賽能蓄電池容量過早損失的失效模式

VRLA蓄電池(Valve Regulated Lead Acid,簡稱VRLA電池)早期失效指的是一些VRLA蓄電池組在使用過程中,其容量僅在數個月或1年就低于額定值的80%;或整組VRLA蓄電池雖然普遍很好,但其中個別VRLA蓄電池的性能急劇變差。由于在VRLA蓄電池極板設計中,采用了低銻或無銻的板柵合金,使其早期容量損失容易在以下條件下發生:　①不適宜的循環條件,諸如連續高速率放電、深放電、充電開始時低電流密度;②缺乏特殊添加劑,如Sb、Sn、H3PO4;③低速率放電時,高的活性物質利用率、電解液過剩,極板過薄等;④活性物質視密度過低,裝配壓力過低等。

對于使用不到6個月循環壽命就提前終止的VRLA蓄電池,經解析發現80%以上的VRLA蓄電池的單元開路電壓(OCV)、內部電阻(IR)均正常,用電感耦合等離子發射光譜(ICP)分析電解液中各種金屬含量均正常,因此判斷VRLA蓄電池本身沒有制造缺陷。在對VRLA蓄電池進行單元放電,發現VRLA蓄電池的容量低是由正極板的容量低下所決定的。經過解析發現毫無例外地存在著正極板活性物質軟化現象,其中程度嚴重的正極板活性物質已經大面積脫落。對容量衰減的VRLA蓄電池的正極板和制造初期品的正極板進行了X射線分析,發現和制造初期品相比,不良VRLA蓄電池的正極板中β-PbO2比例明顯增多。

根據上述結果,分析這些VRLA蓄電池是由于*過充電造成其循環壽命提前終止的,其機理是正極活性物質中的α-PbO2和β-PbO2的相對含量隨放電循環而變化,即放電時α-PbO2逐漸轉化為PbSO4,PbSO4充電時轉化為β-PbO2,隨著循環,β-PbO2比例增加,如果過充電,β-PbO2比例便會快速增加,由于β-PbO2的硬度較低,所以β-PbO2增加會引起活性物質之間的結合逐漸減弱,正極活性物質在充電過程中析出O2的沖擊下,密度下降,后軟化脫落,導致VRLA蓄電池的壽命提前終止。解析VRLA蓄電池時,發現正極板活性物質軟化。在做X射線分析時,發現正極板中β-PbO2比例增多,都驗證了上述推斷的正確性。

VRLA蓄電池組中,若有個別VRLA蓄電池落后,那么在恒電流充電時,一是電壓會迅速升高,即在整組VRLA蓄電池尚未充足電時,落后VRLA蓄電池已處于過充電狀態,落后VRLA蓄電池的溫度升高導致失水速度加大,并導致整組VRLA蓄電池充電電壓升高;二是會引起整組VRLA蓄電池充電電流下降,延長充電時間。

若個別VRLA蓄電池出現內部短路時,其充電電壓就低于其他VRLA蓄電池,當整組VRLA蓄電池已充足電時,該落后的VRLA蓄電池卻尚未充好。長此下去就會出現惡性循環,影響整組VRLA蓄電池的性能。
在多組并聯使用的VRLA蓄電池中,若有一組VRLA蓄電池失效,則在充電時會出現各組VRLA蓄電池充電電流不勻(即偏流)現象。若發展下去,會導致正常的VRLA蓄電池組提前失效。

研究發現一組正常的VRLA蓄電池極板,要充入和放出全部電容量,必須保證極板表層到深層的化學通道的暢通,其孔隙通道的微觀幾何尺寸越大,孔隙越多,放出的容量就越高,電流就大。而這個條件一旦被破壞,容量就會降低,電流會減小,即使是新的VRLA蓄電池也不例外。電化學分析表明,即使正負極板全部轉化成了氧化鉛和二氧化鉛,其容量依舊會大幅度降低,這種狀態是—種典型的早期容量衰竭的特征。

通過電化學分析表明,若VRLA蓄電池只有30～60min左右的時間在放電,其余時間都在充電。VRLA蓄電池極板50%～70%左右的氧化鉛常年不參與工作,但是每次VRLA蓄電池充電時的氧化還原反應的游離產物都會對VRLA蓄電池極板的深層通道產生沉積,經過數百次的連續沉積,極板的深層通道便被堵塞,VRLA蓄電池容量就僅剩下經常使用的那一部分了,同時由于極板常年處于臨界高電壓過充狀態,因此氧化鉛和二氧化鉛產生嚴重的晶格變異并形成大量β型氧化鉛結構,造成了充足電就是放不出來的現象。

產品的應用：

1、計算機輔助設計和計算機控制主要生產過程，確保產品性能的一致性并達到設計標準
2、應用太陽能光伏系統，路燈及城市亮化工程，風力發電儲能，風光互補路燈，庭院燈，航標燈，信號燈，發電廠，變電站 ，電信，通訊，電力，核電站，水電站。

3、UPS不間斷電源，EPS應急電源，微波中繼站，備用電源，所有直流電源、交流直流逆變系統，鐵路機車車輛，電動車，船舶，電動游艇，電動船，交換機，應急照明，煤礦防爆牽引，電瓶車，叉車，汽車起動，照明，防火，警報，醫療，遙測設備，安全系統，手提式電源，可攜式電動器具，泵系統，衡器等
備注：以上可以根據客戶要求制作不同規格