電池硫化

蓄電池內部負極板的表面附著一層白色堅硬的結晶體，充電後依舊不能剝離負極板表面轉化為活性物質的硫酸鉛，這就是硫酸鹽化，簡稱“硫化”。

基本介紹

• 中文名：電池硫化
• 定義：白色堅硬的結晶體
• 現象：電池體發熱,溫升增快,硫化嚴重
• 影響：導致負極板反應面積大幅下降

定義

蓄電池內部負極板的表面附著一層白色堅硬的結晶體，充電後依舊不能剝離負極板表面轉化為活性物質的硫酸鉛，這就是硫酸鹽化，簡稱“硫化”。

現象

電池硫化的表現特徵是:電解液密度低於正常值;電池容量變低,充電時間大副縮短.好的電池從單只電池電壓10.5V起充電一般需要6—8小時,硫化電池充電時電壓上升較快,有時只要2—3小時充電器就轉綠燈了.充滿電後經過較長時間靜止,電池端電壓高於13.4V;充電時過早產生氣泡,甚至一充電就有氣泡(耳貼電池,可以聽見“吱吱”析氣響聲;電池發熱,溫升增快,硫化嚴重時可導致充不進電.“一充就滿,一跑就光”是電池硫化的典型特徵.

影響

硫化的電池就像給負極板罩上一層薄膜,導致負極板反應面積大幅下降,從而導致電池失效.這種電池失效模式是最普遍發生的,據估算，失效電池中,約占70%--80%的是電池硫化造成的.

鉛酸蓄電池已發明有一百多年了，一百多年鉛酸蓄電池有著極大的發展與套用。市場上套用的鉛酸蓄電池有：普通、密封、免維護式等，由於鉛酸蓄電池經濟實用等優點，至今仍在大量廣泛套用，占市場量的70%以上，各行各業都在套用。但由於鉛酸蓄電池的特性、結構、材料、生產環境、工藝及使用保養維護等因素，據有關資料統計，鉛酸蓄電池過早失效而報廢的現象，75%以上都是由於鉛酸蓄電池極板上形成不可逆硫酸鉛鹽鉛化、自放電、活性物質失效及脫落的原因，而這三大難題一直是困撓鉛酸蓄電池行業難於攻克的頑症，至今還沒有解決這三大難題的絕對好辦法。如普通鉛酸蓄電池設計壽命為2-3年，而往往實際使用只一年時間或更短時間，免維護鉛酸蓄電池設計壽命為7-15年，有的製造出來由於貯存時間過長，未經使用就已失效報廢，遠遠短於預期使用壽命，導致能源的浪費及套用的經濟效益。

原因

1.電池長期充電不足或放電後沒有及時充電.有些三段式充電器恆充電壓設定過低,導致電池長期充電不足;還有人充電時,習慣一轉成綠燈就拔下電源,沒有對電池進行充分的浮充;還有些人在每次用完電動車後,不能做到及時充電，往往是上午用車,晚上充電，甚至隔天或隔幾天才充電.導致極板上的硫酸鉛(PbSO4)有一部分溶解於電解液中,環境溫度越高,溶解度越大.當環境溫度降低時,溶解度減小,溶解的硫酸鉛(PbSO4)就會重新析出,在極板上再次結晶,形成硫化.

2.長期過量放電或小電流深度放電,使極板深處活性物質的空隙內生成硫酸鉛(PbSO4).電動車控制器都有欠 壓保護電路,當電池電壓低到保護電壓(36V電動車降到31.5V,48V電動車降到42V)時,控制器會切斷電源,或紅燈報警,保證不發生過放電。停用後,不久電池電壓還會反升 (浮電),這個電是萬萬不能使用的.一些人不注意這些,經常欠壓使用電池,造成負極板的硫化 .另外,電池自放電現象(也稱自瀉)嚴重,時間長了形成小電流深度放電,也會使負極板形成硫化.

3.已放電或半放電狀態電池放置時間過久.有些人使用電動車沒有養成良好的充電習慣,對於長期擱置不用的電池不經常進行定期充電,讓電池長期處於“飢餓”狀態,導致硫化,甚至形成不可逆轉硫化.

4.電解液酸濃度過高,成分不純,外部氣溫變化劇烈,導致硫化.前面講過電池失水後,會導致酸的比重升高,容易形成硫化.此外,電解液存有金屬離子成分或其他不良成分,均會增加硫化的機會.北方冬天天氣寒冷,在溫暖的室內充電,拿到室外使用,氣溫急劇變化也會導致電池硫化.

鉛酸蓄電池

鉛酸蓄電池主要殼體、正負極板、隔板，電解液在電場作用下將電能轉變為化學電能貯存，又將化學電能轉為直流電能，並可反覆進行數次充放電循環的一種裝置，電化學反應式為：

蓄電池的基本結構

正極：　PbO2 + 2e + H2SO4- + H+ == PbSO4 + 2H2O

負極：　Pb + HSO4- == PbSO4 + H+ + 2e

總反應：　PbO2 + 2 H2SO4 + Pb == 2 PbSO4 + 2H2O

上式可知鉛酸蓄電池是一個複雜的電化學反應體系，鉛酸蓄電池性能壽命長短取決於製造正負極板的材料，工藝環境、活性物質純度組合構成及使用環境和維護等有很重要的影響。

電極

電池電極中活性物質與容量的關係

1、由於鉛酸蓄電池容量的多少與正負極板中能參加電化學反應的活性物質的數量面積有重要關係，這裡所講活性物質量指的是能參加可逆性電化學反應的真實表面積，而不是幾何尺寸的計算面積。當鉛酸蓄電池加入電解液後，正負極板都在電解液（硫酸）的浸泡之中，一部分電解液中的硫酸被正負極板吸收，正負極板表面全是硫酸鉛。

而正負極板在電場的作用下，正極板的表面形成緻密的二氧化鉛，而負極板的表面形成緻密的純鉛，其正極板形成的二氧化鉛越緻密鉛酸蓄電池容量就越大。因此，在常規的充放電過程中，正負極板在充電時得到二氧化鉛和純鉛，放電後正負極板形成硫酸鉛，其活性物質應是迸性的，可相互換置的離子結構的活性物質才對電化學反應有效。

按規定規格標準生產製造的任何一種額定容量的鉛酸蓄電池，在常充電下其鉛酸蓄電池的容量應在額定容量的95%以下，說明其鉛酸蓄電池不合標準，其原因有製造材料、生產工藝、環境、產品貯存時間過長其活性物質老化失效等原因。

極板酸化

自放電、活性物質脫落與鉛酸蓄電池失效。

1、極板硫化：所謂硫化是指正負極板上形成不可逆硫酸鉛鹽化組成一層白色粗粒結晶的硫酸鉛而言。這種結晶體很難在正常的充電時消除，硫化的形成程度與鉛酸蓄電池容量有很大的關係，硫化越嚴重，電容量越少，直至報廢，極板硫化的因素很多，主要是鉛酸蓄電池貯存時間過長，因為極板在化成處理時活性物質表面存在硫酸，導致活性物質表面的硫酸鉛老化後失去電離的作用。鉛酸蓄電池帶電擱置時處於放電狀態，放電後未及時給電池充電，電解液密度過高或不純，都會使正負極板中活性物質的表面形成不可硫化。所以，硫化是導致極板活性物質失效報廢的主要原因。

2、自放電，是指鉛酸蓄電池內電自行消耗，一般認為每晝夜容量下降不大於2%，就認為正常，因鉛酸蓄電池本身有自放電缺點，如果每晝夜容量下降大於2%時，那就是有故障了，自放電原因主要有：生產製造中材料不純（如含銻過高或其它有害雜質），電解液中含有害雜質（鐵、錳、砷、銅等離子），正負極板硫化後極隔板孔隙堵塞，導致鉛酸蓄電池內阻消耗增大，都有導致鉛酸蓄電池產生自放電的原因，所以，要求電解液必須是專用硫酸，水必須是蒸餾水或去離子水。

3、極板活性物質脫落

規範的使用鉛酸蓄電池，正負極板中的活性物質是不易脫落的。正極板活性物質的脫落主要是電不足或低溫時大電流放電，而負極板活性物質的脫落主要是過充電或充電電流過大，過充電會引起水的電解產生大量的氫氣和氧氣，當氫氣向孔隙衝出時，會使活性物質脫落，鉛酸蓄電池在顛震的環境使用也會加速活性物質的脫落。所以，要求鉛酸蓄電池在使用中一定要避免過充過放電發生。

4、電池的失效報廢

是指新鉛酸蓄電池未使用就失效報廢了，原因在於：鉛酸蓄電池製造材料中的活性物質組合不合理；極板在化學處理時未達到充放標準；極板貯存環境不良或存放時間過長，密封受損，長期處於空氣的氧化之中，致使極板活性物質被老化；在使用過程中維護不當，某一單體長時間處於去電狀態，大電流放電時去電單體出現反極電壓後，仍未及時給蓄電池維護：如調整電解液密度，加蒸餾水，給蓄電池補充電，導致該單體不可逆硫化而失效。在鉛酸蓄電池的使用過程中，往往是夏季未及時給蓄電池加水，氣溫高蒸發快導致電解液不足或乾枯，使極板露出電解面後受空氣而氧化氫脆導致極板硫化而壞死。所以，鉛酸蓄電池的損失是夏季時期，動力是在夏季時氣溫高易起動，對鉛酸蓄電池容量要求高，可是鉛酸蓄電池在夏季時極板活性物質局部面積形成硫化，冬季時要求鉛酸蓄電池大電流供電已不可能。如果起動或牽引用鉛酸蓄電池經充電額容量的70%時，只有報廢，更換新的蓄電池了。

總而言之：鉛酸蓄電池失效報廢，除一部分因機械部件損壞而報廢外，而絕大部分鉛酸蓄電池的失效都是屬於極板活性物質表面形成不可逆硫化後而失效報廢的。小銅匠納米碳溶膠電池活化劑：納米碳溶膠是納米碳材料的一種類型。納米碳材料是指分散相尺度至少有一維小於100nm的碳材料。在電場的作用下,活化劑的活性成份能固化極板；崩解不可逆硫酸鹽結晶；均勻地吸附在極板表面形成保護膜，防止極板活性物質脫落和極板硫化、極化、鉛枝晶化的形成；激活電池的活性物質；降低電池內阻，增進電池電化學反應。此類修復液對電池的修復效果較好，修復後的電池能用12個月以上。