化學名詞解釋：

鉛蓄電池是1859年G.plante發(fā)明的，他用兩塊鉛板做電極，置于硫酸溶液內(nèi)進行電解，使電解的電流方向不斷變換，結(jié)果鉛板的蓄電容量逐漸增加。由G.plante發(fā)現(xiàn)的化學蓄電現(xiàn)象由于在當時是用原電池對其充電的，實用價值不大，并未引起重視。最近在鉛蓄電池技術(shù)上已取得大量的成果。

鉛蓄電池 - 簡介

鉛蓄電池又稱鉛酸蓄電池，是蓄電池的一種，電極主要由鉛制成，電解液是硫酸溶液的一種蓄電池。一般分為開口型電池及閥控型電池兩種。前者需要定期注酸維護，后者為免維護型蓄電池。按電池型號可分為小密、中密及大密。

鉛蓄電池(Sealed Rechargeable Battery)：其體積和重量一直無法獲得有效的改善，因此目前最常見還是使用在汽車、摩托車發(fā)動之上。鉛酸電池最大的改良，則是新近采用高效率氧氣重組技術(shù)完成水份再生，藉此達到完全密封不需加水的目的，而制成的“免加水電池”其壽命可長達4年(單一極板電壓 2V)。

鉛蓄電池也是應(yīng)用最廣泛的電池之一。用一個玻璃槽或塑料槽，注滿硫酸，再插入兩塊鉛板，一塊與充電機正極相連，一塊與充電機負極相連，經(jīng)過十幾小時的充電，就成為一個蓄電池了。它的正負極之間有2伏的電壓。蓄電池的好處就是可以反復(fù)多次使用。還有一個大優(yōu)點就是它的內(nèi)電阻極小，可以提供很大的電流。用它給汽車的起動機供電，瞬間電流可達20多安培，這是迄今任何其它電池都不能替代的。蓄電池充電時，是把供給它的電能變?yōu)樗苜A存起來，放電時又把化學能轉(zhuǎn)化為電能。蓄電池體積太大，又不便攜帶。但汽車、摩托車還離不開它。

近日，發(fā)生在浙江省臺州市路橋區(qū)峰江街道的139名村民血鉛嚴重超標事件，再次引起公眾對重金屬污染的關(guān)注。在昨日中央9部委聯(lián)合舉行的全國環(huán)保專項行動電話會議上，環(huán)保部副部長張力軍也提到了這起近期發(fā)生的事件，表示該起事件是因為當?shù)卣窗匆?guī)定完成居民搬遷所致。2011年全國環(huán)保專項行動的“重中之重”，就是對鉛蓄電池全行業(yè)進行徹底排查，以遏制兒童血鉛超標事件的高發(fā)態(tài)勢。

僅2009年，全國即發(fā)生20多起血鉛超標事故，2010年至今，類似事件也時有發(fā)生。比如近期發(fā)生的浙江臺州的事件，以及稍早之前發(fā)生在安徽懷寧的血鉛超標事件。此類事件之所以頻頻發(fā)生，除了“企業(yè)造假之外，與地方多個部門監(jiān)管不到位有關(guān)系”，比如近期發(fā)生血鉛事件的某地，環(huán)保部復(fù)查發(fā)現(xiàn)，有34%的中小鉛蓄電池企業(yè)，在去年的專項排查中被遺漏。

對于即將開始的鉛蓄電池企業(yè)全面排查，環(huán)保部要求做到“六個一律”，即未經(jīng)環(huán)評或者環(huán)評不過關(guān)的一律停建;環(huán)境保護、安全設(shè)施、職業(yè)健康執(zhí)行不到位的一律停產(chǎn);污染治理設(shè)施不達標的一律停產(chǎn);無危險廢物資質(zhì)從事廢鉛蓄電池回收的一律停產(chǎn);不能依法達到衛(wèi)生防護距離要求的一律停產(chǎn);發(fā)生重大鉛污染的，一律追究責任。

同時，要求各地在2011年7月30日前，在媒體上公布轄區(qū)內(nèi)所有鉛蓄電池企業(yè)(加工、組裝和回收)名單，接受社會監(jiān)督。 [1]

鉛蓄電池 - 其結(jié)構(gòu)

鉛酸蓄電池一般由正極板、負極板、隔板、電池槽、電解液和接線端子等部分組成。

正極板為二氧化鉛板(PbO2)，負極板為鉛板(Pb)。

鉛蓄電池 - 工作原理

鉛蓄電池由正極板群、負極板群、電解液和容器等組成。充電后的正極板是棕褐色的二氧化鉛(PbO2)，負極板是灰色的絨狀鉛(Pb)，當兩極板放置在濃度為27%～37%的硫酸(H2SO4)水溶液中時，極板的鉛和硫酸發(fā)生化學反應(yīng)，二價的鉛正離子(Pb2+)轉(zhuǎn)移到電解液中，在負極板上留下兩個電子(2e-)。由于正負電荷的引力，鉛正離子聚集在負極板的周圍，而正極板在電解液中水分子作用下有少量的二氧化鉛(PbO2)滲入電解液。

其中兩價的氧離子和水化合，使二氧化鉛分子變成可離解的一種不穩(wěn)定的物質(zhì)——氫氧化鉛〔Pb(OH)4)。氫氧化鉛由4價的鉛正離子(Pb4+)和4個氫氧根〔4(OH)-〕組成。4價的鉛正離子(Pb4+)留在正極板上，使正極板帶正電。由于負極板帶負電，因而兩極板間就產(chǎn)生了一定的電位差，這就是電池的電動勢。當接通外電路，電流即由正極流向負極。

在放電過程中，負極板上的電子不斷經(jīng)外電路流向正極板，這時在電解液內(nèi)部因硫酸分子電離成氫正離子(H+)和硫酸根負離子(SO42-)，在離子電場力作用下，兩種離子分別向正負極移動，硫酸根負離子到達負極板后與鉛正離子結(jié)合成硫酸鉛(PbSO4)。在正極板上，由于電子自外電路流入，而與4價的鉛正離子(Pb4+)化合成2價的鉛正離子(Pb2+)，并立即與正極板附近的硫酸根負離子結(jié)合成硫酸鉛附著在正極上。

鉛蓄電池 - 工作性能

1、干荷電極板

眾所周知，對于汽車起動電池，包括摩托車用均喜歡干荷電型.用戶只需注入所需濃度和數(shù)量的稀硫酸，靜置片刻，不必進行初充電即可使用。干荷電電池的生產(chǎn)關(guān)鍵是控制負極板在化成后的洗滌、干燥、裝配甚至儲存中，活性物質(zhì)不被大量氧化，而失去活性。為了防止氧化，采用不同的干燥方法，中國多數(shù)生產(chǎn)廠家采用配方法，即在負極鉛膏中加入不同的防氧化劑，化成好極板經(jīng)洗滌后再浸硼酸、甘油或木糖醇等浸漬液。鉛膏中的防氧化劑大多數(shù)生產(chǎn)廠家使用α-羥基β-萘酸(簡稱1.2酸)或硬酯酸類(少數(shù)廠家)。最近幾年提出。用液體石蠟代替1.2酸，使用1.2酸的配方法，應(yīng)用廣泛，工藝成熟，但有如下缺點：(1)對鼻膜有刺激、嗆人;(2)充電接受能力差，化成時常常表現(xiàn)出滯后于正極，(3)價格較貴，(4)與木素磺酸鈉配合時，電池經(jīng)幾次循環(huán)容量明顯下降。硬脂酸配方法因硬脂酸為蠟狀固體，不易分散，合膏時混合不均。液體石蠟是石油化工產(chǎn)品，是一種混合烴，為無色無味的油狀液體，不溶于水。價格便宜，密度為0.89，燃點稍高于245℃，雜質(zhì)含量很低，分子量平均為490。合膏時無需乳化或噴淋，加水后或加酸后加入均可，易于分散，合膏均勻，與木素磺酸鈉合用，未發(fā)現(xiàn)容量下降，鉛膏的彈塑性好，易于填涂。日本在若干年前就使用一種礦物油進行干荷，估計就是液體石蠟。目前，在國內(nèi)尚未為大多數(shù)廠家所接受，尚存疑慮。已經(jīng)過大量的試驗：5 s放電電壓、低溫起動放電、極板鉛含量分析、儲備容量、充電接受、荷電保持、循環(huán)壽命等進行了全面的試驗，結(jié)果表明各項指標均符合技術(shù)要求，效果很理想。我們在實驗室也進行過驗證，用循環(huán)伏安法和小片試樣證明用液體石蠟代替1.2酸，具有以下優(yōu)點：析氫過電位高，充電時析氫少，極板可逆性好，即充電接受能力得到改善，鑒于上述結(jié)果，可完全打消疑慮放心在生產(chǎn)上使用。

荷電極板的生產(chǎn)不僅僅用于汽車起動型，部分閥控密封摩托車電池也用干荷式，電動自行車蓄電池的生產(chǎn)當采用槽化成工藝時，為了減少裝配后的補充充電時間，也采用干荷極板工藝，有的生產(chǎn)廠也有使用液體石蠟為防氧化劑的，同樣取得了好的效果，實踐證明，液體石蠟做為防氧化劑代替1.2酸或硬脂酸工藝完全可行。值得注意的是，在閥控密封電池中，負極組成含有1.2酸是非常不利的，因為負極在循環(huán)中的充電，同時有3個可能的反應(yīng)，PbSO4的還原、H+離子還原為氫，O2的還原。1.2酸的存在既不利于PbO4的還原，也不利于O2的還原，O2的還原即O2的吸收在該類電池中是很重要的。我們建議最好不使用1.2酸而使用液體石蠟。甚至在干荷摩托車和自行車電池中，負極配方可不加防氧化劑，只在化成后經(jīng)水洗浸硼酸，就可以滿足要求，因為電池密封，在貯存過程中沒有防氧化問題，只是化成后的洗滌、干燥中防氧化，硼酸對電池性能無害，還可以降低正極的自放電。

2、不同用途電池的典型配方

鉛酸蓄電池雖然品種較多，但按其使用特點主要分為三大類別：起動用(以汽車電池為代表)、動力型(以牽引車電池為代表)、固定型(以通信電池為代表)。 對汽車起動要求大電流低溫起動，低溫可達—40℃，一般以5分鐘率電流起動，然后以浮充方式進行充電。動力型電池，以中等速率進行深放電，也具有短時間大電流放電性能，然后進行恒壓或恒流充電，為典型的循環(huán)使用方式。固定型電池為備用電源，不定期的使用，經(jīng)常以恒壓并聯(lián)方式進行浮充電。BaSO4是各種用途的蓄電池都必須加入的無機膨脹劑，但對低溫起動的去鈍化作用不夠，還必須與有機膨脹聯(lián)合使用。沒有膨脹劑負極活性物質(zhì)，在充放電的循環(huán)中，放電時形成致密少孔的PbSO4層覆蓋在鉛上。這種缺孔沉積物的形成，引起活性物質(zhì)的緊結(jié)收縮，極大地降低負極的比表面積，使得負極在相當少的循環(huán)后就喪失工作能力。

在負極組分中加入某些添加劑，可以減緩這種收縮傾向，通常稱為膨脹劑，準確地說是防收縮劑。硫酸鋇為無機膨脹劑，它與PbSO4具有近似的結(jié)晶參數(shù)，如表2。在負極活性物質(zhì)中加入高分散的同晶硫酸鋇或硫酸鍶，放電時可以做為硫酸鉛的結(jié)晶中心，硫酸鉛可以在硫酸鋇上析出，而無需形成硫酸鉛的結(jié)晶中心，這樣就不會產(chǎn)生由于要形成晶核而必須的過飽和度，這帶來兩點好處，首先濃差過電勢降低，其次在低過飽和度條件下所形成的硫酸鉛層壓實程度小于高過飽和度下所形成的硫酸鉛層，這有利于硫酸的擴散，有利于電極的深度放電。硫酸鋇是惰性的，不參加電極的氧化還原過程，它高度分散于活性物質(zhì)之中，使放電時生成的PbSO4不是覆蓋在金屬鉛上形成致密連續(xù)的鈍化層，而是保持電極物質(zhì)的發(fā)達的比表面積，充電時防止收縮。

當BaSO4與有機膨脹劑聯(lián)合使用時，其去鈍化作用將加強，使低溫大電流放電時間延長，并能在循環(huán)過程中保持其去鈍化作用，故在汽車起動電池中，這時既要求大電流保持一定時間，又要保持一定電壓時(即要求一定功率才能起動)，必須無機與有機膨脹劑聯(lián)合使用。在固定型電池中，用電設(shè)備和蓄電池均放在室內(nèi)無低溫起動問題，此外，由于恒壓浮充電要求單格電池之間的電壓一致性要好，而有機膨脹劑強烈的影響氫的過電勢，結(jié)果引起電池之間電壓的不一致，所以在固定型電池的負極中不加有機膨脹劑，以減少電壓不一致的影響因素，尤其在密封電池中影響電壓不一致性的因素較多，取消有機膨脹劑，而適當多加一些BaSO4。最近幾年提高了 BaSO4的含量到1.0%，改善了負極活性物質(zhì)的壽命。

有機膨脹劑的種類很多，有從植物中提取的天然物質(zhì)，也有合成的，國外進行了大量的研究。在國內(nèi)使用的有機膨脹劑大多數(shù)廠家為腐植酸，通常以小于1%的數(shù)量加到負極鉛膏中，可以明顯提高電池的常溫、低溫起動容量和壽命。腐植酸通常是以泥煤、褐煤、草炭等為原料，用堿法或酸法制造的。一般酸法腐植酸雜質(zhì)、水分均較高。由于生產(chǎn)原料不同，各地區(qū)生產(chǎn)的腐植酸對蓄電池性能的影響也各異，需注意選擇使用。在更低的溫度下如-40℃，腐植酸難以滿足電池的性能要求，故還需要采用一些其他的有機膨脹劑單獨使用，或與腐植酸聯(lián)合使用。最廣泛使用的是木素磺酸鈉，它們對活性物質(zhì)的確切機理還不十分清楚，但它們吸附在電極上，對負極的比表面積和結(jié)晶形態(tài)有巨大影響，是鉛膏流變性和可塑性的調(diào)節(jié)劑。

國內(nèi)通常使用的木素磺酸鈉有3種：國產(chǎn)吉林開山屯產(chǎn)、日本進口及挪威木素(Vanisperse A)。此外，有機膨脹劑還有栲膠類如橡惋栲膠、雞血藤栲膠、3#合成鞣劑等，這些有機膨脹劑對電池的-40℃的起動都有良好作用，但其充電接受能力不理想，耐循環(huán)也較差。這些諸多的有機膨脹劑對蓄電池性能的影響，國內(nèi)尚缺乏橫向比較數(shù)據(jù)，已知國產(chǎn)木素磺酸鈉合膏工藝性差，合出的膏稀而表觀密度又大，山西師范大學附屬工廠對此已進行了改進。鑒于木素磺酸鈉與腐植酸各具優(yōu)點，目前，行業(yè)比較推崇腐植酸與木素磺酸鈉混合使用或二者進行復(fù)合，但兩者混合比例的最佳選擇尚未見公開報道。F.Saez指出對電池性能具有極其優(yōu)良作用的是那些具有平均分子量偏低的物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)其分子中的羧基與容量的關(guān)系，高的羧基有利于改善電極容量和降低自放電;甲氧基對冷起動有負面作用，有機硫含量加速自放電，酚族含量對循環(huán)壽命、自放電、充電接受具有復(fù)雜的關(guān)系。一般膨脹劑在低濃度時，對活性物質(zhì)利用率呈現(xiàn)最大好處，恒流放電時，利用率的改善是在含量為0.25%～0.5% 時，含量再高利用率增加甚微，這表明有機膨脹劑存在著一個最大的表面吸附。

David P.Boden對8種含有不同有機膨脹電極與空白電極對比試驗表明：每種膨脹劑均具有一個最優(yōu)的含量。不含膨脹劑時利用率5小時率一般為0.07Ah/g。一種合成的Bomer B最高達0.147Ah/g (0.75%含量)，隨放電速率增加而減小，隨溫度升高而增加。含有VanispersA(挪威木素)的電池具有最長的循環(huán)壽命(室溫1 000次循環(huán)，含0.75[%]時)，也給出較好的利用率，室溫含量0.25[%]時為0.132Ah/g。研究結(jié)果表明：所有的膨脹劑均改善了電池的容量和壽命，全部電池在循環(huán)過程中比表面積下降，說明活性物質(zhì)失去活性，失去活性的原因有幾種可能：膨脹劑形成有機鉛化合物、膨脹劑在稀硫酸中化學降解、被活性物質(zhì)覆蓋、在高pH區(qū)溶解隨后遷至正極被氧化。膨脹劑失效后，降低了活性物質(zhì)的比表面積，改變了負極形貌，使電極緊結(jié)收縮，從而降低充電效率，使電極容量下降，壽命終止。

在負極配方中加入導(dǎo)電物質(zhì)炭黑類，也已經(jīng)成為不可缺少的，尤其在閥控密封電池中，由于負極具有吸收O2的功能，使得負極經(jīng)常處于充電不足的狀態(tài)，總有一部分不導(dǎo)電的PbSO4存在，如果沒有導(dǎo)電物質(zhì)存在，一旦發(fā)生過放電.就很難使PbSO4還原的充電順利進行。F. Saez等經(jīng)研究表明，在電動汽車電池中，負極炭黑含量由0.28%增加到0.56%時，電池的循環(huán)壽命明顯延長。Masaaki Shiomi等在研究炭黑的作用中指出[9]，炭黑對PbSO4結(jié)晶無影響，使電池壽命增加，是由于導(dǎo)電作用，炭黑在電極中形成導(dǎo)電的網(wǎng)絡(luò)。不含炭黑的PbSO4充電時充入400 [%]的理論容量時，僅有35 [%]的PbSO4轉(zhuǎn)化為Pb。而當負極中含有炭黑為3倍的通常含量時(通?？赡転?.28%)充電迅速，僅僅用120%的電量，幾乎全部PbSO4均能還原。當含炭黑10倍于通常含量時，甚至于循環(huán)240 000次的電池，其放電終止電壓下降也不明顯。 我們在實驗室也曾驗證過炭黑的作用，當在負極中含有0.20%炭黑時化成很難進行，而當將炭黑提高到0.4 %時，化成得以順利進行。國內(nèi)負極配方中的炭黑多為乙炔黑，以千分之幾的量加入。

3 關(guān)于預(yù)混合

負般配方中組分較多，以何種方式加到鉛粉中，各生產(chǎn)廠大同小異，總的來看沒有經(jīng)過預(yù)先混合，一般是與鉛粉進行干混，攪拌一定時間，然后先加水，后加酸。在使用木素磺酸鈉做膨脹劑時。有的廠先將木素磺酸鈉溶在配方水中進行合膏。據(jù)稱國外生產(chǎn)廠均進行輔料的預(yù)混合，就是將各種材料BaSO4、炭黑、有機膨脹劑按比例加一定的配方水，放置在一容器中攪拌一定時間，合膏時加到鉛粉中，最后加酸。 預(yù)混合的最大好處就是均勻，減少極板之間不均勻的因素，建議生產(chǎn)廠不妨一試。

鉛蓄電池 - 其故障分析

在鉛蓄電池的檢測過程中，常常會遇到鉛蓄電池出現(xiàn)故障和異常數(shù)據(jù)而使檢測無法進行或使試驗提前終止。因此，掌握故障分析對檢測工作是很重要的。

一、故障現(xiàn)象及原因

1、反極的現(xiàn)象及原因

鉛蓄電池的反極系指蓄電池的正負極發(fā)生了改變，反極現(xiàn)象反映在兩個方面，一是由于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(xiàn)鉛蓄電池灌完酸用電壓表測量端電壓時其端電壓值小于各單體蓄電池額定電壓之和的現(xiàn)象或出現(xiàn)端電壓為負的現(xiàn)象。另一方面是鉛蓄電池在容量放電時在多個串聯(lián)使用中，由于某個蓄電池(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，使原來的負極變成正極，原來的正極變成負極，端電壓出現(xiàn)負值的現(xiàn)象。

對于前一種反極故障，在測量蓄電池端電壓時(多個單體電池組成的蓄電池)都可發(fā)現(xiàn)，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，對于額定電壓為12 V的電池，如測量其端電壓為8 V左右，說明有1個單格電池反極。如測量其端電壓為4 V左右說明有2個單格反極，如測量其端電壓為—4 V左右說明有4個單格反極，如測量其端電壓為—12 V說明6個單格均反極。對于后一種反極故障，其端電壓值(負值)隨放電情況而不同。一般在檢測時，對于這種情況要及時將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(xiàn)象及原因

鉛蓄電池的短路系指鉛蓄電池內(nèi)部正負極群相連。鉛蓄電池短路現(xiàn)象主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

(1)開路電壓低，閉路電壓(放電)很快達到終止電壓。

(2)大電流放電時，端電壓迅速下降到零。

(3)開路時，電解液密度很低，在低溫環(huán)境中電解液會出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。

(4)充電時，電壓上升很慢，始終保持低值(有時降為零)。

(5)充電時，電解液溫度上升很高很快。

(6)充電時，電解液密度上升很慢或幾乎無變化。

(7)充電時不冒氣泡或冒氣出現(xiàn)很晚。

造成鉛蓄電池內(nèi)部短路的原因主要有以下幾個方面：

(1)隔板質(zhì)量不好或缺損，使極板活性物質(zhì)穿過，致使正、負極板虛接觸或直接接觸。

(2)隔板竄位致使正負極板相連。

(3)極板上活性物質(zhì)膨脹脫落，因脫落的活性物質(zhì)沉積過多，致使正、負極板下部邊緣或側(cè)面邊緣與沉積物相互接觸而造成正負極板相連。

(4)導(dǎo)電物體落入電池內(nèi)造成正、負極板相連。

(5)焊接極群時形成的“鉛流”未除盡，或裝配時有“鉛豆”在正負極板間存在，在充放電過程中損壞隔板造成正負極板相連。

3、極板硫酸化現(xiàn)象及原因

極板硫酸化系指在極板上生成白色堅硬的硫酸鉛結(jié)晶，充電時又非常難于轉(zhuǎn)化為活性物質(zhì)的硫酸鉛。鉛酸蓄電池極板硫酸化后主要有以下幾種現(xiàn)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2.90V/單格左右。

(2)在放電過程中，電壓降低很快，即過早的降至終止電壓，所以其容量比其它電池顯著降低。

(3)充電時，電解液溫度上升的快，易超過45℃。

(4)充電時，電解液密度低于正常值，且充電時過早地發(fā)生氣泡。

(5)電池解剖時可發(fā)現(xiàn)極板的顏色和狀態(tài)不正常。正極板呈淺褐色(正常為深褐色)，極板表面有白色硫酸鉛斑點，負極板呈灰白色(正常為灰色)極板表面粗糙，觸摸時如同有砂粒的感覺，并且極板發(fā)硬。

(6)嚴重的硫酸鹽化，極板形成的硫酸鉛白色結(jié)晶體粗大，在一般情況下不能復(fù)原成活性物質(zhì)。

造成極板硫酸化主要有以下幾方面的原因。

(1)鉛蓄電池初充電不足或初充電中斷時間較長。

(2)鉛蓄電池長期充電不足。

(3)放電后未能及時充電。

(4)經(jīng)常過量放電或小電流深放電。

(5)電解液密度過高或者溫度過高，硫酸鉛將深入形成不易恢復(fù)。

(6)鉛蓄電池擱置時間較長，長期不使用而未定期充電。

(7)內(nèi)部短路局部作用或電池表面水多造成漏電。

(8)電解液不純，自放電大。

(9)電池內(nèi)部電解液面低，使極板裸露部分硫酸化。

4、極板彎曲和腐蝕斷裂

極板彎曲多發(fā)生于正極板，而負極板很少發(fā)生，有的負極板彎曲則是由于正極板彎曲過甚而迫使負極板亦隨之彎曲所致。極板的斷裂多發(fā)生于使用壽命過程中，由于板柵腐蝕，強度變小，造成極板斷裂，尤其正極板柵表現(xiàn)更為嚴重，造成極板彎曲主要原因有以下幾個方面：

(1)極板活性物質(zhì)在制造過程中因形成或涂膏分布不均勻，因此，在充放電時極板各部分所起的電化作用強弱不均勻，致使極板上活性物質(zhì)體積的膨脹和收縮不一致而引起彎曲，有的造成開裂。

(2)過量充電或過量放電，增加了內(nèi)層活性物質(zhì)的膨脹和收縮，恢復(fù)過程不一致，造成極板的彎曲。

(3)大電流放電或高溫放電時，極板活性物質(zhì)反應(yīng)較激烈，容易造成化學反應(yīng)不均勻而引起極板彎曲。

(4)蓄電池中含有雜質(zhì)，在引起局部作用時，僅有小部分活 性物質(zhì)變成硫酸鉛，致使整個極板的活性物質(zhì)體積變化不一致，造成彎曲。

造成正極板腐蝕斷裂主要有以下幾方面原因：

(1)制造板柵合金工藝有問題，引起極板在充放電過程中不耐腐而斷裂。

(2 )充電時，正極板柵處于陽極極化的條件下，經(jīng)常過量充電是正極板腐蝕斷裂的主要原因。

(3)電解液密度過高，溫度過高，正極板氧化腐蝕加劇。

(4)鉛蓄電池的電解液中，含有正極板柵有腐蝕作用的酸類或其它有機物鹽類，都會逐漸腐蝕正極板柵。這些對正極板柵有害的酸類、鹽類可能來自硫酸蒸餾水中，也可能從隔板或其它部件里浸出，因此，在充放電循環(huán)中，極板或正極扳柵不斷地，被腐蝕。

(5)正極板受腐蝕的過程，也就是氧化膜生成的過程，因此板柵的線性尺寸有所增加，這就造成了板柵的變形或膨脹。

正極板柵腐蝕和變形的特征：

(1)電解液混濁，極板呈腐爛狀。

(2)正極板活性物質(zhì)，由于板柵受到腐蝕而失去了應(yīng)有的強度和凝固性，造成脫落，這種脫落往往是呈塊粒狀。

(3)由于正極板柵的腐蝕，引起活性物質(zhì)脫落，這不僅破壞了活性物質(zhì)的細孔組織，而且有效物質(zhì)的數(shù)量也逐漸減少。這必然造成電池的容量下降，循環(huán)壽命縮短。

正極板柵腐蝕機理：

(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，并透過氧化物層擴散到金屬表面，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(yīng)中是一種催化劑。氧在析出時，是以中間產(chǎn)物自由基的形式出現(xiàn)。例如：·OH、˙O˙、·H2SO4等，這些中間產(chǎn)物在二氧化鉛表面復(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(yīng)腐蝕：板柵合金中的鉛與活性物質(zhì)二氧化鉛之間有接觸電位差，這個電位差是電子從鉛向二氧化鉛遷移的原因，所以產(chǎn)生腐蝕。

(4)二氧化鉛中有兩種結(jié)晶，即α—Pb02和β—Pb02與板柵直接接觸的那一層大半是α—Pb02外層大部分是β—Pb02，而陽極腐蝕的基本產(chǎn)物是α—Pb02。

(5)正極板在陽極極化時腐蝕，基本上是沿著晶粒邊界進行的.由于在合金每一小晶粒的外層都有另一固溶體的外層，于是在晶粒之間形成了組份與晶粒本身不同的夾層——晶間夾層，合金腐蝕發(fā)生在夾層里。

5、活性物質(zhì)脫落

鉛蓄電池在充放電過程中，極板的活性物質(zhì)漸漸因損壞而脫落，這種現(xiàn)象主要發(fā)生在循環(huán)充放電未期，主要特征是在電解液中有沉淀物，電池容量下降?；钚晕镔|(zhì)的脫落，如果是電池的使用壽命接近終止時，活性物質(zhì)的脫落已是正?，F(xiàn)象，但是在下列情況時，同樣造成極板的活性物質(zhì)脫落。

(1)負極板由于添加劑比例不當，在充放電過程中引起活性物質(zhì)膨脹脫落。

(2)充放電電流大或過量充放電，長期過放電。

(3)充電時電解液溫度、密度過高。

(4)放電時外電路發(fā)生短路。

(5)電解液不純。

(6)極板硫酸化或板柵腐蝕斷裂。

6、容量降低

鉛蓄電池放電時達不到額定容量或在充放電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(lián)焊接部位有虛假焊存在。故初期容量尚可，隨著充放電過程，假焊部位產(chǎn)生氧化膜雖可導(dǎo)電，但效果不佳。

(3)板柵腐蝕極板斷裂，活性物質(zhì)脫落。

(4)極板硫酸化。

(5)容量放電時電流偏大，電解液密度偏低或電解液液面高度不夠。

(6)充放電設(shè)備、測量儀表超差或出現(xiàn)故障。

(7)放電時，電解液溫度過低。

7、電壓異常

鉛蓄電池在充放電過程中電壓異常特征有以下幾個方面：

(1)開路電壓低或充放電時電壓均低。

(2)放電時電壓迅速下降到終止電壓停止放電后很快恢復(fù)較高的電壓。

(3)充電時電壓上升很快很高，停止充電時，電壓下降的過低過快。

(4)放電時電壓出現(xiàn)負值。

(5)充電時電壓上升且電壓偏低。

造成電壓異?，F(xiàn)象一般有以下幾方面原因：

(1)內(nèi)部短路、反極。

(2)極板硫酸化。

(3)極板腐蝕斷裂，活性物質(zhì)脫落。

(4)電解液密度低或高。

(5)測量儀器儀表超差或故障。

(6)連接處接觸不良。

(7)負極板收縮純化。

(8)過量放電。

(9)充電不足。

(10)自放電大

(9)充電不足。

(10)自放電大。

8、起動性能差

鉛蓄電池起動性能差是指在大電流放電時達不到規(guī)定的要求值。一般由以下幾方面原因造成：

(1)蓄電池連接條(壁焊處)及端柱與極柱聯(lián)接處，匯流排與極板連接處出現(xiàn)虛焊假焊，致使起動性能不佳或無法起動。

(2)電解液密度低，內(nèi)阻大，隔板內(nèi)阻大。

(3)正極板彎曲及極板硫酸化。

(4)放電設(shè)備與蓄電池連接接觸電阻大。

(5)極群短路，極板連電。

(6)活性物質(zhì)脫落。

(7)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝配方有問題。

(8)放電電流過大。

(9)環(huán)境溫度過低。

9、循環(huán)壽命短

鉛蓄電池壽命提前終止的原因一般有以下幾個方面：

(1)正極板腐蝕、負極板膨脹。

(2)極群短路，極板連電。

(3)隔板損壞或竄位及隔板不耐腐。

(4)合金不耐腐。

(5)充放電循環(huán)比例不當。

(6)電解液密度、溫度過高或過低，液面高度不夠。

(7)虛焊假焊，極板脫落。

(8)極板硫酸化。

(9)充放電電流過大。

二 解剖與分析

當鉛蓄電池試驗終了后或蓄電池出現(xiàn)故障而無法排除時，需要解剖電池觀察分析，其步驟如下：

(一)、外觀檢查

l、檢查蓄電池槽有無破損及裂紋。

2、測量電解液密度值，電池端電壓及每個單格電池電壓情況。

3、檢查蓄電池端柱及連接條情況。

(二)、解剖觀察

1、橡膠殼蓄電池放入較高溫度環(huán)境中待其封口劑軟化以后，用小刀將封口劑剔出，用鐵鋸將連接條鋸斷，用鐵勾將每個極群組拉出，放入鐵盤內(nèi)。

2、塑殼電池用鐵鋸沿槽蓋熱封處將蓄電池鋸開，在觀察壁焊連接處有無虛焊假焊及斷裂情況以及極柱與端柱連接情況后，用鐵鋸將壁焊處鋸開，將每個極群組抽出，放入鐵盤內(nèi)。

3、觀察極群狀況，是否有隔板缺少，匯流排有無斷裂，匯流排與極板極耳處的連接情況，有無掉片及虛焊假焊現(xiàn)象。觀察極柱與匯流排，極柱與端柱的連接情況有無斷裂，虛焊假焊現(xiàn)象，觀察極群內(nèi)是否有異物存在。

4、觀察極群側(cè)面，底部有無短路連電現(xiàn)象及隔板在極群中位置及隔板邊緣有無破損現(xiàn)象。

5、觀察蓄電池槽內(nèi)電解液狀況，活性物質(zhì)沉積狀況，槽內(nèi)有無異物情況以及電池槽中間隔板是否有開裂、破損、單格間溝通等。

6、完成上述觀察后，用鐵鋸鋸開極板與匯流排連接處，逐片檢查正極板、負極板及隔板狀況。

7、觀察正極板四邊框有無斷裂現(xiàn)象，極板表面狀況，活性物質(zhì)脫落狀況，小筋條腐蝕斷裂情況以及極板有無彎曲等。

8、對于管式正極板觀察絲管有無破損，鉛芯有無脫脖現(xiàn)象，封底有無脫落，匯流排有無斷裂以及管內(nèi)活性物質(zhì)有無下沉，空管程度等。

9、觀察負極板表面狀況，有無硫酸化跡象，活性物質(zhì)有無收縮變硬，有無膨脹堆積及脫落現(xiàn)象。

10、觀察每片隔板腐蝕程度，有無破損、斷裂、掉角、穿孔現(xiàn)象，觀察隔板時應(yīng)將隔板用水洗凈仔細觀察。

(三)、分析記錄

電池解剖觀察后，記錄好觀察結(jié)果，分析出影響電池性能及造成試驗終止的原因，提出電池解剖分析意見。 [2]

鉛蓄電池 - 優(yōu)缺點

鉛蓄電池的優(yōu)點是放電時電動勢較穩(wěn)定，缺點是比能量(單位重量所蓄電能)小，十分笨重，對環(huán)境腐蝕性強。鉛蓄電池的工作電壓平穩(wěn)、使用溫度及使用電流范圍寬、能充放電數(shù)百個循環(huán)、貯存性能好(尤其適于干式荷電貯存)、造價較低，因而應(yīng)用廣泛。

鉛蓄電池 - 注意事項

一、正確使用鉛蓄電池

1、正確進行鉛蓄電池的初充電。凡未經(jīng)使用過的鉛蓄電池，在使用前的首次充電稱為初充電。正確地對鉛蓄電池進行初充電應(yīng)做到:電流不能過大:必須使鉛蓄電池充足電;要進行2～3次的充放電循環(huán)。如果操作不當(如初次充電不徹底)，將會造成鉛蓄電池永久性的充電不足，致使它的額定容量減少，壽命縮短。

2、不同容量的鉛蓄電池不能放在一起使用。機械車輛使用兩只以上鉛蓄電池時，其容量應(yīng)該基本一致。以6135發(fā)動機為例，把兩只一大一小的12V的鉛蓄電池串聯(lián)使用時，由于兩只鉛蓄電池容量不相等，充電時可能小的鉛蓄電池剛好充足，而大的鉛蓄電池還處于半充足狀況。尤其在放電時，小的鉛蓄電池還會因大電流放電而早期損壞。因此在工作中最好不要將兩只容量不同的鉛蓄電池放在一起使用。

3、減小鉛蓄電池的自放電。自放電是鉛蓄電池固有的特性，JB1058-78標準規(guī)定，鉛蓄電池充足電后在2 0～30℃的環(huán)境中擱置28天，其容量損失不應(yīng)超過20%。鉛蓄電池自放電主要是由于負極板上海綿狀鉛的自動溶解引起的，因此很多生產(chǎn)廠家都在負極板加入了腐植酸、木素磺酸等緩沖劑，海綿狀鉛的自溶速度因而會顯著下降，致使鉛蓄電池性能大為改善。但鉛蓄電池自放電的固有特性卻依然存在，所以暫不使用的新鉛蓄電池不要預(yù)先加入電解液，否則即會產(chǎn)生自放電。對已灌入電解液而閑置待用的鉛蓄電池，應(yīng)定期進行充電。

4、防止長時問大電流放電。安裝和拆卸鉛蓄電池時應(yīng)嚴防短路:起動機械車輛(或設(shè)備)的時間不宜過長，每次應(yīng)不超過2 0秒.兩次起動之間應(yīng)停歇1分鐘以上，若連續(xù)起動三次，發(fā)動機仍不能起動，應(yīng)停止起動，立即查明原因。

二、 經(jīng)常性的檢查和保養(yǎng)

1、保持一定高度的電解液液面。按使用要求.電解液液面應(yīng)高出極板10～15毫米。檢查時先用內(nèi)徑4～6毫米，長約150毫米的玻璃管，垂直地插入加液口中，直到與極板上邊緣相接觸，然后用食指壓緊玻璃管的上口，用拇指和無名指將玻璃管夾出，玻璃管中電解液的高度即為鉛蓄電池內(nèi)電解液平面高出極板的高度。測量后再將玻璃管中的電解液放回，如果液面高度不夠，應(yīng)及時補添蒸餾水，切不可加入泉水、河水和自來水，更不能添加稀硫酸，否則會使電解液密度增加而損壞極板。

2、及時清除殼蓋上的黃白色糊狀物。鉛蓄電池殼蓋上的黃白色糊狀物，是由于鉛蓄電池殼蓋上和極樁周圍濺有硫酸溶液，使電極樁處受到電化學腐蝕的結(jié)果。為避免產(chǎn)生這種物質(zhì)，要經(jīng)常用堿水，也可用10%的蘇打水或10%的氨水溶液浸過的面紗來擦凈蓄電池外殼及殼蓋處濺出的電解液，使表面經(jīng)常處于中性，則上述現(xiàn)象就可大為減少。若極樁與導(dǎo)線接頭間隙積有氧化物時?？捎眯〉豆蝺簟?/p>

3、定期補充充電。一般情況下，放完電的鉛蓄電池應(yīng)在24小時內(nèi)進行充電;對于停駛機械車輛上的鉛蓄電池，必須每個月補充充電一次:在使用中的鉛蓄電池，應(yīng)每兩個月拆下來進行一次補充充電。

4、定期檢查電解液的密度。電解液的密度必須與所在地區(qū)和季節(jié)相適應(yīng)。根據(jù)實踐經(jīng)驗，中國大部分地區(qū)(除了嚴寒地區(qū)外)在夏季前后，新充電的鉛蓄電池電解液的相對密度可達到1.20～1.25。使用過的鉛蓄電池再次充電時，電解液相對密度要保持在1.15～1.18。到秋季電解液相對密度則應(yīng)由1.18逐漸提高到1.25，冬季調(diào)整到1.285，春季時再逐步添加蒸餾水以調(diào)低相對密度。