失效形式,不平衡,失水,硫酸鹽化,極板軟化,板柵腐蝕,短路,開路,優劣分析,工作參數,修複方法,硫酸鹽化,極板軟化,短路,開路,修復工具,電池修復儀,比重計,電烙鐵,密度檢測儀,其他工具,修復範圍,套用領域,
失效形式
不平衡
大多數的
鉛酸蓄電池不是單獨使用的,而是多塊在一起用如:“
電動車電瓶通常是三塊或者四塊一起,每一組電瓶中出現一塊或者兩塊落後,就能導致其他好的也無法正常使用,這叫不平衡。
失水
在電池充電過程中,會發生水的電解,產生氧氣和氫氣,使水以氫、氧的形式散失,所以又稱析氣。水在電瓶電化學體系中,起到非常重要的作用,水量的減少會降低參與反應的離子活度,減少硫酸與鉛板的接觸面積 導致電池內阻上升,極化加劇,最終導致電池容量下降。
硫酸鹽化
電池放電時,在正極負極都產生硫酸鉛,正極由於陽極氧化作用的存在,硫酸鉛極易在充電時轉化成二氧化鉛,而負極則不同,在長期虧電保存,經常過放電,長期充電不足等因素存在的情況下,會逐漸在負極表面形成一層緻密堅硬的硫酸鉛層,也叫做硫酸鉛結晶,不僅本身溶解度大幅度下降,難以參加反應,同時堵塞了電解液和深層活性物質的接觸通道,從而導致了電池容量下降。
極板軟化
極板是多空隙的物質,有比極板本身面積大的多的比表面積,在電池反覆的充放電循環過程中,隨著極板上不同物質的交替變換,將會使極板空率逐漸下降,在外觀表現上,則是正極板的表面由開始時的堅實逐漸變的鬆軟直到變成糊狀,這時由於表面積下降,將會導致電池容量的下降。大電流充放電、過放電都會加速極板的軟化。
板柵腐蝕
目前生產上使用的合金有3類,傳統鉛銻合金,低銻或超低銻合金,鉛鈣系列.上述三種合金鑄成的板柵,在蓄電池的充電過程中都會被氧化成硫酸鉛和二氧化鉛,最後導致喪失支撐活性物質的作用而使電池失效;後由於二氧化鉛腐蝕層的形成,使鉛合金產生應力,使板柵線性長大變形,最後使極板整體遭到破壞以及腐蝕.電池的骨架板柵由鉛合金製作而成,雖然其有很強的抗腐蝕能力,但長期浸泡在酸性電解液當中,仍然會使起發生金屬腐蝕,以至於發生板柵裂隙甚至斷裂,導致容量的下降。
短路
正負極板間本來應該由隔膜(板)隔開,但如果有焊渣或枝晶穿透,則正負板想連,形成短路,嚴重的短路可導致該單體電壓變為零,如果導致正負相連的物質本身電阻較大,比如枝晶,則不會馬上使該單格電壓變為零,而是發生較快的自放電,俗稱軟短路。
開路
一般發生在匯流排焊接以及極柱焊接和端子焊接階段,表現形式通常不是完全斷路,而是虛焊,這時在該虛焊處會產生很大的內阻,導致電池容量下降。電池有可能一開始各方面都正常,在用了一段時間後發生虛焊現象,這通常是由於在焊接時沒有焊好,存在裂隙,過在使用過程中,這一區域將產生尖端腐蝕,致使裂隙以較快的速度加大。
修複方法:100A檢測電池電壓0V為開路,用單個測量的方法,測量出開路的地方,焊好。
電池的修復,可以通過各種手段來把電池的某些性能恢復到與新電池接近的水平。
優劣分析
(1)脈衝蓄電池修復機,其中包括(正頻脈衝、低頻脈衝、寬頻脈衝、諧振脈衝、掃描脈衝、正負脈衝等),運用的是高頻高壓或低頻低壓,大電流充電,大電流放電的原理,此種修復機對蓄電池的硫化具有一定的效果,但是經過一定的時間之後,會出現蓄電池極板嚴重損壞的現象。
(2)階梯波蓄電池修復機,通過階梯波比例協調、完成對蓄電池的修復,此種修復機對蓄電池的硫化具有較好的效果,但是對蓄電池內部的游離子容易引起混亂,導致化學反應的間接中斷.
(3)
等離子蓄電池修復儀,運用的是先進的等離子修復技術,具有低溫控制、等離子智慧型導航、離子自動吸附、模擬充電等功能,補缺了脈衝修復機、正負離子修復機的缺點,真正達到修復蓄電池硫化的目的。目前已獲國家專利,專利號為: 200920148526.9,(可以通過國家知識產權局”或“百度專利搜尋”查證)
工作參數
充電節數
| 3~4節12V串聯
|
充電恆流
| 1~4A
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充電限壓
| 節數×14.8V
|
轉換電流
| 0.2×充電恆流
|
浮充電壓
| 節數×13.8V
|
修復工作模式參數如下表:
修復節數
| 3~4節12V串聯
|
充電恆流
| 1~4A
|
修復電流
| 0.1×修復電流
|
修復限壓
| 節數×15.4V
|
程式時間
| 1~99小時
|
電流頻率
| 60kHz
|
活化工作模式參數如下表:
活化節數
| 3~4節12V串聯
|
活化電流
| 1~4A
|
活化限壓
| 節數×16.5V
|
轉換電流
| 0.2×再生電流
|
轉換周期
| 2小時
|
維持電壓
| 節數×14.8V
|
修複方法
修複方法:撬開電池上方的蓋板。一些電池的蓋板是ABS膠粘接的,一些電池是達扣連線的。有的是滑板。注意撬開蓋板的時候,不要損壞蓋板。這時可以看到6個排氣閥的橡膠帽。打開橡膠帽,露出排氣孔,通過排氣孔可以看到電池內部。一些電池的排氣閥底座是可以旋開的,可以不打開橡膠的排氣閥而旋開排氣閥底座。一些電池的橡膠帽周圍還有一些填充物。打開蓋,用手電照著,看小孔內部是否有乾涸現象,即電池是否失水。電池的極板是用白色玻璃纖維棉包裹著的,正常情況應該是濕潤的。用滴管吸入蒸餾水由排氣孔注入電池。把加好水的電池用透氣的遮擋物覆蓋排氣孔,以防止灰塵落入排氣孔。最好用醫用的二次蒸餾水。補水的原則是寧少勿多。不夠可以再加,多了造成酸比重下降,電池容量就會不足。無經驗者可以按每孔5mL掌握。最好是看著加,濕乎乎,亮晶晶,水汪汪。濕乎乎正好,亮晶晶就多了,水汪汪就太多了。
特別提示:補水工具使用玻璃、塑膠等吸管。建議使用醫用一次性注射器,使用方便而且方便計量。補水工具不能使用任何含金屬的器具,注射器應拔去金屬針頭,套一節塑膠管後使用。
硫酸鹽化
修複方法:將硫化的電池用脈衝修復儀修復,採用高壓(30V-50V) 脈衝(8330HZ) 小電流(電池標稱容量的1%-2%)的方式,用10到20小時的時間,去除電池裡結晶後變的堅硬的硫酸鉛。
極板軟化
修複方法:將電池放電止10.5V後,用燈泡深放電1-5小時。然後用活化儀,活化修復。
短路
修複方法:水電池,可以打孔清晰,將短路的鉛粉弄出! 電動車電池,可以迅速短路正負極,將短路的地方燒斷!
開路
修複方法:100A檢測電池電壓0V為開路,用單個測量的方法,測量出開路的地方,焊好。
用萬用表可以測量出電池開路的地方!
修復工具
電池修復儀
電池修復儀分為綜合修復儀、脈衝修復儀、容量測試儀、智慧型充電儀和活化儀,可以分別針對電池硫酸鹽化、不平衡、極板軟化、失水、開路等進行修復!
酸鹽化、不平衡、極板軟化、失水、開路等進行修復!
比重計
對電池進行補水時,調節電解液的比重!
電烙鐵
焊接電瓶用。
密度檢測儀
檢測電解液密度
其他工具
數字萬用表
| 用來測量電池的電壓和線路的通斷
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PVC膠水
| 修復完畢,用來粘合蓋板用
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大螺絲刀
| 用來撬開電池蓋板
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平板銼
| 用來清理電池蓋板和電池上面的凸起用
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修復範圍
1、電池的“失水”電池,“失水”原因及判斷
(1)電池的“失水”電池,“失水”原因
動力型VRLA鉛酸蓄電池的失水是電池早期失效最常見、最普遍的故障,也是引發其它早期失效的根源。所以一定要控制好和解決好電池的失水問題。
鉛酸蓄電池的電解液是硫酸的水溶液,在鉛酸蓄電池中電解液是參加反應的組分,因此電池的容量對電池內的電解液有直接的依賴關係。通常動力型VRLA鉛酸蓄電池的失水是指電解液失去水份。引起水份流失主要有以下幾方面:水份電解生成的氫氣或氧氣離開蓄電池;板柵被腐蝕使鉛(Pb)轉化成二氧化鉛(PbO2)過程中,氧的被吸收使含水組份失去了氧;蒸發失掉水;水蒸氣也可以透過電池的殼壁直接失掉;電池內的水蒸氣隨氫氣和氧氣益出蓄電池等原因。
鉛酸蓄電池當前主要是為電動車,助動車,電動工具配套使用。通常為了解決電池的備用時間的問題,要滿足快速充電,縮短充電時間的需要,儘量把充電時間控制在6—8小時或更短的時間,只能把充電電壓設定的較高;設定的這個較高充電電壓大大超過鉛酸蓄電池析氣的電壓(即在單體電池內水的分解電壓是1.23V)。在單體電池內正,負極板析出的氧氣和氫氣除部分氣體在氧循環過程中氧在負極被氧還原外,其餘氣體則通過安全排氣閥排出電池。在氣體排出的過程中又會帶出單體電池內部的水蒸氣,這就進一步加速了水的流失。充電電流越大,電池內部的溫度會越高,水的電解越加劇,則排出的氫氣,氧氣會越多,水蒸氣被同時帶出的越多,電池的失水越快,越嚴重的惡性後果。
電瓶修復儀廠家九大修復優越性能:
1、電池表面無損傷修復,電瓶修復率達90%-95%以上
2、多功能語音智慧型自動化蓄電池修復儀、無需人工值守、修復完成後自動報警,自動轉換模擬充電功能。
3、同時可以修復4組、8組、16組、32組。
4、修復後電瓶效果持久耐用,修復後壽命可延長8-11個月以上。
5、全自動數字顯示電池電壓、電流、內阻大小自動測量,電池狀況通過儀器測試一目了然。
6、學員易接受、實體操作講解、接受能力強、學習快,有專業技術培訓師為你指導操作。
7、機器自帶防反接、短路功能、使反修率降低,最主要的是儀器能長久正常工作。
8、微控智慧型修復儀,操作明顯,多功能液晶顯示,智慧型化更強,修復效果更好。
9、節能型設計,環保型電池修復儀,無噪音適合任何地方開店,降低修復成本、減少生活污染。
2.電池的“硫酸鹽化”,產生原因及判斷
(1)鉛酸蓄電池的“硫酸鹽化”表現特徵
鉛酸蓄電池的“硫酸鹽化”是鉛酸蓄電池經使用一段時間後在電池的內部負極板的表面上生成一層白色而且堅硬的硫酸鉛結晶體,用一般的充電方法(如三階段直流充電法)不能把這一層白色的硫酸鉛結晶體轉化為活性的硫酸鉛物質。這就是“硫酸鹽化”,通常也稱“硫化”。負極板硫酸鹽化的地方就像罩上了一層堅硬的薄膜,使得裡面的活性的物質不能繼續參加充放電的電化學反應,導致負極板參加充放電的電化學反應面積大大減少,從而導致電池的失效。動力型VRLA鉛酸蓄電池的“硫酸鹽化”失效模式是最常見的,是普遍發生的。在動力型VRLA鉛酸蓄電池的電池失效中,有70%--80%是電池“硫酸鹽化”造成的。
動力型VRLA鉛酸蓄電池的“硫酸鹽化”表現特徵是:在沒有明顯失水的鉛酸蓄電池其電解液的密度低於正常值;充電時間大大縮短,充電時電壓爬升的特別快,很短的時間就顯示充電已充好,電量已滿;充電時過早的產生氣泡,嚴重時一充電就有氣泡;電池發熱厲害,溫升加快;電池的容量大大降低;“一充電就到,一放電就光”是鉛酸蓄電池的“硫酸鹽化”典型特徵。
(2)鉛酸蓄電池產生“硫酸鹽化”的原因
(2.1)電池長時期充電量不足或不能及時對使用過的電池充電
造成鉛酸蓄充電量不足的主要原因有:
A充電器與電池不匹配造成電池充電量不足,有的充電器充電(如三段式充電器恆充電壓)電壓設定的偏低,可導致電池長時間充電不足;
B充電時間短造成電池充電不足,有的人見充電器的綠燈一亮就把掉充電器,沒有對電池進行充分的浮充電;
C不能及時對使用過的電池充電,有的人一次性使用時間較短,電沒用完,就不及時充電,電池用兩三次(兩三天或時間更長)後再充電一次;
這樣會導致溶解在電解液中的硫酸鉛(PbSO4)重新析出,沉積在電池的極板上形成電池的“硫酸鹽化”
(2.2)電池長時期過量放電或小電流放電,使極板深處活性物質的孔隙內生成硫酸鉛(PbSO4)
電池經常欠電壓(低容量)下使用,及易造成負極板的“硫酸鹽化”;電池自放電嚴重,時間長了會使形成深放電,也會使電池負極板形成“硫酸鹽化”。
(2.3)已放電或半放電狀態的電池擱置時間過長
有的電池使用者不能正確認識和使用鉛酸電池,對於長期不用的鉛酸電池不能正確的定期充電,引起鉛酸電池極板形成“硫酸鹽化”。嚴重的會引起不可逆的“硫酸鹽化”。
(2.4)電解液的濃度變高,成分不純,也會引發電池的“硫酸鹽化”。
(2.5)電池經常處於變化劇烈的溫度環境下,也會引起鉛酸電池極板形成“硫酸鹽化”。
(2.1)條講到的鉛酸蓄電池失水,會引起電解液的濃度變高;在電解液中混入了其他金屬離子或不利物質;從溫度較高的環境裡迅速的那到溫度較低的環境下,會因為溫度的降低使溶解在電解液中的硫酸鉛(PbSO4)溶解度降低而沉積到負極板上;這些都會引起鉛酸電池極板形成“硫酸鹽化”。
(3)動力型VRLA鉛酸蓄電池“硫酸鹽化”的判斷
(3.1)充電過程中:充電過程中電池的端電壓上升很快,峰植很高,會出現單體鉛酸蓄電池電壓達2.8 V左右,六個單體組成一塊的鉛酸電池組電壓達到16.2V以上,可判為電池的“硫酸鹽化”。
(3.2)放電過程中:放電過程中鉛酸蓄電池電池的端電壓下降很快,電池的容量明顯減少, 可判為電池可能“硫酸鹽化”。
(3.3)電解液的檢查:檢查、測量電池的硫酸電解液明顯低於正常值,可判為電池的“硫酸鹽化”。
3:動力型VRLA鉛酸蓄電池“正極板軟化”, 產生原因及判斷
(1)動力型VRLA電池“正極板軟化“的表觀現象
對故障電池在充電過程時,抽出一些電解液,觀察電解液如果發現發紅或發黑,嚴重的會是墨黑或呈現泥漿狀,說明電池正極板已經軟化。從正極板外觀看,極板開始是堅硬的,隨著不當使用及使用周次的增加,極板軟化開始發生,發展,逐漸的變鬆軟直到變成糊狀。正極板的軟化使得極板上的活性物質減少,極板上表面積下降,導致電池的容量大大下降。鉛酸蓄電池正極板軟化,活性物質的脫落是不可避免的。隨著充放電周次的增加,極板上活性物質表面收縮,使小孔集聚增多,使大孔不斷增加,破壞了正極板的結構,導致正極板的活性物質軟化脫落。
(2)鉛酸蓄電池“正極板軟化”的原因
鉛酸蓄電池正極活性物質是二氧化鉛,其本身結構不是很牢固,放電時生成硫酸鉛。鉛酸蓄電池正負電極充放電電化學反應式為:
正電極反應: PbO2 + 4H+ +SO42- +2e = PbSO4 +2H2O
負電極反應: Pb +SO42- — 2e = PbSO4
電池的總反應:PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 +2H2O
正向為放電反應,反向為充電反應。
硫酸鉛的摩爾體積比二氧化鉛大,放電時正極板上的活性物質體積會膨脹,一摩爾二氧化鉛轉化為一摩爾硫酸鉛,其體積會增加95%。在使用過程中要反覆的充放電,這樣正極板就要反覆的收縮和膨脹,致使正極板上二氧化鉛粒子之間的相互結合能力逐漸下降,二氧化鉛粒子之間的相互結合力逐漸鬆弛,從而導致正極板上的活性物質易於脫落。如果電池的放電深度較小,極板的膨脹、收縮的程度也會減小,結合力的破壞可以變緩慢。所以經常深放電、透支放電使用的鉛酸蓄電池會因為鉛酸蓄電池正極板軟化而使電池的循環壽命大大縮短。鉛酸蓄電池正極板的二氧化鉛通常主要是由α氧化鉛和β氧化鉛組成。α氧化鉛在正極板上通常儘量少參加電池的放電反應,這樣能起一定的支撐作用。α氧化鉛只能在鹼性的環境中生成,在酸性的環境中只能生成β氧化鉛,而鉛酸蓄電池是在酸性的環境中工作的。如果α氧化鉛一旦參加放電反應,再充電時只能生成β氧化鉛,導致正極板軟化,在充電析氣時,α氧化鉛會脫離正極板,部分溶解在電解液中,使電解液變黑。
A:大電流放電鉛酸蓄電池正極板軟化的原因之一
用在電動車上的動力型VRLA鉛酸蓄電池在使用者超負荷(超負荷載人,載物)使用,上坡,啟動使用時,電池的放電電流可達數十安培,電池正極板表面(更靠近負極板)的氧化鉛參加反應快,深層的氧化鉛反應後形成的局部硫酸已經轉化為水,深層內缺少參加反應的物質——硫酸,而隔板中的硫酸擴散首先到達是極板的表面,所以電池極板表面的α氧化鉛就參加了反應,再充電時只能生成β氧化鉛,無法再生成α氧化鉛;α氧化鉛的減少導致正極板軟化的發生和加劇。電動車上使用的動力型VRLA鉛酸蓄電池可以說是長期工作在大電流放電下,所以電池正極板軟化是常見故障及失效模式原因之一。
B:電池的深度放電是電鉛酸蓄電池正極板軟化的原因之一
電池的使用者不能正確的使用電池,如不能及時的給使用過的電池充電,經常欠電壓(欠電壓保護後的升壓)下使用,欠電壓下使用時,使電池正極板表面的β氧化鉛接近用完,使得α氧化鉛來參加反應,從而導致正極板軟化。α氧化鉛脫落到電解液後會游離到極板和隔膜上,會堵塞通孔,形成半通孔或閉孔,使硫酸的通道被堵塞,而被堵塞著的氧化鉛不能參加了電池的充放電反應,造成電池的容量會明顯下降,使得電池失效。
C: 電池充電時析出的氣體使正極板軟化
電池充電器與電池不匹配,轉浮充電後,充電器的輸出電壓過高,導致電池經常處在過充電狀態。充電過程中正極板孔隙中逸出大量氣體,在極板孔隙中造成壓力,在高電壓作用下使活性物質脫落,形成正極板軟化。所以,大量析氣不僅僅會造成鉛酸蓄電池的失水,而且也會使正極板軟化。電池在失水以後,在充放電過程反應面積會減少,失去硫酸電解液部分的電極就不能參加電化學反應,電流會集中到沒有失水和硫化的極板上,這就使得充電過程中通過極板的電流加大,會使電鉛酸蓄電池正極板軟化。
硫化同樣會使在充放電過程反應面積減少,所以失水和硫化是導致鉛酸蓄電池正極板軟化的兩個重要原因。
D電池充電器與電池不匹配使正極板軟化
還有一種情況是充電器的輸出電流過大,既使用輸出電流大的充電器給小容量的電池充電,同樣會造成鉛酸蓄電池正極板的軟化。
(3)鉛酸蓄電池“正極板軟化”的判斷
A:電解液的觀察: 抽出一些電解液,觀察電解液如果發現發紅或發黑,嚴重的會是墨黑或呈現泥漿狀,可判斷電池正極板已經軟化。
B:電池正極板的觀察:解剖電池,觀察正極板,極板的表面積減少,失去堅硬感,變軟,重量減輕,可判斷電池正極板軟化。
C:電池殼底部觀察:觀察電池殼底部有大量的活性物質的沉積物, 可判斷電池正極板已經軟化。
4.動力型VRLA鉛酸蓄電池的“熱失控”故障造成鉛酸蓄電池的失效,產生原因及判斷
鉛酸蓄電池在充電時電流過大,特別是在充電後期充電器不能及時轉浮充,使得電池發熱量很大,發熱嚴重時,析氣壓力很高,會導致鉛酸蓄電池的塑膠殼體受熱變形、破裂致使鉛酸蓄電池的失效。
(1)引起動力型VRLA鉛酸蓄電池“熱失控”故障的原因:
A:電池失水引起電池熱失控
鉛酸蓄電池嚴重失水後,電池中正負極間隔板會發生收縮變形,導致蓄電池正負極上的活性物質附著力下降,內阻增大, 導致在充放電過程中電池的發熱量就會增大,電池的溫度近而上升,使蓄電池的析氣過電位降低,析氣量又增大,正極析出的大量氧氣通過內部“通道”在負極表面反應,又澤放出大量的熱量,又使電池的溫度大量上升,形成了惡性循環,這就是鉛酸蓄電池的“熱失控”。當. “熱失控”的鉛酸蓄電池內部溫度達到或超過其塑膠外殼材料的軟化溫度(熱變形溫度)時蓄電池就會產生“熱變形”。在鉛酸蓄電池中熱容量最大的是電解液中的水,失水的電池,熱容量會大大減小,產生的熱量又使鉛酸蓄電池的溫度上升加速,進而加速電池的熱失控。
B:單格電池提前失效故障,導致電池熱失控
動力型VRLA鉛酸蓄電池組使用過程中的失效,通常是某一塊電池的某個單格電池的提前失效。電池充電時,在充電恆電壓不變的情況下,提前失效的單格電池表現出電壓不上升或上升很緩慢,延長充電時間,這就會使好的單格電池電壓相對過高,還會使這塊電池或整組電池因過充電而發熱,導致了電池熱失控。
C: 充電器與鉛酸蓄電池組不匹配, 導致電池熱失控
充電器的電壓過高,高出鉛酸蓄電池組規定值,使電池的析氣量大大增加, 導致電池熱失控。
D:電池的氧循環氣路過於暢通, 導致電池熱失控
鉛酸蓄電池內部的氧循環氣路過於暢通時,正極板析出的氧氣直接作用到負極板上,進行氧循環,產生的熱量不能及時的排出,導致電池熱失控。
(2)動力型VRLA鉛酸蓄電池“熱失控“故障的判斷
A:充電過程中:在電池充電過程中,電流先降後升,並伴有高熱, 並充不進電或充進電量很少,可判斷電池熱失控。
B:電解液的觀察: 電解液量明顯減少, 充電過程中電池發熱量大,電池殼體燙手很厲害,可判斷電池熱失控。
C:充電時電壓的觀察:充電時電池的充電時間大大超過正常規定的時間,電池的電壓仍達不到充電終止值,而且電池殼體燙手很厲害,可判斷電池熱失控。
套用領域
(1)車用電瓶領域,像電動車電瓶、公車電瓶、汽車電瓶、火車電瓶等領域!
(2)電力系統領域,像供電站機房所使用的蓄電池。
(3)通信系統領域,像郵電通信,通信專用網、用戶接入網等領域所使用的蓄電池。
(4)金融系統領域,像中、農、工、建四大銀行領域所使用的蓄電池。
(5)鐵路系統領域,像全國各地的鐵路領域所使用的蓄電池。
(6)
UPS系統領域,像應急電源的使用等領域所使用的蓄電池。