pb O2或腐蚀生成的Pb O2构成原电池产生自放电:

 

原电池: (-) Pb或Sb|H2SO4|Pb O2 (+)

 

因而, 正极板栅和极耳无论在放置时仍是在充电时, 一直处于不稳定状况, 存在着被氧化的趋势[5]。

 

2.2 失效方法分析

 

表1为充电结束时各电池的状况。由表1可见, 3#和8#的正极极耳中有一片产生开裂, 其间8#还有一片极耳挨近开裂, 充电进程中它们表现为端电压高和密度低, 其内阻显着偏高。这是因为一方面开裂的正极极耳在充电时会产生析氧的反响, 具有较高的超电位, 且极耳开裂的电池的内阻高, 因而导致端电压较高;另一方面极耳开裂的正极板得不到充电, 导致电解液的密度偏低。此外, 在第2次充电完成后, 6#电池的电解液密度有所上升, 3#和8#电池的电解液密度反而下降, 这说明6#电池有硫化现象, 经充放电循环后得以消除, 而正极极柱开裂或严峻腐蚀的电池通过量充电会加重正极极耳的腐蚀, 导致电解液密度下降。

 

注:9#为功能杰出的参比电池

 

3 定论

 

1) 较长时刻带电解液放置的铅蓄电池, 因其正极极耳的原电池电化学反响而产生腐蚀, 并严峻影响电池的循环寿数;2) 铅蓄电池正极极耳开裂后, 充电进程中的端电压高、密度低;放电进程中正极极柱要发热、放电容量很低;电池内阻显着偏高;跟着充放电循环的进行其容量会越来越低, 且自放电速度较快;3) 铅蓄电池正极极耳严峻腐蚀时, 在充电进程中其端电压和密度不必定会呈现异常;放电进程中放电容量显着偏低、正极极柱有或许发热;电池内阻高于正常电池;4) 铅蓄电池正极极耳严峻腐蚀或开裂后, 在充放电进程中产生的现象与电池硫化的现象根本相同, 但在放电时表现出正极极柱发热的现象;5) 关于阀控式密封铅蓄电池来说, 假如运用维护不妥, 电池容易在寿数前期呈现负极汇流排腐蚀及掉落或许正极极柱的腐蚀及开裂, 则可通过上述现象来判别, 一旦电池呈现这类毛病, 就没有必要对其进行修正。

 

摘要：对一组因正极极耳腐蚀、开裂的失效铅蓄电池进行了失效机理和毛病现象的研讨。结果标明, 发现铅蓄电池的正极极耳产生严峻腐蚀或开裂时, 会呈现充电时电压偏高、电解液密度偏低, 放电时正极极柱发热、容量很低和电池内阻显着偏高等现象。

 

关键词：铅蓄电池,正极板栅,正极极耳,腐蚀,开裂

 

参阅文献

 

[1]张华, 赵金珠, 童一波.VRLA电池NGBC现象及其机理[J].电池, 2001.6:284-286.

 

[2]王秋虹, 张捷, 王华清.失效VRLA蓄电池容量康复的研讨[J].电源技能, 2000, 2:84-86.

 

[3]朱品才, 魏杰, 马荷琴.通信誉阀控密封铅酸蓄电池的前期容量丢失[J].电源技能, 2004, 1:38-42.

 

[4]华寿南等译.铅蓄电池现代理论[M].北京:机械工业出版社, 1981, 12.

 

原电池 金属的腐蚀与防护 篇2

1．   1．   原电池构成三条件：

 

（1）        （1）        正负电极

 

（2）        （2）        电解质溶液

 

（3）        （3）        电极触摸或导线衔接

 

2．   2．   原理三关键：

 

（1）        （1）        相对活泼金属作负极---- 电子流出-----氧化反响

 

（2）        （2）        相对不活泼金属（或碳）作正极------电子流入------复原反响

 

（3）        （3）        导线中（触摸）有电流通过，使化学能转变为电能

 

3．原电池：把化学能转变为电能的设备

 

练习

 

下列能产生原电池反响的是

 

Cu       Cu    Zn          Cu         Zn               Cu

 

AgNO3            乙醇    硫酸                     硫酸

 

实质

 

电极在电解质溶液中的氧化复原反响

 

结果

 

活泼金属被氧化、被腐蚀。

 

板书

 

二、金属腐蚀与防护：

 

1.       1.       金属腐蚀：金属（或合金）跟周围触摸到的气体（或液体）反响而腐蚀损耗的进程。

 

（1）       （1）       实质：金属原子失电子而被氧化

 

M C ne ==Mn+

 

(2) 分类：

 

化学腐蚀：金属与其他物质  直接氧化反响        金属被氧化

 

（不是电解质溶液）（无电流产生）

 

电化腐蚀：不纯金属或合金    产生原电池反响    活泼金属被氧化

 

电解质溶液       （有电流产生）

 

板书

 

（3）钢铁腐蚀：

 

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蓄电池极板腐蚀变形的处理及预防 篇3

传统蓄电池在运用进程中会产生减液现象, 这是因为栅架上的锑会污染负极板上的海绵状纯铅, 削弱了完全充电后蓄电池内的反电动势, 构成水的过度分解, 很多氧气和氢气分别从正、负极板上逸出, 使电解液削减。选用钙来代替锑后, 可以改变完全充电后蓄电池的反电动势, 削减过充电流, 使液体的气化速度下降, 然后削减电解液的丢失。

 

在蓄电池充电进程中, 板栅都会被氧化成硫酸铅和二氧化铅, 最终导致丧失支撑活性物质的作用, 使蓄电池失效;或许因为二氧化铅腐蚀层的构成, 使铅合金产生应力, 致使板栅产生线性变形, 当这种变形超越4%时, 将使极板全体遭到损坏, 活性物质与板栅因触摸不良而掉落, 或在汇流排处构成短路。

 

现在在蓄电池上运用的合金有3类, 即传统的铅锑合金、低锑或超低锑合金、铅钙系列合金, 这3种合金铸成的板栅在蓄电池充电进程中都会被氧化成硫酸铅和二氧化铅, 然后产生上述状况。正极板栅的腐蚀、变形是蓄电池老化最首要的标志。

 

1. 极板腐蚀变形的特征

 

正极板栅腐蚀变形的特征是电解液混浊, 极板呈腐朽状, 极板上的活性物质因为板栅腐蚀后失掉应有的强度和凝固性而掉落, 这种掉落往往呈块粒状。活性物质的掉落不仅损坏了活性物质的细孔组织, 而且使有用物质的数量逐步削减, 然后构成蓄电池容量的下降。

 

正极板栅的腐蚀有几种状况, 一是二氧化铅外表分出氧腐蚀。当阳极充电时, 正极分出氧, 这些氧以“超化学当量原子”的方法进入二氧化铅的晶格中, 并透过氧化物层分散到金属外表, 使金属氧化。氧化金属是决议铅的正极腐蚀速度的根本要素, 温度升高极化加强, 引起氧的分散速度增加, 腐蚀速度加速。

 

二是催化腐蚀。二氧化铅在正极分出氧的反响中是一种催化剂, 氧在分出时以中心产品自由基的方法呈现, 这些中心产品在二氧化铅外表复合, 引起二氧化铅膜松懈, 使膜下金属溶解, 引起腐蚀。

 

三是铅-二氧化铅固相反响腐蚀。板栅合金中的铅与活性物质二氧化铅之间有触摸电位差, 这个电位差使电子从铅向二氧化铅搬迁, 然后产生腐蚀。

 

第四, 二氧化铅中有2种结晶, 即α-PbO2和β-PbO2, 与板栅直接触摸的一层大半是α-PbO2, 外层大部分是β-PbO2, 而正极板栅腐蚀的根本产品是α-PbO2。

 

此外, 在阳极极化时正极板的腐蚀根本上是沿着晶粒边界进行的, 因为在合金每一小晶粒的外层都有另一固溶体的外层, 于是在晶粒之间构成了组份与晶粒本身不同的夹层——晶间夹层, 合金腐蚀就产生在夹层里。

 

2. 极板腐蚀变形的机理

 

铅蓄电池的板栅大部分是由铅锑合金铸成的, 这种板栅具有杰出的机械功能和铸造功能 (成为液态时其组成不产生改变, 在铸造进程中很少被氧化) , 一起铅、锑这2种金属的藏量较丰厚, 本钱较低。这种合金的缺陷是当阳极极化时其耐腐蚀性较差, 因为这一点在很多状况下限制了蓄电池的寿数。此外, 因合金中有很多的锑, 加速了自放电的速度, 并且会分出有毒的一锑化三氢, 这些都是在运用铅蓄电池中所不期望的。

 

许多科学作业者企图在铅或铅锑合金中加入少数其它金属来消除这些缺陷, 但至今没有找到既具有一般铅锑合金的长处, 一起又没有其缺陷的合金。现在能作到的仅是选用某种合金来满意必定型号蓄电池的一些最重要的要求, 如要求自放电很小的蓄电池选用铅钙合金, 答应分出较多一点气体的起动用蓄电池及急放电电池则选用含银耐腐蚀的合金等。

 

咱们知道, 引起铅蓄电池正极板栅损坏的首要原因是在正极作业的状况下, 金属铅容易产生化学反响被氧化引起的。此电极的电位大约在1.7~2.2V之间改变, 在这个电位改变规模内, 铅总要氧化成氧化程度不同的化合物。

 

铅和铅合金组成的电极在硫酸溶液中被阳极极化时, 当极化较弱时铅可以构成硫酸盐, 而当极化较强时铅外表或许进行一系列以水作为氧化剂的反响, 归于这类反响的有生成氢氧化铅的反响以及生成氧化铅的反响, 生成的氧化铅与硫酸反响生成硫酸铅。一起, 也或许因为水直接使铅氧化而构成二氧化铅。

 

由此可见, 当电位值小于PbO2-PbSO4的平衡电极电位值时, 二氧化铅是不稳定的, 且要复原成硫酸铅, 但二氧化铅可在这个电位值规模内作为中心产品存在必定时刻。当铅合金阳极极化时, 除铅以外, 合金的其它组分也能被氧化。

 

金属与氧化膜的结构, 之间具有必定的联络, 这是薄膜腐蚀的特征, 也是铅合金阳极腐蚀的特征, 特别是铅及铅锑合金或铅钙合金在阳极极化时的腐蚀, 根本上是沿着晶粒边界进行的。

 

阳极分出氧的进程对铅蓄电池正极板栅的腐蚀速度有很大影响, 增加一些能进步铅合金耐腐蚀性的元素 (如银) 能引起氧的超电压值大大下降, 这是含银的铅合金耐腐蚀功能进步的重要原因。当合金中存在银时, 其它元素对腐蚀不起什么重要作用, 含银1%~3%的合金具有十分高的耐腐蚀性。可是, 当在蓄电池中选用这种合金时, 就增加了电子搬迁, 甚至当负极板中含有腐殖酸时, 气体的分出量和自放电 (硫酸盐化) 的速度也有必定增加。所以, 这种合金用于起动用铅蓄电池比较合适。

 

现在的汽车蓄电池极板材料多选用铅锑合金, 高锑合金正极板栅失效的原因是板栅筋条的激烈腐蚀, 关于涂膏方法出产的铅锑合金极板, 其规划寿数为15~18个月。在锑含量相一起, 含砷与否是影响铅蓄电池寿数的一个重要要素。砷在铅锑合金中最合适的含量取决于锑的含量, 含锑5%~6%时推荐砷的含量为0.1%~0.2%, 低锑合金中砷的含量在0.15%~0.3%为宜。试验标明, 含铅锑砷的合金可以进步极板的开裂强度和硬度, 延伸蓄电池的运用寿数。

 

铅蓄电池在作业时正极板栅“胀大”, 即在充、放电循环进程中板栅的线性尺度有所增加, 这种改变称为“板栅变形”。板栅变形对铅蓄电池的寿数有很大影响, 除腐蚀之外, 板栅变形也导致蓄电池极板的损坏。

 

引起板栅变形最重要的原因是极板腐蚀, 外表呈现氧化膜, PbO2膜的比容大大超越了构成PbO2金属的比容。PbO2膜对金属外表产生压力, 此压力能产生足以使铅合金变形的抗张应力, 这个膜是很巩固的, 否则膜就会裂开并从金属上掉落下来。因而, 这儿起主导作用的是膜与被氧化金属之间强度的联系, 以及腐蚀件的线性尺度与膜的厚度之间的联系。

 

研讨标明, 可以减小铅合金阳极腐蚀速度、进步合金机械强度、增加氧化膜密度的合金增加剂, 有促进正极板栅变形减小的作用。一起, 极板的伸长率与其外形也有很大联系, 增加极板的面积会大大削减其伸长率。

 

3. 极板腐蚀变形的原因

 

因为在蓄电池充电时正极板栅的铅处于热力学不稳定状况, 它有力求转化为氧化程度更高的化合物 (二氧化铅) 的趋向, 使板栅继续地遭到腐蚀直到腐朽。另外, 当电解液中含有对板栅有腐蚀作用的酸类或其它有机物盐类时, 都会加速板栅的腐蚀。在充、放电循环中, 正极板活性物质的活动能力强, 所以正极板栅更容易腐朽。为了进步正极板栅的抗腐蚀功能, 多在浇铸板栅的铅锑合金中增加结晶变型剂, 以改进正极板栅氧化膜的维护功能, 增强其抗腐蚀性。

 

常见构成正极板栅腐蚀变形的详细原因:一是电解液内含有超量的杂质。在起动用铅蓄电池电解液中, 若含有对正极板栅有侵蚀作用的酸类或其它有机物盐类, 都会逐步腐蚀正极板栅。这些对正极板栅有害的酸类和盐类或许来自硫酸或蒸馏水中, 也或许从隔板或其它部件里浸出。二是正极板栅受腐蚀的进程也是氧化膜生成的进程, 因而板栅的线性尺度有所增加, 这就构成了板栅的变形或胀大。三是电解液密度和温度的影响, 低温、大电流放电会促进正极板上的活性物质掉落。四是在正极板栅处于阳极极化的条件下, 经常过量充电是构成正极板栅腐蚀的首要原因。五是因为蓄电池在运用中反复充电、放电, 化学反响中的不可逆要素使极板逐步蜕变, 这是蓄电池正常的损坏方法。

 

放电条件对正极活性物质的掉落有较大影响, 因而应尽量避免低温、大电流放电。电解液的密度应按规则制造, 关于含有杂质的电解液应予以替换。关于正极板栅正常损坏的蓄电池, 可以替换极板组, 然后按初充电标准进行充电。关于正极板栅腐蚀变形的蓄电池可进行拆检, 严峻者应予以替换。

 

4. 极板腐蚀变形的预防及补救措施

 

为了进步正极板栅的抗腐蚀功能, 可在浇铸板栅的铅锑合金中增加结晶变型剂 (作用较好的结晶变型剂有银、砷、钙等) , 以改进正极板栅氧化膜的维护功能, 或许对板栅进行热处理, 使板栅内、外成分均匀, 结晶详尽, 也可到达抗腐蚀、抗变形的作用。

 

关于腐蚀较轻的铅蓄电池, 若电解液中有杂质, 应替换符合规则的电解液, 一起铲除沉淀物, 完全清洗极板、隔板、电池槽, 装好后通过充电即可重新运用。关于腐蚀较重的铅蓄电池, 假如电解液密度过高, 可用蒸馏水将电解液密度调到规则标准, 注意不要过量充电, 一般仍可继续运用。

 

关于已到寿数中期以后的蓄电池, 若发现正极板栅腐蚀, 一般不要拆修, 能勉强运用先尽量保持运用, 到寿数停止后再替换新极板。关于腐蚀严峻的蓄电池, 如板栅已经开裂, 活性物质呈块粒状掉落, 则无法补救, 需求替换新极板, 替换后进行初充电 (干荷电极板不需初充电) 即可运用。

 

腐蚀电池 篇4

虽然现有阴极维护监测体系在海洋平台上已经开始运用, 但还存在许多不足之处。如一些T型结构、支架的衔接处, 因为金属的屏蔽效应, 电极的布置密度不够高, 使一些狭缝区域的电位检测不能做到很详尽;还需求潜水员进行一些特殊部位的电位检测。国外合适潜水员在水下操作的水下电位仪产品较少, 国内的产品更少, 国内大多运用的是Buckle ys (UVRAL) Ltd.公司的水下电位仪。我国水下电位丈量领域相比于国外, 相应研讨比较晚, 与国外发达国家有必定的差距。由此国家863计划子课题, 提出研制一套具有自主知识产权的智能化腐蚀电位丈量仪。

 

水下腐蚀电位丈量是通过参比电极作为丈量传感器。参比电极就是在必定环境下电位不产生改变的设备, 在水下电位丈量中, 称为丈量电极, 常用的是Ag/AgCl电极, 通过对丈量电位可知被测金属产生腐蚀或许受维护的程度。

 

1 智能化腐蚀电位丈量仪的体系规划

 

电位测验仪全体框图1所示, 整个电路板需放置于密闭设备内涵水下作业, 供电由设备内锂离子电池供给, 通过电压转化模块转变为电路所需电压。电路的主控芯片为ARMSTM32F103VCT6, 选用ARM Corte x-M3内核, 芯片功能高, 功耗低, 合适本体系运用, 芯片内置有12位高功能数模转化器 (ADC) , ADC选用外接的基准源作为参阅电压来进步丈量准确性。

 

外接的电位丈量探头将信号送入AD623扩大器中, AD623将该信号缓冲扩大后, 送入STM32F103VCT6内的ADC中进行数据转化, 转化后得到的电压值由STM32F103VCT6发送给上位机, 存储到FLASH存储芯片上和显示在数码管上。

 

电路体系中需求三种不同的电压, 3.3V:主芯片STM32, FLASH存储芯片AT45DB161D;+5V:外表扩大器AD623, MAX485;-5V:外表扩大器AD623。单节锂离子电池电压为3.6V, 因而电路需求升降压模块进行DC/DC转化产生上述电源电压。

 

2 锂离子电池特性

 

锂离子电池的首要特色是体积小、重量轻, 循环寿数长, 作业温度规模广, 安全性高, 首要运用领域是便携式电子设备, 完成对设备的供电。锂离子电池的能量密度很大, 十分合适给便携式电子设备供电。一起, 锂离子电池可以快速充电, 循环充电特性好, 可以重复500到1000次充放电。

 

3 体系电压转化模块规划

 

电压转化模块的功能是把锂离子电池的电源电压转化为体系需求的+5V, +3.3V和-5V。因为锂离子电池的输出电压在充电和继续放电作业中的改变较大 (充电时最高到4.2V, 放电的末期会低至3V) , 使3.3V的稳压电路作业在升降压的方法下, 给稳压电路的规划构成了必定的困难, 为此咱们选用TI公司的TPS61200升降压DC/DC转化芯片完成电源变换。TPS61200可以根据输入电压大小自动转化为升压方法或许降压方法, 具有转化效率高, 静态电流小, 输入作业电压规模宽, 输出短路维护, 过热维护等特色, 十分合适直流电压的变换。实践电路如图2所示。

 

TPS61200规划的单节锂离子电池升压为5V电路如图2, 单节锂离子电池转化为3.3伏的电路与上图相同, 仅仅是R1、R2电阻阻值不同。当输入电压大于输出电压时, TPS61200作业在降压作业方法, 当输入电压小于输出电压时, TPS61200作业在升压作业方法。电路R1、R2电阻阻值直接决议2引脚的输出电压。其输出电压公式为:

 

式中VFB=500m V。根据如图2中的阻值, 带入公式可得

 

-5V电压是由+5V电压通过TPS60402芯片电压变换后得到的。TPS60402具有固定50kHz操作的60m A充电泵电压反向器, 输出电压与输入电压反向, 输入电压的规模在1.6V到5.5V, 静态作业电流只有100uA, 运用时电路简略, 只需求三个3.3μF瓷片电容即可。

 

实践电路中+5V和+3.3V均由TPS61200芯片产生, +5V电压的产生电路中的TPS61200使能EN脚受单片机操控, 该引脚低电平常+5V的升压电路停止作业, 关断+5V的供电电路, 一起-5V电源的产生电路也因失掉供电电压而停止作业, 这样便下降了体系的功耗。

 

4 试验丈量和结果分析

 

经试验测验, 水下电位丈量仪电路中LED数码管悉数高亮显示时, 锂离子电池输出总电流为54m A。当低功耗作业时, LED数码管亮度将下降为高亮状况时的1/4, 锂离子电池输出总电流为31m A。以电位丈量仪接连作业24小时, 按最大作业电流核算, 电池的容量为1.3Ah即可满意要求, 实践规划中选用了2.2Ah的锂离子电池, 完全可以满意仪器接连24小时作业的需求。