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鉛酸蓄電池自放電原理介紹

鉅大LARGE  |  點擊量:52次  |  2020年08月25日  

摘要
鉛酸蓄電池的自放電是指電池在存儲期間容量降低的現象。電池開路時由于自放電使電池容量損失。鉛酸蓄電池的自放電通常主要在負極,因為負極活性物質為較活潑的海綿狀鉛電極,在電解液中其電勢比氫負,可發生置換反應

鉛酸蓄電池的自放電是指電池在存儲期間容量降低的現象。電池開路時由于自放電使電池容量損失。


鉛酸蓄電池的自放電通常重要在負極,因為負極活性物質為較活潑的海綿狀鉛電極,在電解液中其電勢比氫負,可發生置換反應。若在電極中存在著析氫過電位低的金屬雜質,這些雜質和負極活性物質能給成腐蝕微電池,結果負極金屬自溶解,并伴有氫氣析出,從而容量減少。在電解液中雜質起著同樣的有害用途。一般正極的自放電不大。正極為強氧化劑,若在電解液中或隔膜上存在易于被氧化的雜質,也會引起正極活性物質的還原,從而減少容量。鉛酸蓄電池在未接通負載的情況下,內部存在著微電池的用途,它要消耗活性物質,導致使用的困難。


鉛酸蓄電池兩極版上的活性物質,在電解液中都會有一定程度的自溶性,反應式如下:


Pb+SO42-=PbSO4+2e


PbO2+4H++SO42–+2e=PbSO4+2H20


在外界因素的影響下自溶速度會加快,結果使Pb和PbO2無益消耗。自放電的深度和電解液中的雜質的性質和數量密切有關,如鐵的影響、梯的影響、隔板的影響。


閥控式密封蓄電池由于是荷電出廠,在儲存期,正極板和負極板上活性物質小孔內都已吸滿了電介液,可出現多重附加電極反應,如在負極上存在下列自放電反應,正極板在儲存期間也出現放電,存在多重反應。


1、影響鉛酸蓄電池自放電速率大小的因素


自放電性能不好的鉛酸蓄電池,有的只能儲存2~3個月,而電池容量就沒有了,這關于電池容量恢復性能是不利的,另一方面也新增了電池浮充工作的困難。


閥控鉛酸蓄電池之所以能做到密封不漏液,儲存性能好,其重要因素為板柵材料。各種材料的板柵性能,以自放電性能來比較:以鉛鈣板柵最小,純鉛板柵次之,低錦板柵最大。


2、雜質對鉛酸蓄電池自放電的影響


鉛酸蓄電池活性物質添加劑、隔板、硫酸電解液中的有害雜質含量偏高,是使電池自放電高的重要原因。


雜質MnO4和Mn2+的物質都溶解于電解液,雜質CI一也很容易進入電解液,它們也對鉛酸電池正極或負極的自放電有影響。有些溶于電解液的雜質只對正極或者只對負極自放電有影響。例如,危及負極的雜質有鉑、銅、鉍、梯、砷等。它們除消耗部分活性物質外,還對析氫有加速用途。又例如,酒精及易氧化的有機物質它們在正極板上發生自放電,除耗損活性物質外,還析出CO2等氣體。


3、溫度對鉛酸蓄電池自放電速度的影響


閥控式密封鉛酸電池在25~45℃癈環境溫度下自放電速度是很小的,每天自放電量平均為0.1%左右,溫度愈低,自放電速度越小,所以低溫條件有利于電池儲存。


4、電解液濃度對自放電影響


由試驗資料報道,儲存在10℃下的試驗用閥控鉛酸蓄電池(板柵材料為Pb-Ca-Sn),自放電速度隨電解液密度新增而新增,且正極板受電解液密度影響最大。如密度增高0.01gcm2時,正極板的自放電速度每天新增0.06%,而負極板自放電速度較小,約為0.03%。


總之,閥控式密封鉛酸電池在儲存和工作期間都存在自放電現象,將損耗部分活性物質,且將新增電池容量保持的困難。其自放電速度與板柵材料,電解液密度,活性物質純度及儲存期溫度等因素有關。


在IEC文件中,規定固定型閥控鉛酸化池容量保存率由制造廠家自行規定。日本工業標準JIS8707-1992規定了為8%以上,這個值是在環境溫度為25±℃,電池開路狀態保存90天,求出保存前后10小時率容量比而得出的。顯然這類電池在保存期間,自放電損失平均每天在0.2%左右。


5、減小鉛酸蓄電池自放電的方法


1)使用標準的電解液


若電解液中的有害雜質鐵、錳、氯、錦等含量為超過允許標準,自放電率就低。


2)電池工作溫度


自放電率和溫度有關,蓄電池應該在較低溫度下儲存,處在浮充狀態下的電池,工作溫度也不易太高。


如一組6-QA-105電池分別在0-10℃和3040℃工作條件下儲存28天,發現在低溫下儲存,自放電率僅為2.08%;而在高溫下儲存自放電率較大,為19.5%。


3)放電后應立即充電


不管深放電或淺放電后的電池,都應該立即履行充電,讓轉移到負極區的梯離子部分遷移到正極,以減少負極周圍梯離子數量(上述僅對pbOg有用途)。


4)隔離板質量要有保證


隔板應無破裂,孔隙要適當,以防止錦離子從正極移到負極,同時裝配不要歪斜、高低不齊。


5)提高板柵耐腐蝕能力


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