试验目的
环境温度对启动用铅酸蓄电池额定储备容量试验结果的影响,以探讨在不同温度条件下,容量的变化情况。
试验依据
GB5008.1-1991《起动用铅酸蓄电池技术条件》
GB/T5008.2-1991《起动用铅酸电池产品品种和规格》
试验设备及试剂
1.BTS-DCH蓄电池电气测试系统,电压精度1%,电流0.5%,时间±0.5s,河北科技大学研制
2.BTS-M蓄电池自动测试系统,电压精度1%,电流0.5%,时间±0.5s,河北科技大学研制
3.恒温水浴控温精度±1℃
4.温度计量程0~50℃分度值1℃精度0.5℃
5.低温试验箱子量程-30℃~室温精度1℃
6.电解液1.285g/cm3(25℃)
以上试验设备,试剂均已达到或**过标准要求,目的是尽量减少因试验条件造成的系统误差。
试验样品
0#6-QA-120Ah
2#6-QA-105Ah
试验步骤
依据GB5008.1标准,起动用铅酸蓄电池的容量试验应先进行启动试验,蓄电池和电解液在25±5℃的室内至少12h进行温度处理,使之与室温一致,然后将电解液注入电池,静置20min,使较板与电解液充分接触反应,然后以Is电流放电150s,蓄电池端电压的值应不小于GB/T5008.2-1991标准规定的要求。
进行过起动试验的蓄电池,再进行额定储备容量。对容量试验的条件,GB5008.1标准规定“整个试验期间蓄电池均放置在温度25±2℃的水浴中”,由此可见,标准对于试验温度的要求25±2℃范围较为精确,并且规定了电池、水浴之间的距离,使之在反应过程中不会相互影响。
标准为什么规定了±2℃的要求,这正是本文要探讨的主题。储备容量试验先进行充电,在蓄电池充满电后,静置0.5h后再进行25A定电流放电,以放电时间考核其容量。标准要求在充放电过程电池均须置于恒温水浴中。在试验过程中发现,这样规定完全必要:,只有在相同的环境条件下的试验结果才具有可比性,可重复性;*二,在充电过程中,蓄电池是将电能转化为化学能储存起来吸收能量的过程,蓄电池放出大量的热。笔者在32℃的环境测试其中间单体的温度甚至**过了65℃,过快的化学反应对电池的使用寿命造成了损害;*三,在放电过程中,蓄电池将化学能转换成电能,是放出能量,蓄电池要从环境中吸热,蓄电池体温下降,为避免影响化学反应的进行,需要有恒温水浴向蓄电池补充热能使其温度恒定。
容量试验之充电试验按照GB5008.1推荐的恒压充电进行:12V蓄电池以16.00V电压充电16h,大电流限制到5I20,在充电结束1h内在电解液温度与水浴温度到时进行放电试验,以25A电流放电到12V蓄电池端电压10.50±0.05V时,记录放电持续时间1(min)。
从试验结果可以看出,两只不同规格电池在不同的温度条件下容量均出现了显著的变化,容量随温度变化呈现出成近似正比变化,温度越高则容量越高,温度越低则容量越低。从图中还可以看出电池容量越大,则其受温度影响的程度越低。笔者分析,蓄电池的化学反应受温度影响变化明显,温度越高,化学反应越活泼,吸收的电能越多;反之,吸收的电能越少。这就是蓄电池在冬季难以启动,在夏季较易启动的原因。
质检部门的定期监督检验及涉案件检验,务求检测数据准确无误。根据本次试验结果,证明在相关实验与环境温度相关时,务必使试验温度保持在标准要求的范围内,才能减少系统误差,得出精确数据,真实反映产品的质量水平。
电池较板活性物质分别是二氧化铅、多孔金属铅。在长期作用中蓄电池不断充电和放电,较板活性物质进行氧化还原反应,体积发生变化,膨胀、收缩反复进行,活性物质逐渐变得松软脱落,特别是正极板更明显,应视为正常。有的蓄电池出现早期大量活性物质脱落,则是一种不正常现象。其特征是:容量下降,温度升高,电解液浑浊,析气量大。
造成活性物质脱落的原因有:
1、充电电流过大,时间过长,温度过高,产生大量的氢、氧气体,过分的冲击活性物质。
2、经常过放电,生成大量硫酸铅,体积过分膨胀,结合力下降。
3、电解液密度低,严寒季节电解液结冰,活性物质被冰晶胀裂,失去结合力。
4、电解液密度大,腐蚀性大,活性物质机械强度下降,以及内部短路等因素。
5、经常过充电,活性物质过度氧化,疏松,板栅受到腐蚀,失去承载活性物质能力。
6、经常处于高温下充电,正极活性物质形成泥浆软化,易脱落。
7、长期大电流充电、放电,较板产生弯曲,活性物质附着能力差,易脱落。
8、蓄电池在车辆设备上过度震动,导致脱落。
9、杂质进入电池,碱性物质会引起负极多孔金属铅膨胀、脱落。
10、因制造质量有问题,板栅与活性物质结合不牢,出现大量活性物质块状脱落。
解剖检查较板上活性物质脱落的现状是:
1、蓄电池底部淤积了大量沉淀物,较板表现露出板栅筋条,较板组两侧有大量的铅絮物,电解液浑浊,呈铁青色。
2、沉淀颜色呈灰褐色,说明铁、铜杂物较多;沉淀物呈浅蓝或灰白色,说明蓄电池中电解液密度高。
3、沉淀是糊状物,说明蓄电池出现温升过高;是块状物,则说明制造时有先天因素。
较板酸化,自放电、活性物质脱落与铅酸蓄电池失效
1、较板硫化:所谓硫化是指正负极板上形成不可逆硫酸铅盐化组成一层白色粗粒结晶的硫酸铅而言。这种结晶体很难在正常的充电时消除,硫化的形成程度与铅酸蓄电池容量有很大的关系,硫化越严重,电容量越少,直至报废,较板硫化的因素很多,主要是铅酸蓄电池贮存时间过长,因为较板在化成处理时活性物质表面存在硫酸,导致活性物质表面的硫酸铅老化后失去电离的作用。铅酸蓄电池带电搁置时处于放电状态,放电后未及时给电池充电,电解液密度过高或不纯,都会使正负极板中活性物质的表面形成不可硫化。所以,硫化是导致较板活性物质失效报废的主要原因。
2、自放电,是指铅酸蓄电池内电自行消耗,一般认为每昼夜容量下降不大于2%,就认为正常,因铅酸蓄电池本身有自放电缺点,如果每昼夜容量下降大于2%时,那就是有故障了,自放电原因主要有:生产制造中材料不纯(如含锑过高或其它有害杂质),电解液中含有害杂质(铁、锰、砷、铜等离子),正负极板硫化后较隔板孔隙堵塞,导致铅酸蓄电池内阻消耗增大,都有导致铅酸蓄电池产生自放电的原因,所以,要求电解液必须是**硫酸,水必须是蒸馏水或去离子水。
3、较板活性物质脱落
规范的使用铅酸蓄电池,正负极板中的活性物质是不易脱落的。正极板活性物质的脱落主要是电不足或低温时大电流放电,而负极板活性物质的脱落主要是过充电或充电电流过大,过充电会引起水的电解产生大量的氢气和氧气,当氢气向孔隙冲出时,会使活性物质脱落,铅酸蓄电池在颠震的环境使用也会加速活性物质的脱落。所以,要求铅酸蓄电池在使用中一定要避免过充过放电发生。
4、电池的失效报废
是指新铅酸蓄电池未使用就失效报废了,原因在于:铅酸蓄电池制造材料中的活性物质组合不合理;较板在化学处理时未达到充放标准;较板贮存环境不良或存放时间过长,密封受损,长期处于空气的氧化之中,致使较板活性物质被老化;在使用过程中维护不当,某一单体长时间处于去电状态,大电流放电时去电单体出现反较电压后,仍未及时给蓄电池维护:如调整电解液密度,加蒸馏水,给蓄电池补充电,导致该单体不可逆硫化而失效。在铅酸蓄电池的使用过程中,往往是夏季未及时给蓄电池加水,气温高蒸发快导致电解液不足或干枯,使较板露出电解面后受空气而氧化氢脆导致较板硫化而坏死。所以,铅酸蓄电池的损失是夏季时期,动力是在夏季时气温高易起动,对铅酸蓄电池容量要求高,可是铅酸蓄电池在夏季时较板活性物质局部面积形成硫化,冬季时要求铅酸蓄电池大电流供电已不可能。如果起动或牵引用铅酸蓄电池经充电额容量的70%时,只有报废,更换新的蓄电池了。
总而言之:铅酸蓄电池失效报废,除一部分因机械部件损坏而报废外,而绝大部分铅酸蓄电池的失效都是属于较板活性物质表面形成不可逆硫化后而失效报废的。因此,铅酸蓄电池较板不可逆硫化的难题,仍然是蓄电池领域广大行业人员不断追求待克服的课题。
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主要经营1、安全性能好:正常使用下无电解液漏出,无电池膨胀及破裂。
2、放电性能好:放电电压平稳,放电平台平缓。
3、耐震动性好:完全充电状态的电池完全固定,以4mm的振幅,16.7Hz的频率震动1小时,无漏液,无电池膨胀及破裂,开路电压正常。
4、耐冲击性好:完全充电状态的电池从20cm高处自然落至1cm厚的硬木板上3次。无漏液,无电池膨胀及破裂,开路电压正常。。