友联蓄电池技术发展100年来基本没什么变化。虽然在化学和结构上已有改进,但引起电池发生故障有一个共性的因素。
专家预言:友联蓄电池作为在电池电源领域里以第一位置将延续到下一世纪。但值得重视的问题是,多数电池的工作状态不能达
到当今科技先进交通工具的需求。按说,铅酸电池的反应材料能维持8年—10年或更长一些,实上并非如此。现在的电池平均寿命是3年左右。
而能用5年以上仅占30%。大部分电池则提前衰老和失效。影响电池寿命的一系列问题的原因是:硫酸盐的堆积。。
友联蓄电池由两种不同材料构成(铅和二氧化铅),这两种材料置于硫酸液中反应产生电压,在放电过程,正极铅板上的活性材料与
电解液的硫酸根生成PbSO4。同时,负极板上的活性材料也与电解液硫酸根生成PbSO4。所以,放电的结果使正负极板都覆盖了硫酸铅(PbSO4)。
在充电过程,化学反应状态基本是放电的逆反应。这时正负极板上的硫酸铅(PbSO4)分解变为原来状态,即铅和硫酸根,水分出“H”
和“O”原子,当分离后的硫酸根与“H”结合还原为硫酸电解液。
从上所述,友联蓄电池的工作基本原理是硫酸和铅进行离子交换的化学反应过程形成的能量。在能量交换过程中,
其反应生成物—硫酸铅在极板上是“临时”的。但值得注意的是,在充电还原过程,极板上的硫酸铅并不能全部溶解而堆在极板上。
这种堆积物是电化学反应的剩余物,占据了极板的位置。这就是说,极板的有效反应材料在不断减少,这是导致电池失效的主要原因。
大多数电池失效归咎于硫酸铅的堆积。当硫酸铅分子的能量大于一个极限低值的时候,它们从极板上溶解,返回到液体状态。那么,
它们可以接受再充电。但实际上,总有一部分的硫酸盐是不能返回电解液里的,而是贴附在极板上,最终形成不可溶解的晶体。
依照BCI手册58页:“友联电池的本质是化学类器材,它的充电特性常常是由电池自身化学变化而改变的。例如,
硫酸盐应是正常的化学反应生成物,但在非正常状态下,它变成多余物质而成为影响化学反应的主要问题,
而这些多余的硫酸盐在极板上不断堆积,又长期被忽略。另外,新电池如存放时间过长,也会出现这种状态。
超过80%的电池是因为这些盐化晶体堆积而引起失效。这些晶体形成的速度、面积及硬度是与时间、电池充电状态、
能量储备的使用周期有紧密关联。电池上的盐化结晶物堆积是非常麻烦的。以下几种情况是不可避免要产生盐化:
1、友联蓄电池在安装使用前曾长时间搁置储存。实际上电池一旦加上硫酸液后就开始了化学反应而产生盐化物。所以,
新电池的搁置也会盐化,导致在交通运输工具上安装不久的新电池就失效。
3、友联电池受到侵蚀使充电期间内阻增加,引起充电不足的情况。
5、温度影响。例如,当气温转热,随温度每增加10度,盐化速率呈2倍增长。在充电期间,如外界温度高,当电池的温度达75度时,
内阻会增大,致使充电不足情况发生。当温度转冷,也就是说,需要电池放电能力更大。其结果,加快了极板上盐化物的堆积。
如果留意一下电池过放电的情况,就知道这时候的电池电解液凝固,这种情况极大地伤害了极板。一般情况下,充电达100%时,
电解液的比重是1.27左右,这时候的电解液凝固温度是–83华氏;当比重在1.2左右时,凝固温度是–17华氏;若比重在1.14时(也称完全放电),
6、在充电不足的情况下,友联电池不能供给最大启动电流,电池也得不到发电机在最佳速率下充电。其结果,虽然电池用全天候充电,
仍不能充满电。而又经常性地充电不足,电池盐化加重。这样恶性循环下去,最终使电池完全失效。
综上所述,硫酸盐是能量转换过程必然之物,但硫酸盐的结晶物确是一个严重问题,而不是硫酸盐本身,
这需要更多的人去了解这个问题的严重性—硫酸盐结晶使电池失效。其失效的现象包括:
1、极板弯曲:极板某处有硫酸盐结晶削弱电能的接受,造成电池极板的某处过充电,而这种过充电使此处温度升高,使这里的极板弯曲。
2、盐化使极板上栅格网眼的反应物脱落,会导致过充电,极板弯曲。
3、短路:由于盐化使内阻增加,极板弯曲,接触了另一极性的极板而发生短路或破坏了支撑极板的框架。
4、活性物质的脱落:盐化结晶物使内阻增大,造成局部过充电,导致极板有裂缝和裂缝的物质脱落。