摘要：依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求、標(biāo)準(zhǔn)試驗方法通過對蓄電池安全閥性能試驗，分析目前產(chǎn)品壽命過早終止的主要原因，及如何在生產(chǎn)控制過程中，有效實施檢驗、化驗分析手段，以確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
關(guān)鍵詞：安全閥;鉛酸蓄電池；循環(huán)壽命
 

鉛酸蓄電池作為一種化學(xué)能源出現(xiàn)以來，給人們的生產(chǎn)、生活帶來了很大方便。隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，市場需求的不斷更新，人們對鉛酸蓄電池質(zhì)量的要求也越來越高，但鉛酸蓄電池本身卻不可避免的存在這樣或那樣的問題，蓄電池壽命性能過早失效就是其中一例。

目前，在國家蓄電池質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心測試的閥控式鉛酸蓄電池中出現(xiàn)的性能失效主要表現(xiàn)為循環(huán)耐久能力不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

 

 

蓄電池在試驗過程中，當(dāng)壽命提前終止時，對電池進行解剖分析，其中發(fā)現(xiàn)了正極板腐蝕變形、正極活性物質(zhì)脫落、極板硫酸鹽化、電解液干涸、正負(fù)極群竄位、隔板偏移、隔板與極群之間的壓力變化而變形等現(xiàn)象^[1]。

表1所采集18組檢驗數(shù)據(jù)為2005～2006年18家企業(yè)所提供樣品的試驗結(jié)果，因其集中體現(xiàn)為循環(huán)壽命性能失效，所以通過對安全閥開、閉壓力的測試及逐一解剖進行分析。表2為經(jīng)測試循環(huán)壽命符合標(biāo)準(zhǔn)要求的12家企業(yè)產(chǎn)品的試驗結(jié)果。

編 號	型 號	開 閥 壓 (kPa)	閉 閥 壓 (kPa)	壽命循環(huán)(次)	壽命終止原因
1#	6 V 4 Ah	42.67	13.38	150	電解液干涸
2#	6 V 4 Ah	39.98	12.16	150	電解液干涸
3#	6 V 4 Ah	46.20	13.17	100	電解液干涸
4#	6 V 4 Ah	40.13	16.16	100	電解液干涸
5#	6 V 4 Ah	39.66	12.17	25	極群組掉片
6#	12 V 6.5 Ah	42.51	16.66	150	電解液干涸
7#	12 V 6.5 Ah	40.67	15.56	125	電解液干涸
8#	12 V 7 Ah	46.16	12.16	175	電解液干涸
9#	12 V 7 Ah	48.19	15.67	175	電解液干涸
10#	12 V 7 Ah	39.67	10.98	175	電解液干涸
11#	12 V 7.2 Ah	36.66	20.68	275	活性物質(zhì)脫落
12#	12 V 7.2 Ah	39.66	12.66	200	電解液干涸
13#	6-DZM-10	40.28	12.16	168	電解液干涸
14#	6-DZM-10	44.18	13.18	128	電解液干涸
15#	6-DZM-10	42.66	12.16	96	隔板偏移
16#	6-DZM-10	41.78	12.87	142	電解液干涸
17#	6-DZM-10	32.19	18.19	320	活性物質(zhì)脫落
18#	6-DZM-10	42.67	16.02	161	電解液干涸
平均值		41.44	14.22

 

 

 

 

解剖樣品發(fā)現(xiàn)：

5#樣品出現(xiàn)極群組與匯流排之間斷裂而掉片的現(xiàn)象。

11#、17#樣品出現(xiàn)正極活性物質(zhì)成泥狀，與板柵之間無應(yīng)附著力；板柵機械強度差，邊框斷裂及負(fù)極板膨脹現(xiàn)象，同時極群出現(xiàn)側(cè)面連電現(xiàn)象。

15#樣品出現(xiàn)極板連電現(xiàn)象，主要原因是隔板竄位、偏移而引起正、負(fù)極板發(fā)生連電。

以上3種情形在所采集的不合格數(shù)據(jù)中占的比例不大，樣品不合格的主要原因是電池的電解液干涸所致。電池電解液出現(xiàn)干涸的原因是多方面的，比如：灌酸液量少、陰極吸收能力差、極群壓縮比低等、安全閥的性能差等。

 

 

從表1試驗數(shù)據(jù)可以看出，開閥壓力平均值為41.44 kPa，閉閥壓力平均值為14.22 kPa。其中14組樣品占不合格樣品率77.8 %，解剖后未發(fā)現(xiàn)明顯裝配質(zhì)量問題，而集中表現(xiàn)為電解液出現(xiàn)不同程度的干涸，AGM隔板與正極板已完全粘連，無法剝離，且正、負(fù)極板出現(xiàn)不同程度硬化。其中7組在解剖過程開啟壓板時發(fā)現(xiàn)，6個注液孔上的安全閥中有2～3個安全閥無法復(fù)位，呈常開狀態(tài)，使閥控式結(jié)構(gòu)電池的氧復(fù)合效率大大降低，造成電解液損失，從而導(dǎo)致壽命提早終止。由此可見由于安全閥失效而使電解液干涸，從而導(dǎo)致電池循環(huán)壽命過早失效占的比例相當(dāng)大，所以企業(yè)在生產(chǎn)控制過程中應(yīng)找出引發(fā)此類問題的原因，避免由此而影響電池性能。

從表2試驗數(shù)據(jù)看出，開閥壓力平均值為31.12 kPa，閉閥壓力平均值為20.93 kPa，該12組樣品依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求進行循環(huán)耐久能力試驗，完全符合要求。解剖分析發(fā)現(xiàn)，AGM隔板內(nèi)有少量游離態(tài)電解液，正極板活性物質(zhì)輕度疏松，正極板柵在機械外力作用下折斷面有金屬光澤，負(fù)極板輕度膨脹，有韌性，膨脹部分在極群組之間無連電現(xiàn)象。抽取極群間AGM隔板無短路連電現(xiàn)象。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

從測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，開閥壓力在29.00～32.67 kPa范圍內(nèi)，閉閥壓力在17.68～22.19 kPa范圍內(nèi)，樣品循環(huán)壽命均可達到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。但在此范圍內(nèi)的壓力在實際生產(chǎn)過程中難以控制，至使通常選取開閥壓力在25～35 kPa范圍之內(nèi)，同時閉閥壓力在15～25 kPa范圍之間的電池，如無其它裝配質(zhì)量問題，電解液損耗相對較少，基本可達到標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)壽命次數(shù)。

由此可見，開、閉閥壓力差基本在10 kPa范圍之內(nèi)時，同時閉閥壓力20 kPa左右的電池其循環(huán)壽命次數(shù)明顯提高。

目前企業(yè)已充分意識到電解液干涸是產(chǎn)品壽命終止的重要原因，因此在生產(chǎn)過程中，常通過增加酸量以期延長電解液損失周期，而對于安全閥的選購及進貨檢驗，則未進行嚴(yán)格的控制。常情況下，在選購安全閥時，應(yīng)選用彈性好，型狀完美，無飛邊色澤不勻為前題的條件下。選擇厚度約為1 mm，閥帽直徑φ約為8 mm，注液孔直徑φ約為7.8 mm左右，具備良好的耐酸性和耐熱性的安全閥。眾所周知，在實際使用過程中，安全閥在酸性高溫的環(huán)境條件下會逐漸老化，從而使造成以下兩種情況^[2]。

① 開閥壓力增加過高，如遇充電電流不穩(wěn)的條件下，存在熱失控，電池變形、開裂甚至爆炸的隱患。

② 閥常開，即安全閥已老化變形或與注液孔不相匹配等原因而無法發(fā)揮閥控作用，大大降低負(fù)極氧復(fù)合能力，造成嚴(yán)重失水干涸，性能失效。為了延緩安全閥老化的問題，通?？梢栽诎踩y上涂一層甲基硅油，此方法可降低開閥壓力約10 kPa。

 

 

綜上所述，建議企業(yè)在整個行業(yè)艱難的大環(huán)境下，從細節(jié)入手，通過對安全閥、密封膠、隔板等輔助材料進行嚴(yán)格質(zhì)量控制和檢驗，有效避免因此類占整個產(chǎn)品成本比例微小的材料原因而造成不必要的經(jīng)濟損失。

 

 

[1] 潘麗云. 閥控鉛酸蓄電池達不到設(shè)計使用壽命的分析及對策[J]. 科學(xué)之友, 2009, (4): 110-113.

[2] 魏榮澄. 通信閥控式鉛酸蓄電池的使用及維護[J]. 通信電源技術(shù). 2009, 26(3): 75-76.