鉛酸蓄電池故障和一般機理
1反極的現象及原因
鉛酸蓄電池的反極系指蓄電池的正負極發生瞭(le)改變，反極現象反映在兩個方面 ，一是由於(yú)鉛蓄電池在裝配組裝時某單格電池極群組接反或整個電池極群組接反。這種情況下會出現鉛酸蓄電池灌完酸用電壓表測量端電壓時其端電壓值小於(yú)各單體蓄電池額定電壓之和的現象或出現端電壓爲負的現象。另一方面是鉛蓄電池在容量放電時在多個串聯使用中，由於(yú)某個蓄電池(或某單體蓄電池)容量較低或完全喪失容量 。在放電時這個電池很快被放完電被其它電池進行反充電 ，使原來的負極變(biàn)成正極 ，原來的正極變(biàn)成負極，端電壓出現負值的現象。
對於(yú)前一種反極故障，在測(cè)量蓄電池端電壓時(多個單體電池組成的蓄電池)都可發現，若有一個單體電池反極，不僅失去該電池的2 V電壓，而且還要增加2 V反電壓，端電壓要降低4V左右。例如，對於(yú)額定電壓爲12 V的電池，如測(cè)量其端電壓爲8 V左右，說明有1個單格電池反極 。如測(cè)量其端電壓爲4 V左右說明有2個單格反極 ，如測(cè)量其端電壓爲-4 V左右說明有4個單格反極，如測(cè)量其端電壓爲-12 V說明6個單格均反極 。
對於(yú)後一種反極故障 ，其端電壓值(負值)随放電情況而不同。一般在檢測(cè)時，對於(yú)這種情況要及時将蓄電池從放電線路中摘除下來，以免對蓄電池有所損壞 。
2短路現象及原因
鉛酸蓄電(diàn)池的短路是指鉛酸蓄電(diàn)池内部正負(fù)極群相連。鉛酸蓄電(diàn)池短路現象主要表現在以下幾個方面 ：
(1)開路電壓低，閉(bì)路電壓(放電)很快達(dá)到終止電壓。
(2)大電(diàn)流放電(diàn)時(shí)，端電(diàn)壓迅速下降到零。
(3)開路時，電(diàn)解液密度很低，在低溫環(huán)境中電(diàn)解液會出現結冰現象。
(4)充電(diàn)時(shí)，電(diàn)壓上升很慢，始終保持低值(有時(shí)降爲零)。
(5)充電(diàn)時(shí)，電(diàn)解液溫度上升很高很快 。
(6)充電(diàn)時，電(diàn)解液密度上升很慢或幾乎無變(biàn)化。
(7)充電(diàn)時不冒氣(qì)泡或冒氣(qì)出現很晚。
造成鉛酸蓄電池内部短路的原因主要有以下幾個方面：
(1)隔闆質量不好或缺損，使極闆活性物質穿過，緻使正 、負(fù)極闆虛接觸(chù)或直接接觸(chù) 。
(2)隔闆竄(cuàn)位緻使正負(fù)極闆相連。
(3)極闆上活性物質膨脹脫落 ，因脫落的活性物質沉積過多，緻使正、負極闆下部邊(biān)緣或側(cè)面邊(biān)緣與沉積物相互接觸而造成正負極闆相連 。
(4)導(dǎo)電(diàn)物體落入電(diàn)池内造成正 、負極闆相連 。
(5)焊接極群時形成的“鉛流”未除盡，或裝配時有“鉛豆”在正負(fù)極闆間存在，在充放電(diàn)過程中損壞隔闆造成正負(fù)極闆相連。
3極闆硫酸化現象及原因
極闆硫酸化系是在極闆上生成白色堅硬的硫酸鉛結晶，充電(diàn)時又非常難於(yú)轉化爲活性物質的硫酸鉛。鉛酸酸蓄電(diàn)池極闆硫酸化後主要有以下幾種現象。
(1)鉛蓄電池在充電過程中電壓上升的很快，其初期和終期電壓過高，終期充電電壓可達(dá)2.90V／單(dān)格左右 。
(2)在放電(diàn)過(guò)程中 ，電(diàn)壓降低很快，即過(guò)早的降至終止電(diàn)壓，所以其容量比其它電(diàn)池顯著降低 。
(3)充電(diàn)時，電(diàn)解液溫度上升的快，易超過(guò)45℃。
(4)充電(diàn)時，電(diàn)解液密度低於(yú)正常值，且充電(diàn)時過早地發生氣泡。
(5)電池解剖時可發現極闆的顔色和狀态不正常 。正極闆呈淺褐色(正常爲深褐色)，極闆表面有白色硫酸鉛斑點，負極闆呈灰白色(正常爲灰色)極闆表面粗糙，觸(chù)摸時如同有砂粒的感覺，並(bìng)且極闆發硬 。
(6)嚴重的硫酸鹽化 ，極(jí)闆形成的硫酸鉛白色結晶體粗大 ，在一般情況下不能複(fù)原成活性物質。
造成極闆硫酸化主要有以下幾方面的原因:
(1)鉛蓄電(diàn)池初充電(diàn)不足或初充電(diàn)中斷時間較長(zhǎng)。
(2)鉛蓄電(diàn)池長(zhǎng)期充電(diàn)不足。
(3)放電(diàn)後(hòu)未能及時充電(diàn)。
(4)經常過(guò)量放電(diàn)或小電(diàn)流深放電(diàn)。
(5)電(diàn)解液密度過高或者溫度過高，硫酸鉛将深入形成不易恢複(fù) 。
(6)鉛酸蓄電(diàn)池擱置時間較長(zhǎng) ，長(zhǎng)期不使用而未定期充電(diàn)。
(7)内部短路局部作用或電(diàn)池表面水多造成漏電(diàn) 。
(8)電(diàn)解液不純(chún)，自放電(diàn)大。
(9)電(diàn)池内部電(diàn)解液面低 ，使極(jí)闆裸露部分硫酸化。
鉛酸蓄電池在正常使用的情況下，正、負極闆上的活性物質(Pb02和Pb)大部分轉變(biàn)爲小粒晶狀的硫酸鉛 ，這些松軟小粒晶狀的硫酸鉛是均勻地分布在多孔性的活性物質上，在充電時很容易和電解液接觸(chù)起作用恢複爲原來的物質PbO2和Pb。
如果在使用中由於(yú)上述的使用不當的諸原因 ，極闆上的活性物質會逐漸形成結晶粒粗大的硫酸鉛，這些粗而硬的硫酸鉛晶體體積大、導電性差 ，因而會堵塞極闆活性物質的細孔 ，阻礙瞭(le)電解液的滲透和擴散作用，增加瞭(le)電池的内電阻，同時，在充電時，這種粗而硬的硫酸鉛不如軟小晶粒的硫酸鉛容易轉化爲PbO2、和Pb。若曆時過久，這些粗而硬的硫酸鉛就會失去可逆作用，結果使極闆的有效物質減少放電容量降低 ，使用壽命縮短。
4極闆彎曲和腐蝕斷裂
極闆彎曲多發(fā)生於(yú)正極闆，而負極闆很少發(fā)生，有的負極闆彎曲則是由於(yú)正極闆彎曲過甚而迫使負極闆亦随之彎曲所緻。
極闆的斷裂多發生於(yú)使用壽命過程中 ，由於(yú)闆栅腐蝕，強度變(biàn)小，造成極闆斷裂，尤其正極闆栅表現更爲嚴重 ，造成極闆彎曲主要原因有以下幾個方面：
(1)極闆活性物質在制造過(guò)程中因形成或塗膏分布不均勻，因此，在充放電(diàn)時極闆各部分所起的電(diàn)化作用強弱不均勻 ，緻使極闆上活性物質體積的膨脹和收縮不一緻而引起彎曲 ，有的造成開裂。
(2)過量充電或過量放電，增加瞭(le)内層(céng)活性物質的膨脹和收縮 ，恢複過程不一緻，造成極闆的彎曲 。
(3)大電(diàn)流放電(diàn)或高溫放電(diàn)時 ，極(jí)闆活性物質反應較激烈，容易造成化學反應不均勻而引起極(jí)闆彎曲。
(4)蓄電(diàn)池中含有雜質，在引起局部作用時，僅有小部分活性物質變(biàn)成硫酸鉛，緻使整個極闆的活性物質體積變(biàn)化不一緻，造成彎曲 。
造成正極闆腐蝕斷裂主要有以下幾方面原因：
(1）制造闆栅合金工藝有問題 ，引起極闆在充放電(diàn)過程中不耐腐而斷(duàn)裂。
(2 )充電時，正極闆栅處(chù)於(yú)陽極極化的條件下，經常過量充電是正極闆腐蝕斷裂的主要原因 。
(3)電(diàn)解液密度過(guò)高 ，溫度過(guò)高，正極闆氧化腐蝕加劇。
(4)鉛酸蓄電(diàn)池的電(diàn)解液中，含有對正極闆栅有腐蝕作用的酸類或其它有機物鹽類 ，都會逐漸腐蝕正極闆栅。這些對正極闆栅有害的酸類、鹽類可能來自硫酸、蒸餾水中，也可能從(cóng)隔闆或其它部件裏浸出，因此，在充放電(diàn)循環中，極闆或正極扳栅不斷地被腐蝕 。
(5)正極闆受腐蝕的過程，也就是氧化膜生成的過程，因此闆栅的線性尺寸有所增加，這就造成瞭(le)闆栅的變(biàn)形或膨脹。
正極(jí)闆栅腐蝕和變(biàn)形的特征：
(1)電(diàn)解液混濁，極(jí)闆呈腐爛狀。
(2)正極闆活性物質，由於(yú)闆栅受到腐蝕而失去瞭(le)應有的強度和凝固性，造成脫落，這種脫落往往是呈塊粒狀。
(3)由於(yú)正極闆栅的腐蝕，引起活性物質脫落，這不僅破壞瞭(le)活性物質的細孔組織，而且有效物質的數量也逐漸減少。這必然造成電池的容量下降，循環壽命縮短。
正極闆栅腐蝕機理 ：
(1）二氧化鉛表面析出氧腐蝕：當陽極充電時，正極析出氧，這些氧以“超化學當量的原子”的形式進入二氧化鉛的晶格中，並(bìng)透過氧化物層(céng)擴散到金屬表面，把金屬氧化。氧化金屬是決定鉛的正極腐蝕速度的基本過程，溫度升高極化加強，引起氧擴散速度增加，腐蝕速度加快。
(2)催化腐蝕：二氧化鉛在正極析出氧的反應中是一種催化劑。氧在析出時，是以中間産(chǎn)物自由基的形式出現。例如：.OH、˙O˙、.H2SO4等，這些中間産(chǎn)物在二氧化鉛表面複(fù)合，引起二氧化鉛膜松散，因而使膜下的金屬溶解，引起腐蝕。
(3)鉛——二氧化鉛固相反應腐蝕：闆栅合金中的鉛與活性物質二氧化鉛之間有接觸(chù)電位差，這個電位差是電子從鉛向二氧化鉛遷移的原因，所以産(chǎn)生腐蝕。
(4)二氧化鉛中有兩種結晶，即α—Pb02和β—Pb02與闆栅直接接觸的那一層(céng)大半是α—Pb02外層(céng)大部分是β—Pb02，而陽極腐蝕的基本産(chǎn)物是α—Pb02。
(5)正極闆在陽極極化時腐蝕，基本上是沿著(zhe)晶粒邊界進行的．由於在合金每一小晶粒的外層都有另一固溶體的外層，於是在晶粒之間形成瞭(le)組份與晶粒本身不同的夾層——晶間夾層，合金腐蝕發生在夾層裏。
5活性物質脫落
鉛酸蓄電(diàn)池在充放電(diàn)過程中，極闆的活性物質漸漸因損壞而脫落，這種現象主要發生在循環充放電(diàn)未期，主要特征是在電(diàn)解液中有沉澱(diàn)物，電(diàn)池容量下降 。活性物質的脫落，如果是電(diàn)池的使用壽命接近終止時，活性物質的脫落已是正常現象，但是在下列情況時，同樣造成極闆的活性物質脫落。
(1)負極闆由於(yú)添加劑比例不當(dāng)，在充放電過程中引起活性物質膨脹脫落。
(2)充放電(diàn)電(diàn)流大或過量充放電(diàn)，長(zhǎng)期過放電(diàn)。
(3)充電(diàn)時電(diàn)解液溫度、密度過(guò)高 。
(4)放電(diàn)時外電(diàn)路發(fā)生短路。
(5)電解液不純。
(6)極(jí)闆硫酸化或闆栅腐蝕斷(duàn)裂。
6容量降低
鉛酸蓄電(diàn)池放電(diàn)時達(dá)不到額定容量或在充放電(diàn)過程中容量降低一般有以下幾種原因。
(1)極群局部短路。
(2)電池串聯焊接部位有虛假焊存在。故初期容量尚可，随著(zhe)充放電過程，假焊部位産(chǎn)生氧化膜雖可導電，但效果不佳 。
(3)闆栅腐蝕極(jí)闆斷(duàn)裂，活性物質脫落。
(4)極闆硫酸化。
(5)容量放電(diàn)時電(diàn)流偏大，電(diàn)解液密度偏低或電(diàn)解液液面高度不夠(gòu)。
(6)充放電設備(bèi) 、測(cè)量儀表超差或出現故障 。
(7)放電(diàn)時，電(diàn)解液溫度過(guò)低 。
7電壓異常
鉛酸蓄電(diàn)池在充放電(diàn)過程中電(diàn)壓異常特征有以下幾個(gè)方面：
(1)開(kāi)路電(diàn)壓低或充放電(diàn)時電(diàn)壓均低。
(2)放電(diàn)時電(diàn)壓迅速下降到終止電(diàn)壓停止放電(diàn)後很快恢複(fù)較高的電(diàn)壓 。
(3)充電(diàn)時電(diàn)壓上升很快很高，停止充電(diàn)時，電(diàn)壓下降的過(guò)低過(guò)快。
(4)放電(diàn)時電(diàn)壓出現負(fù)值。
(5)充電(diàn)時(shí)電(diàn)壓上升且電(diàn)壓偏低。
造成電(diàn)壓異常現象一般有以下幾(jǐ)方面原因：
(1)内部短路 、反極(jí)。
(2)極闆硫酸化。
(3)極(jí)闆腐蝕斷(duàn)裂，活性物質脫落。
(4)電解液密度低或高。
(5)測(cè)量儀(yí)器儀(yí)表超差或故障。
(6)連接處接觸不良。
(7)負極闆收縮純化。
(8)過量放電。
(9)充電不足。
(10)自放電大。
8起動性能差
鉛酸蓄電(diàn)池起動性能差是指在大電(diàn)流放電(diàn)時達(dá)不到規定的要求值。一般由以下幾方面原因造成：
(1)蓄電(diàn)池連接條(壁焊處(chù))及端柱與極柱聯接處(chù)，彙流排與極闆連接處(chù)出現虛焊假焊，緻使起動性能不佳或無法起動。
(2)電(diàn)解液密度低、内阻大、隔闆(bǎn)内阻大。
(3)正極(jí)闆彎(wān)曲及極(jí)闆硫酸化。
(4)放電設備(bèi)與蓄電池連接接觸(chù)電阻大。
(5)極群短路。
(6)活性物質(zhì)脫(tuō)落。
(7)放電電流過大。
(8)環境溫度過低。
9循環壽命短
鉛酸蓄電(diàn)池壽命提前終止的原因一般有以下幾個(gè)方面：
(1)正極(jí)闆腐蝕、負(fù)極(jí)闆膨脹。
(2)極(jí)群短路，極(jí)闆連電(diàn)。
(3)隔闆損壞(huài)或竄(cuàn)位及隔闆不耐腐。
(4)充放電(diàn)循環比例不當(dāng)。
(5)電(diàn)解液密度、溫度過高或過低，液面高度不夠(gòu)。
(6)虛焊假焊，極(jí)闆脫(tuō)落。
(7)極闆硫酸化。
(8)充放電電流過大。
