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铅酸蓄电池自放电原理先容

铅酸蓄电池结构透视图

铅酸蓄电池的自放电是指电池在存储期间容量降低的现象。电池开路时由于自放电使电池容量损失。

铅酸蓄电池的自放电通常主要在负极,因为负极活性物质为较活泼的海绵状铅电极,在电解液中其电势比氢负,可发生置换反应。若在电极中存在着析氢过电位低的金属杂质,这些杂质和负极活性物质能给成腐蚀微电池,结果负极金属自溶解,并伴有氢气析出,从而容量减少。在电解液中杂质起着同样的有害作用。一般正极的自放电不大。正极为强氧化剂,若在电解液中或隔膜上存在易于被氧化的杂质,也会引起正极活性物质的还原,从而减少容量。铅酸蓄电池在未接通负载的情况下,内部存在着微电池的作用,它要消耗活性物质,导致使用的困难。

铅酸蓄电池两极版上的活性物质,在电解液中都会有一定程度的自溶性,反应式如下:

Pb+SO42-=PbSO4+2e

?PbO2+4H++SO42+2e=PbSO4+2H20

在外界因素的影响下自溶速度会加快,结果使Pb和PbO2无益消耗。自放电的深度和电解液中的杂质的性质和数量密切有关,如铁的影响、梯的影响、隔板的影响。

阀控式密封铅蓄电池由于是荷电出厂,在储存期,正极板和负极板上活性物质小孔内都已吸满了电介液,可产生多重附加电极反应,如在负极上存在下列自放电反应,正极板在储存期间也产生放电,存在多重反应。

1、影响铅酸蓄电池自放电速率大小的因素

自放电性能不好的铅酸蓄电池,有的只能储存2~3个月,而电池容量就没有了,这对于电池容量恢复性能是不利的,另一方面也增加了电池浮充工作的困难。

阀控铅酸蓄电池之所以能做到密封不漏液,储存性能好,其主要因素为板栅材料。各种材料的板栅性能,以自放电性能来比较:以铅钙板栅最小,纯铅板栅次之,低锦板栅最大。

2、杂质对铅酸蓄电池自放电的影响

铅酸蓄电池活性物质添加剂、隔板、硫酸电解液中的有害杂质含量偏高,是使电池自放电高的重要原因。

杂质MnO4和Mn2+的物质都溶解于电解液,杂质CI一也很容易进入电解液,它们也对铅酸电池正极或负极的自放电有影响。有些溶于电解液的杂质只对正极或者只对负极自放电有影响。例如,危及负极的杂质有铂、铜、铋、梯、砷等。它们除消耗部分活性物质外,还对析氢有加速作用。又例如,酒精及易氧化的有机物质它们在正极板上发生自放电,除耗损活性物质外,还析出CO2等气体。

3、温度对铅酸蓄电池自放电速度的影响

阀控式密封铅酸电池在25~45℃癈环境温度下自放电速度是很小的,每天自放电量平均为0.1%左右,温度愈低,自放电速度越小,所以低温条件有利于电池储存。

4、电解液浓度对自放影片响

由试验资料报道,储存在10℃下的试验用阀控铅酸蓄电池(板栅材料为Pb-Ca-Sn),自放电速度随电解液密度增加而增加,且正极板受电解液密度影响最大。如密度增高0.01gcm2时,正极板的自放电速度每天增加0.06%,而负极板自放电速度较小,约为0.03%。

总之,阀控式密封铅酸电池在储存和工作期间都存在自放电现象,将损耗部分活性物质,且将增加电池容量保持的困难。其自放电速度与板栅材料,电解液密度,活性物质纯度及储存期温度等因素有关。

在IEC文件中,规定固定型阀控铅酸化池容量保存率由制造厂家自行规定。日本工业标准JIS8707-1992规定了为8%以上,这个值是在环境温度为25±℃,电池开路状态保存90天,求出保存前后10小时率容量比而得出的。显然这类电池在保存期间,自放电损失平均每天在0.2%左右。

5、减小铅酸蓄电池自放电的方法

1)使用标准的电解液

若电解液中的有害杂质铁、锰、氯、锦等含量为超过允许标准,自放电率就低。

2)电池工作温度

自放电率和温度有关,蓄电池应该在较低温度下储存,处在浮充状态下的电池,工作温度也不易太高。

如一组6-QA-105电池分别在0-10℃和3040℃工作条件下储存28天,发现在低温下储存,自放电率仅为2.08%;而在高温下储存自放电率较大,为19.5%。

3)放电后应马上充电

不管深放电或浅放电后的电池,都应该马上履行充电,让转移到负极区的梯离子部分迁移到正极,以减少负极周围梯离子数量(上述仅对pbOg有作用)。

4)隔离板质量要有保证

隔板应无破裂,孔隙要适当,以防止锦离子从正极移到负极,同时装配不要歪斜、高低不齐。

5)提高板栅耐腐蚀能力

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