电动汽车铅酸电池失效模式及修复

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Портативті электр станциясының жеткізушісі

电动车铅酸电池故障模式及其修复方法现在按电池来算，还是铅酸电池占最大。 铅酸电池容量的优势是其他电池目前无法替代的。 另外，其大电流放电的特点也决定了其在启动电池方面的优势。

但铅作为重金属，除了成本外，还存在一定的毒性，对环境和人体存在不同程度的危害。 因此延长铅酸蓄电池的使用寿命，不仅可以降低运行成本，而且还可以保护环境，是扩大铅酸蓄电池使用范围亟待解决的问题。 因此，研究修复铅酸蓄电池的问题，延长其使用寿命，但铅酸蓄电池的销量不会减少，反而会增加，但环境污染不能增加。

要了解铅酸蓄电池的修复，首先要了解铅酸蓄电池的故障模式。 然后讨论不同的故障模式。 首先，铅酸蓄电池的失效模式因品种、制造条件、使用方法的不同而有所差异，最终导致电池性能的不同。

事件发生后，铅酸电池的故障有几种情况：1、正极板腐蚀变形。 目前加工上使用的合金主要有三类：传统的铅锑合金，锑的含量为4%-7%质量分数；低铋或超低锑合金，锑的含量为2%质量分数或小于1%质量分数，含有锡、铜、镉、硫等变体晶体；铅钙系列，实际为铅钙锡铝四方系，钙含量在0.06%-0.45%之间。

10%质量分数。 上述正极板栅在电池充电过程中被氧化成硫酸盐状的铅和中性物质，最后造成活性物质载体的使用失效；或由于形成铅腐蚀层而使板栅合金化，使板栅发生较大变形。 当这种变形超过4%时，总极板就会被破坏，活性物质与电网接触不良，或者在公交站台处发生短路。

2、正极板活性物质脱落、软化。 加之反应物质的撕裂，由于撕裂和放电的反复进行，中性粒子间的结合力变松、变软，从板栅上脱落。 制造工艺、装备严密性、充放电条件等一系列因素影响。

3、不可逆硫酸盐化。 当电池过度放电时负极会形成一层较粗的、难以接受充电的铅结晶，这种现象称为不可逆硫酸盐化。 轻度不可逆硫酸盐化，尚可通过一些方法恢复；严重时，电极褪色、带电。

4、容量过早损耗。 采用低铋或铅钙作板栅合金时，电池在初期（约20次循环）容量突然下降，以致电池失效。 5、活性物质中锑的严重积累。

正极板上的锑随着循环部分从铅下电极的H+转移到负极板活性物质表面，比铅的电位低，使充电电压在积累过程中降低，目前大部分都是水分解，电池不能正常充电，从而失效。 而2.30V的铅酸电池负极物质的负极活性物质含量仅为2.

30V，制备至负极活性物质表层，锑的含量为0.12%-0.19%质量分数。

对于有些电池，比如潜艇电池，对电池氢有一定的限制。 经耐氢蜂窝电极活性物质测试，铋含量均匀达到0.4％质量分数。

6、散热故障。 对于少维护电池，要求单次充电电压不超过2.4V。

在实际使用中，例如在汽车上，可能由于压力调节装置失控，充电电压过高，使充电电流过大，夹杂物的热量会使电池电解液的温度升高，导致电池内阻下降；反之，则充电电流增强。 电池的温升和电流增强，最终无法控制，使电池变形、破裂。 虽然热失控不是铅酸电池的故障模式，但这种情况并不少见。

注意充电电压及电池发热现象。 7、负普卷积的腐蚀。 在正常情况下，负极板栅及汇流排不会出现腐蚀问题，但在阀控密封电池中，当建立氧气循环后，电池上部空间基本被穿孔，汇流排在隔膜内。

爬到耳朵边上去坐公交车。 母线合金会发生氧化，并进一步生成硫酸铅。 如果母线合金选择不当，会造成残留夹杂物的流动和间隙的排列。

腐蚀会沿着这些缝隙加深，导致排气、负极板故障。 8、隔膜穿孔造成短路。 个别品种的隔膜，如PP（聚丙烯）隔膜，孔径较大，与PP熔断器接触会引起位移，产生大孔，充放电时活性物质能通过大孔通过，造成微短路，使电池失效。

二、影响铅酸蓄电池寿命的因素 铅酸蓄电池的失效是多种因素造成的，这些因素既决定于极板的内部因素，如成分、晶型、孔隙率、极板尺寸、板栅材质和结构等，又取决于一系列的外部因素，如放电电流密度、电解液浓度和温度、放电深度、维护条件以及储存时间等。 这里分析一个重要的外部因素。

1、放电深度。 放电深度在过程中放电时开始停止。 100% 深度指向全部容量。

铅酸电池的寿命受放电深度的影响很大。 设计考虑的重点是采用循环、浅循环还是浮动使用。 如果将浅循环使用的电池用于深循环，铅酸电池很快就会失效。

由于正极活性物质的结合力不强，在充电时会生成铅，而充电时还原成铅，硫酸铅中铅的分子水份较大，放电时活性物质体积膨胀。 若将1摩尔铅折算成1摩尔铅，其体积增加了95%。 如此反复收缩和膨胀，中性粒子间的相互结合逐渐松懈，容易脱落。

如果1摩尔灵药的有效物质只排出20%，则膨胀程度大大降低，结合力断裂得很慢，所以排出深度越深，循环的寿命就越短。 2、过度充电。 过充电时有大量气体析出。

此时活性物质受到气体的冲击，导致活性物质脱落；另外正极板板栅合金也会受到严重的阳极化腐蚀，所以造成电池的过充电。 缩写。 3、温度的影响。

铅酸电池的寿命随着温度的升高而延长。 在10-35℃之间，每升1℃，约可延长5-6个循环；在35-45℃之间，每升可延长25个循环，超过50℃，因负极硫化能力丧失。 在一定的温度范围内，电池的寿命随温度的升高而增加，因为容量随温度的升高而增大。

若放电容量不变，则温度升高，放电深度降低，寿命延长的不足。 4、硫酸浓度的影响。 虽然酸密度过高对正极板容量提高是有利的，但是随着电池的新产品的推出，电池的自放电增大，板栅的腐蚀也加快，还会造成引线的绕线脱落，循环寿命降低。

5. 放电电流密度的影响。 随着放电电流密度的增大，在大电流密度、高酸浓度条件下，由于正极二氧化物松散地脱落，导致电池寿命降低。

仍有一个处于故障模式的是水。 对于开口型电池，进水属于正常保养，密封型电池则不受严格控制。 所以，我没有将失水纳入故障模式。

密封电池无损问题，聚集在电动自行车上，因为充电恒压值太高。 三、容量过早损失（PCL）的修复方法1、容量过早损失的特征。 采用低铋或铅钙作板栅合金时，电池在初期（约20次循环）容量突然下降，以致电池失效。

几乎每一个循环电池容量都会下降5%，并且容量下降的速度更快、更早。 过去几年中，铅钙合金电池的容量下降现象屡见不鲜。 分解正极板不软化，但正极容量极低。

如今，造成这种现象的原因已经基本找到处理方法：1控制正极板锡含量，电池基本都是1.5%-2%锡含量；2增加装配压力；3电解液含酸量不要过高。 使用中应注意：1防止启动充电电流持续过低；2减少深度放电；3防止过充电；4不要通过过度利用活性物质来增加电池容量。

2、早期容量丢失的电池，是可以恢复的。 首先是启动充电电流新到0.3-0.

5ca，再以小电流进行充电；二次电池最好在40-60℃下储存；以小于0.05cA的小电流放电至0V。 当电池电压达到标称电压时，放电就会变慢。

如此反复几次，电池的容量即可恢复。 过度关注：你必须在前20个循环中识别电池吗？ 如果是后期容量已经下降的电池，这种方法只会破坏电池的正极板，导致正极板软化。

铅钙合金的电池经常会莫名其妙的出现电量下降的情况。 重要的是，电池不平衡是由于电池不平衡引起的。 铅钙合金系列的充足电压较高。

一般12V电池充电电压大于16V。 当充电器电压过低时，容易造成电池不平衡。 出现现象：一组电池安装在一起时，每个电池的自放电不可能绝对相等，自行放电，每次用恒压充电都不能充满。

饰气反应，电解液接触电解液相对面积大，自放电大。 自放电小，每次均可充满电，充放电时即发生气体反应，生成气体，极性接触电解液表面相对减少，自放电减少。 同时，充电电压高，充电器关闭。

结果自放电小，电压高就越来越小，每次都充足，自律性越来越强，每次充电都不够，而且用电量越充越少，长期受压就会硫化。 问题的根源就在于恒压充电器不能使用恒压充电器。 恒压充电器都会有上述现象，并且恒定电压值会使电池热失控。

最好的办法是采用多种电流。 多电压多级充电器。 而在充电结束时，有一个较高电压和较小电流的长时间充电，以平衡电池。

四、过充电修复过充电往往需要大电流、高电压，而大电流、高电压会形成强烈的副反应而损坏电池的正极板，并形成电池的失水。 怎样实现回充修复呢?今天我发现了一个很有效的方法——脉冲。 其基本原理是利用高电压和大电流脉冲克服由于一次电池容量下降而引起的各种变化，由于是脉冲形式，大电流脉冲消失之后，通过电池本身（或附加条件）的极化作用，不会形成严重的副反应。

由于这种脉冲过充修复技术的诞生，实现了无损伤过充，2000年国际上许多国家的学者都拿出了优秀的验证报告。 一时间，过充电修复模式在国际电池行业形成一股潮流。 国内于1999年底已制成此类充电器，取得了优异的效果。

经过几年的验证实验，这种方式大大延长了铅酸电池的循环寿命。