Il guasto delle batterie al piombo può essere causato da una serie di motivi, come vulcanizzazione, perdita d'acqua, instabilità termica, perdita di materiale attivo, rammollimento delle lastre, ecc. Successivamente, li presenteremo e analizzeremo uno per uno.

1. Vulcanizzazione

Il processo di carica e scarica delle batterie al piombo è un processo di reazione elettrochimica. Durante lo scarico, viene generato solfato di piombo e durante la carica, il solfato di piombo viene ridotto a ossido di piombo. Questo processo di reazione elettrochimica è ciclicamente reversibile in circostanze normali, ma il solfato di piombo è un sale facile da cristallizzare. Quando la concentrazione di solfato di piombo nella soluzione elettrolitica nella batteria è troppo alta o il tempo di inattività statico è troppo lungo, "tratterà" Questi piccoli cristalli quindi attireranno il solfato di piombo circostante per formare grandi cristalli inerti come palle di neve, che distrugge il ciclo originariamente reversibile e rende il solfato di piombo parzialmente irreversibile. Quando il solfato di piombo cristallizzato viene caricato, non può essere ridotto in ossido di piombo, ma anche adsorbito sulla griglia, con conseguente diminuzione dell'area di lavoro della griglia, la batteria al piombo perde acqua a causa del calore e la capacità della batteria al piombo diminuisce. Questo fenomeno è chiamato vulcanizzazione. Conosciuto anche come invecchiamento. La vulcanizzazione può anche portare a "complicazioni" come cortocircuito, rilassamento e distacco del materiale attivo e deformazione e frattura della griglia.

Finché si tratta di una batteria al piombo, verrà vulcanizzata durante l'uso, ma la batteria al piombo in altri campi ha una durata maggiore rispetto alla batteria al piombo utilizzata nelle biciclette elettriche. Questo perché la batteria al piombo dei veicoli elettrici ha un ambiente di lavoro di vulcanizzazione più facile. A differenza della batteria di avviamento per automobili, dopo che la batteria dell'automobile è stata accesa e scaricata, la batteria è sempre in uno stato fluttuante e il solfato di piombo formato dalla scarica viene rapidamente convertito in ossido di piombo. Quando il veicolo elettrico è scarico, è impossibile caricare contemporaneamente, il che provoca acido solforico. Si accumula una grande quantità di piombo. Se è scaricato in profondità, la concentrazione di solfato di piombo sarà più alta in questo momento ed è difficile caricare il veicolo elettrico in tempo dopo la guida. Il solfato di piombo formato dalla scarica non può essere caricato e convertito in ossido di piombo nel tempo e si formeranno cristalli. Pertanto, la durata del ciclo varia notevolmente in base alla profondità di scarico. Più profonda è la profondità di scarica, minore è il numero di cicli, minore è la profondità di scarica, maggiore è il numero di cicli. In base ai risultati del test, la profondità di scarica e il numero di cicli sono riferiti alla seguente tabella:

Alcune batterie al piombo-acido effettuano una carica del 70% 1C e una scarica del 60% 2C, perché viene utilizzato il ciclo continuo ad alta corrente, che distrugge le condizioni affinché la batteria generi grandi cristalli di solfato di piombo, quindi potrebbe non essere visto che la batteria al piombo-acido la vulcanizzazione danneggia la batteria. . Se il test viene interrotto a metà, apparirà il problema della vulcanizzazione della batteria al piombo. A causa del peso elevato della batteria, alcuni utenti spesso ricaricano la batteria dopo molteplici usi e scariche, in modo che la batteria al piombo non venga caricata in tempo dopo essere stata scaricata e la vulcanizzazione della batteria al piombo sia più grave. Inoltre, la percentuale di acido solforico nelle batterie al piombo è relativamente alta, il che è anche un fattore importante nella vulcanizzazione delle batterie al piombo. La vulcanizzazione delle batterie al piombo distrugge la capacità della piastra negativa di far circolare l'ossigeno, con conseguente perdita d'acqua accelerata. In questo modo, la proporzione di acido solforico nella batteria al piombo è maggiore, il che rende più facile la vulcanizzazione della batteria al piombo. Pertanto, il grado di vulcanizzazione delle batterie al piombo può essere diverso, ma l'impatto sulla vita delle batterie al piombo è comune.

2. Perdita d'acqua

Uno dei principi più basilari delle batterie piombo-acido sigillate è che dopo l'evoluzione dell'ossigeno della piastra positiva, l'evoluzione dell'idrogeno dell'ossigeno direttamente nella piastra negativa e la piastra negativa si riduce ad acqua. Il parametro per valutare l'indice tecnico delle batterie al piombo è chiamato "efficienza della reazione di tenuta". Questo fenomeno si chiama "ciclo dell'ossigeno". In questo modo, la perdita d'acqua della batteria al piombo è molto ridotta e si realizza il "manutenzione esente", ovvero non viene aggiunta acqua. Ma questo ciclo dell'ossigeno delle batterie piombo-acido sigillate viene interrotto sulle biciclette elettriche, causando molte perdite d'acqua nella batteria.

Per garantire che la batteria sia completamente carica entro 8 ore, nella carica a tre stadi di limitazione della corrente a tensione costante, ad esempio, la tensione costante di un caricabatterie da 36 volt è di 44,4 volt e ci sono 18 celle in tre singole celle, e la tensione per cella è 2,466 V. In questo modo, supera di gran lunga i 2,35 V della tensione di evoluzione dell'ossigeno della piastra positiva della batteria e i 2,42 V della tensione di evoluzione dell'idrogeno della piastra negativa. Al fine di ridurre l'indicazione del tempo di ricarica, i prodotti di alcuni produttori di caricabatterie aumentano la corrente da tensione costante a carica fluttuante, in modo che dopo che l'indicazione di carica è completamente carica, non sia completamente carica e la tensione di mantenimento venga aumentata per compensare . In questo modo, la tensione di mantenimento di molti caricabatterie supera la tensione a cella singola di 2,35 V, in modo che una grande quantità di ossigeno sia ancora evoluta durante la fase di carica di mantenimento. Il ciclo dell'ossigeno delle batterie piombo-acido non è buono, quindi è anche costantemente esaurito durante la fase di carica del galleggiante.

Un set di batterie al piombo-acido da 36 volt ha 3 celle singole, ogni singola cella ha 6 celle e ogni cella ha più di 15 piastre a griglia positive e negative e un set di batterie ha almeno 270 giunti di saldatura. Un millesimo della saldatura virtuale porterà inevitabilmente a un gruppo di 4 batterie che non sono qualificate e la scheda piombo-calcio è molto facile da causare saldature virtuali a causa della precipitazione del calcio, quindi i produttori di batterie generalmente utilizzano piastre in lega a basso contenuto di antimonio e leghe a basso contenuto di antimonio La tensione di evoluzione del gas della batteria è inferiore, l'uscita di gas della batteria è maggiore e la perdita d'acqua è più grave.

La proporzione standard di acido solforico per le batterie galleggianti al piombo dovrebbe essere compresa tra 1,21 e 1,28. Tuttavia, per soddisfare i requisiti di grande capacità e scarica ad alta corrente delle biciclette elettriche, la percentuale di acido solforico nelle batterie è generalmente compresa tra 1,36 e 1,38. Poiché la proporzione di acido solforico nella batteria è relativamente alta, la vulcanizzazione della batteria è relativamente seria. La vulcanizzazione delle batterie ad alto peso specifico dell'acido solforico è evidente dalla scarica della batteria alla carica del giorno successivo. In questo modo si riduce ulteriormente la capacità della piastra negativa di far circolare l'ossigeno. Dopo che la batteria perde acqua, la perdita principale è l'acqua, lasciando la composizione di acido solforico, che equivale ad aumentare ulteriormente la proporzione di acido solforico, che rende la batteria al piombo più facile da vulcanizzare. Pertanto, la vulcanizzazione della batteria al piombo aggrava la perdita d'acqua e la perdita d'acqua aggrava la vulcanizzazione. Per gli utenti è necessaria la "sigillatura", altrimenti le conseguenze del tracimazione di acido saranno disastrose, ma è inopportuno promuovere eccessivamente il concetto di "esente da manutenzione" nel campo dei veicoli elettrici.

3. Fuga termica

Dopo che la batteria al piombo è stata caricata al 70%, la tensione di polarizzazione della batteria al piombo è relativamente alta, la reazione laterale della carica inizia ad aumentare gradualmente e inizia l'elettrolisi dell'acqua. Dopo che la tensione della cella carica raggiunge 2,35 V, la piastra positiva inizia a sviluppare ossigeno e, dopo aver raggiunto 2,42 V, la piastra negativa inizia a sviluppare idrogeno. In questo momento, l'energia elettrica caricata viene convertita in energia chimica e l'energia convertita in acqua elettrolizzata viene aumentata. La presenza o meno di gas durante il processo di carica dipende dalla tensione di carica e la quantità di gas dipende dalla corrente di carica dopo aver raggiunto la tensione di carica. Pertanto, durante il processo di carica, dopo che la tensione di carica è entrata nella tensione costante, la tensione inizia ad avvicinarsi al massimo, e la corrente di carica mantiene anche il valore limite di corrente. In questo momento, l'evoluzione del gas è la più grande. Dopo aver inserito la tensione costante, la corrente di carica dovrebbe diminuire gradualmente e anche l'evoluzione del gas dovrebbe diminuire gradualmente. La carica stessa è una reazione esotermica. In generale, il design termico delle batterie al piombo può controllare l'aumento della temperatura. Dopo una grande quantità di evoluzione di gas della batteria al piombo, l'ossigeno viene miscelato in acqua sulla piastra negativa e il potere calorifico è molto maggiore di quello durante la carica. La batteria al piombo sigillata prevede che la piastra negativa abbia una buona capacità di circolazione dell'ossigeno, tuttavia, la circolazione dell'ossigeno genererà calore. Pertanto, il ciclo dell'ossigeno è un'arma a doppio taglio. Il vantaggio è che la perdita d'acqua è ridotta,

Nella condizione di carica a tensione costante, anche la corrente del ciclo dell'ossigeno partecipa alla corrente di carica, quindi la velocità di diminuzione della corrente di carica viene rallentata. Il calore della batteria al piombo farà diminuire più lentamente la corrente di carica o addirittura aumentare la corrente. Sotto l'azione del riscaldamento della batteria, la corrente di carica aumenta il riscaldamento una volta che la corrente aumenta. In questo modo la corrente di carica salirà sempre al valore limite di corrente. La batteria genera un calore elevato e accumula calore fino a quando la custodia della batteria non subisce un rammollimento termico e una deformazione. Quando la batteria è deformata termicamente, la pressione dell'aria interna è alta, quindi la batteria si gonfia. Questa è una fuga termica della batteria che danneggia la batteria. Una volta che la batteria al piombo è molto gonfia, compaiono anche i problemi di perdita di acido e di gas e la batteria al piombo si guasta in modo acuto. Ci sono molte ragioni che inducono il rigonfiamento della batteria. Se la tensione di carica è elevata e l'evoluzione del gas è elevata, si verificherà un'instabilità termica. Se un gruppo di batterie o una batteria a cella singola è seriamente in ritardo e il valore di tensione costante di carica rimane invariato, anche altre batterie a cella singola avranno una tensione di carica relativamente alta, che causerà anche problemi di instabilità termica. Per ridurre la probabilità di instabilità termica della batteria, molti produttori di caricabatterie riducono il valore di tensione costante a 43 volt, il che porterà inevitabilmente a una carica insufficiente. Se la tensione di carica è elevata e l'evoluzione del gas è elevata, si verificherà un'instabilità termica. Se un gruppo di batterie o una batteria a cella singola è seriamente in ritardo e il valore di tensione costante di carica rimane invariato, anche altre batterie a cella singola avranno una tensione di carica relativamente alta, che causerà anche problemi di instabilità termica. Per ridurre la probabilità di instabilità termica della batteria, molti produttori di caricabatterie riducono il valore di tensione costante a 43 volt, il che porterà inevitabilmente a una carica insufficiente. Se la tensione di carica è elevata e l'evoluzione del gas è elevata, si verificherà un'instabilità termica. Se un gruppo di batterie o una batteria a cella singola è seriamente in ritardo e il valore di tensione costante di carica rimane invariato, anche altre batterie a cella singola avranno una tensione di carica relativamente alta, che causerà anche problemi di instabilità termica. Per ridurre la probabilità di instabilità termica della batteria, molti produttori di caricabatterie riducono il valore di tensione costante a 43 volt, il che porterà inevitabilmente a una carica insufficiente.

Un'altra causa della carica e del riscaldamento della batteria al piombo è la vulcanizzazione. La vulcanizzazione porta direttamente ad un aumento della resistenza interna della batteria, che provoca ulteriormente la generazione di calore della batteria al piombo durante la carica e il calore aumenta la corrente di circolazione dell'ossigeno. Pertanto, la probabilità di fuga termica si verifica nelle batterie fortemente vulcanizzate. molto largo. Dall'analisi della modalità di guasto delle batterie al piombo delle biciclette elettriche è dimostrato che il 90% delle batterie guaste è accompagnato da una grave perdita d'acqua. Le batterie al gel perdono meno acqua rispetto alle normali batterie, quindi la loro durata dovrebbe essere più lunga delle normali batterie. L'autoscarica interna della batteria al gel non è maggiore di quella della batteria ordinaria durante lo stoccaggio, il che può essere dimostrato dal confronto del calo di capacità dopo lo stoccaggio. Nelle stesse condizioni di pressione interna della batteria al piombo, l'evoluzione del gas della batteria al gel è inferiore a quella della batteria normale. E ogni volta che si apre la valvola, il gas toglierà parte del calore. L'apertura della valvola della batteria al piombo colloidale è inferiore a quella della normale batteria al piombo e ha una perdita d'acqua inferiore. . La temperatura interna della batteria aumenta, anche l'autoscarica è elevata e il calore generato è maggiore. Pertanto, in condizioni di elevata temperatura ambiente in estate, a causa della diminuzione del livello di evoluzione del gas, la quantità di evoluzione del gas è la più vicina e anche l'aumento della temperatura è elevato. In questo modo, la probabilità che le batterie colloidali al piombo-acido entrino in fuga termica è molto maggiore. l'evoluzione del gas della batteria al gel è inferiore a quella della batteria ordinaria. E ogni volta che si apre la valvola, il gas toglierà parte del calore. L'apertura della valvola della batteria al piombo colloidale è inferiore a quella della normale batteria al piombo e ha una minore perdita d'acqua. . La temperatura interna della batteria aumenta, anche l'autoscarica è ampia e il calore generato è maggiore. Pertanto, in condizioni di elevata temperatura ambiente in estate, a causa della diminuzione del livello di evoluzione del gas, la quantità di evoluzione del gas è la più vicina e anche l'aumento della temperatura è elevato. In questo modo, la probabilità che le batterie colloidali al piombo-acido entrino in fuga termica è molto maggiore. l'evoluzione del gas della batteria al gel è inferiore a quella della batteria normale. E ogni volta che si apre la valvola, il gas toglierà parte del calore. L'apertura della valvola della batteria al piombo colloidale è inferiore a quella della normale batteria al piombo e ha una perdita d'acqua inferiore. . La temperatura interna della batteria aumenta, anche l'autoscarica è elevata e il calore generato è maggiore. Pertanto, in condizioni di elevata temperatura ambiente in estate, a causa della diminuzione del livello di evoluzione del gas, la quantità di evoluzione del gas è la più vicina e anche l'aumento della temperatura è elevato. In questo modo, la probabilità che le batterie colloidali al piombo-acido entrino in fuga termica è molto maggiore. L'apertura della valvola della batteria al piombo colloidale è inferiore a quella della normale batteria al piombo e ha una perdita d'acqua inferiore. . La temperatura interna della batteria aumenta, anche l'autoscarica è ampia e il calore generato è maggiore. Pertanto, in condizioni di elevata temperatura ambiente in estate, a causa della diminuzione del livello di evoluzione del gas, la quantità di evoluzione del gas è la più vicina e anche l'aumento della temperatura è elevato. In questo modo, la probabilità che le batterie colloidali al piombo-acido entrino in fuga termica è molto maggiore. L'apertura della valvola della batteria al piombo colloidale è inferiore a quella della normale batteria al piombo e ha una perdita d'acqua inferiore. . La temperatura interna della batteria aumenta, anche l'autoscarica è elevata e il calore generato è maggiore. Pertanto, in condizioni di elevata temperatura ambiente in estate, a causa della diminuzione del livello di evoluzione del gas, la quantità di evoluzione del gas è la più vicina e anche l'aumento della temperatura è elevato. In questo modo, la probabilità che le batterie colloidali al piombo-acido entrino in fuga termica è molto maggiore. la quantità di evoluzione del gas è la più vicina e anche l'aumento di temperatura è elevato. In questo modo, la probabilità che le batterie colloidali al piombo-acido entrino in fuga termica è molto maggiore. la quantità di evoluzione del gas è la più vicina e anche l'aumento di temperatura è elevato. In questo modo, la probabilità che le batterie colloidali al piombo-acido entrino in fuga termica è molto maggiore.

4. Il materiale attivo cade e la piastra si ammorbidisce

Il principio attivo del materiale attivo della piastra positiva della batteria al piombo è l'ossido di piombo. L'ossido di piombo è diviso in α-PbO2 e β-PbO2. Tra questi, α-PbO2 ha proprietà fisiche dure e una capacità relativamente piccola. Area piastra e piastra di supporto; β-PbO2 è attaccato allo scheletro composto da α-PbO2 e la sua capacità di carica è molto più forte di quella di α-PbO2. Dopo che l'ossido di piombo è stato scaricato, si forma solfato di piombo e il solfato di piombo viene ridotto a ossido di piombo durante la carica. In un ambiente fortemente acido, il solfato di piombo può generare solo β-PbO2 e la dispersione delle sostanze attive è la dispersione di α-PbO2. Ci sono molte ragioni per lo spargimento di sostanze attive:

1. La distribuzione del materiale attivo della piastra della batteria al piombo non è uniforme, con conseguente diversa tensione di espansione e caduta durante la scarica.

2. Quando la batteria al piombo è sovrascarica e sotto tensione, β-PbO2 è notevolmente ridotto e α-PbO2 parteciperà alla reazione di scarica per generare solfato di piombo.

3. La tensione di espansione del cristallo di solfuro che cresce sulla piastra dell'elettrodo provoca anche la caduta del materiale attivo. Una volta che la piastra positiva si ammorbidisce, la struttura porosa di supporto viene distrutta e i pori della piastra positiva vengono compattati dalla pressione della piastra della batteria, che riduce l'area reale coinvolta nella reazione e la capacità della batteria al piombo-acido diminuisce. In questo modo, prevenire lo scarico eccessivo, sopprimere ed eliminare la solforazione sono misure importanti per controllare l'ammorbidimento della piastra positiva. Quando si scarica, ogni scarica, più o meno, ha sempre un po' di α-PbO2 coinvolta nella reazione.

Pertanto, per una batteria al piombo normalmente utilizzata, senza perdere acqua, vulcanizzazione o scaricamento eccessivo, la durata della batteria dipende dall'ammorbidimento della piastra positiva. La capacità della batteria è influenzata dal materiale attivo e dall'utilizzo. Le batterie al piombo per veicoli elettrici hanno una certa forma e dimensione e la qualità delle piastre è stata limitata in una certa misura. Solo migliorando il tasso di utilizzo delle sostanze attive è possibile aumentare la capacità. Per aumentare la capacità delle batterie al piombo, è necessario aumentare la porosità, aumentare il contenuto di PbO2 e la proporzione di acido solforico, ma queste misure accelereranno l'ammorbidimento della piastra positiva, con conseguente diminuzione accelerata della vita di la batteria al piombo, e il materiale attivo si espanderà e si restringerà durante il processo di carica e scarica (in particolare è la piastra positiva), maggiore è la profondità di scarica, maggiore è l'espansione e il restringimento del materiale attivo, che accelera l'ammorbidimento del materiale attivo. Pertanto, quando la capacità iniziale è eccessiva, influisce direttamente sulla durata della batteria al piombo.

5. Cortocircuito

Il cortocircuito della batteria al piombo si riferisce al collegamento dei gruppi positivo e negativo all'interno della batteria al piombo. Per aumentare la capacità della batteria al piombo, il numero di piastre nella batteria al piombo dei veicoli elettrici viene generalmente aumentato aumentando il numero di piastre, il che rende il separatore relativamente più sottile rispetto ai separatori di altre batterie e i cristalli di solfato di piombo della lastra negativa crescono. Dopo la carica, una piccola quantità di solfato di piombo viene lasciata nel separatore. Una volta che il solfato di piombo rimasto nel separatore è ridotto a piombo e si accumula troppo, la batteria al piombo avrà un micro-cortocircuito. Questo fenomeno è chiamato "ponte di diramazione principale". . Il micro-cortocircuito produce leggermente il ritardo di tensione della singola cella e, quando si verifica un grave cortocircuito della singola cella.

6. Problemi di equilibrio

Molte batterie al piombo possono ottenere risultati migliori nel singolo test. Tuttavia, per le batterie al piombo-acido collegate in serie, a causa di errori di configurazione originali come la differenza di capacità e la differenza di tensione a circuito aperto, la batteria con alta tensione durante la carica verrà danneggiata. Quando la perdita d'acqua aumenta, la batteria a bassa tensione verrà scaricata e, durante la scarica, la batteria a bassa tensione verrà scaricata eccessivamente, provocando la vulcanizzazione della batteria al piombo. Con il ciclo di carica e scarica, il monomero vulcanizzato della batteria al piombo viene vulcanizzato più facilmente e questa differenza viene ampliata, il che alla fine influisce sulla durata dell'intero pacco batteria.

7. Impossibile caricare

La tensione di scarica della terminazione di una batteria al piombo-acido da 12 V è di 10,5 volt. Se viene scaricata forzatamente al di sotto della tensione di terminazione, la batteria al piombo ha una grande possibilità di perdere la capacità di ricaricarsi. C'è un dispositivo di protezione nel controller del veicolo elettrico. Quando la batteria al piombo raggiunge la tensione del terminale, il dispositivo di protezione disconnetterà forzatamente il circuito, ma se il dispositivo di protezione si sposta verso l'alto o la tensione della batteria aumenta dopo l'interruzione di corrente, il dispositivo di protezione non può essere valutato correttamente.

8. Autoscarica della batteria al piombo

Il fenomeno per cui una batteria al piombo completamente carica rimane inutilizzata e perde gradualmente potenza è chiamato autoscarica. L'autoscarica è inevitabile e, in circostanze normali, la velocità di scarica giornaliera non deve superare lo 0,35% ~ 0,5%. I motivi principali dell'autoscarica delle batterie al piombo: (1) Sono presenti impurità nella piastra dell'elettrodo o nell'elettrolita e si genera una differenza di potenziale tra le impurità e la piastra dell'elettrodo o tra diverse impurità, che diventa una batteria locale e si forma un circuito attraverso la soluzione elettrolitica per generare una corrente locale. Scarica le batterie al piombo. (2) Il separatore è rotto, provocando un cortocircuito delle piastre positiva e negativa. (3) C'è elettrolita o acqua sulla superficie del guscio della batteria al piombo, che diventa un conduttore tra i poli, facendo scaricare la batteria al piombo. (4) Il materiale attivo cade troppo e si deposita sul fondo della batteria, cortocircuitando la piastra e provocando la scarica.

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