? ?閥控密封鉛酸蓄電池漏液現(xiàn)象分析 ???????????????????? 楊子強(qiáng)，孟冬燕，王金生 ?

???? 摘 要：文章針對(duì)閥控密封鉛酸蓄電池在使用過(guò)程中普遍存在的漏液現(xiàn)象，從工作原理及應(yīng)用現(xiàn)狀方面進(jìn)行分析和探討，并提出了提高電池密封性能的改進(jìn)意見(jiàn)和方法。

　　關(guān)鍵詞：閥控密封鉛酸蓄電池；漏液；電池槽蓋；安全閥；極柱端子

　1.引言

　　閥控密封鉛酸蓄電池是70年代末開(kāi)發(fā)的一種新型蓄電池，在通信和電力等行業(yè)被廣泛用作備用電源，在我國(guó)已有十多年的歷史，由于具有少維護(hù)，無(wú)腐蝕、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，受到越來(lái)越多客戶(hù)青睞，現(xiàn)已基本取代了防酸隔爆和鎳鎘固定型電池。但在使用過(guò)程中也暴露出一些問(wèn)題，如個(gè)別蓄電池壽命偏短、浮充電壓低和漏液等，特別是漏液現(xiàn)象很普遍。

2. 蓄電池組成及工作原理

2.1 組成

　　閥控密封鉛酸蓄電池主要由正負(fù)極極群、電解液、隔板、電池槽蓋、安全閥和極柱端子等零部件組成。

2.2 工作原理

　　由于正負(fù)極放電產(chǎn)物都是硫酸鉛，因此又稱(chēng)為雙極硫酸鹽理論。

　　在充電后期還存在水電解反應(yīng)，有一定量的氣體產(chǎn)生。

　　在普通鉛酸電池中由于有氣體產(chǎn)生無(wú)法密封，因此要想實(shí)現(xiàn)密封必須抑制或消除H2和O2。

　　通過(guò)在負(fù)極極板材料中加入鈣金屬提高了H2析出的電位，使電池在正常充電下不產(chǎn)生H2。同時(shí)采用貧液緊裝配技術(shù)，使正極O2很容易到達(dá)負(fù)極,發(fā)生如下反應(yīng)O2得到消除：

3. 電池漏液現(xiàn)象分析

3.1 電池漏液與電解液量的關(guān)系

　　密封電池設(shè)計(jì)的一個(gè)基本原理就是采用貧液技術(shù)，使正極產(chǎn)生的O2通過(guò)電池內(nèi)循環(huán)在負(fù)極上得到最大程度的復(fù)合吸收，以此完成電池內(nèi)部氣體的再化合，維護(hù)電解液中水的平衡，從而使得電池得以密封。如果電解液量過(guò)多，會(huì)使內(nèi)部氣體再化合通道受阻，電池內(nèi)部氣體增多，壓力增加，容易在電池密封處的缺陷部位產(chǎn)生漏液。因此電池的加酸量一定要適量。

　　就密封電池10 h放電率放電而言，一般控制電解液密度為1.10，放電前電解液密度為1.30，根據(jù)電池反應(yīng)可以計(jì)算出每Ah電池最少用酸量。

　　放電前所需的純H2SO4量為：W(H2SO4)=V·d·m

　　純H2O量為：W(H2O)=V·d(1-m)

　　放電后所需的純H2SO4量為：W(H2SO4)=V·d·n-3.36

　　注：每放出1 Ah電量，消耗純H2SO4 3.66 g、生產(chǎn)水0.67 g。

?? 式中d——放電開(kāi)始時(shí)電解液密度，為1.30；

?????? m——放電開(kāi)始重量百分比濃度，為38%；

?????? n——放電后重量百分比濃度，為16%；

?????? V——用d濃度的硫酸體積。

　　要想做到貧液就要保證所需電解液必須完全吸附在隔板中，并且還有部分氣體通道，一般每Ah加入玻璃纖維隔板17 g，每g隔板飽和吸酸量為0.8 ml。因此最大吸酸量為13.6 ml，保證密封隔板吸酸量最大不能超過(guò)95%，一般為92%，即最大加酸量為12.5 ml，加酸量應(yīng)控制在10.9～12.5 ml之間。

3.2 電池易漏部位分析

　　通過(guò)長(zhǎng)期使用觀察，發(fā)現(xiàn)電池易漏部位主要在電池槽蓋之間密封處、安全閥處、極柱端子密封處。各部位產(chǎn)生漏液原因各不相同，應(yīng)進(jìn)行全面分析后采取相應(yīng)措施解決。

3.3 電池槽蓋密封方法

　　電池槽蓋密封一般采用環(huán)氧膠粘密封和熱熔密封2種方法。相對(duì)而言，熱熔密封效果較好，方法是通過(guò)加熱使電池槽蓋塑料（ABS或PP）熱熔后加壓熔合在一起。如果熱熔溫度和時(shí)間控制好，并且密封處干凈無(wú)污物，密封是可靠的。對(duì)熱熔密封漏液電池解剖觀察，密封處存熱熔層，有蜂窩狀沙眼，不是很致密，由于電池內(nèi)部存在O2，在一定氣壓下，O2帶著酸霧沿沙眼通道產(chǎn)生漏液。

　　環(huán)氧膠粘接密封漏液較多，特別是臥放電池。如果環(huán)氧膠配方和固化條件控制好，可以實(shí)現(xiàn)密封。經(jīng)過(guò)對(duì)漏液電池解剖發(fā)現(xiàn)，密封膠與殼體粘接是界面粘接，結(jié)合力不大，容易脫落，漏液處有缺膠孔或龜裂。由于環(huán)氧膠流動(dòng)性較差（特別是低溫固化）易造成密封槽某些局部沒(méi)有填滿(mǎn)膠，產(chǎn)生漏液通道，龜裂（細(xì)小裂紋）主要發(fā)生在架柜臥放電池中，由于重力作用，架柜變形使電池密封膠層受力，環(huán)氧膠固化又很脆，在外力作用下，容易產(chǎn)生龜裂造成漏液。

3.4 安全閥漏液原因分析

　　安全閥在一定壓力下起密封作用，超過(guò)規(guī)定壓力（開(kāi)啟壓力）時(shí)安全閥自動(dòng)打開(kāi)放氣，保證電池安全，造成安全閥漏液主要原因如下。

　　a. 加酸量過(guò)多，電池處于富液狀態(tài)，致使O2再化的氣體通道受阻，O2增多，內(nèi)部壓力增大，超過(guò)開(kāi)啟壓力，安全閥開(kāi)啟，O2帶著酸霧放出，多次開(kāi)啟，酸霧在安全閥周?chē)Y(jié)成酸液。
　　b. 安全閥耐老化性差，使用一段時(shí)間后，安全閥的橡膠受O2和H2SO4腐蝕而老化，安全閥彈性下降，開(kāi)啟壓力下降，甚至長(zhǎng)期處于開(kāi)啟狀態(tài)，造成酸霧，產(chǎn)生漏液。

3.5 極柱端子漏液原因分析

　　極柱端子密封的普遍方法是：先將極柱同電池蓋上的鉛套管焊接在一起，再灌上一層環(huán)氧密封膠密封。電池在安裝使用1 a以上就有個(gè)別電池極柱端子產(chǎn)生漏液，使用3～5 a端子漏液就較多了，并且正極比負(fù)極嚴(yán)重，這是目前國(guó)內(nèi)密封電池普遍存在的問(wèn)題。通過(guò)解剖發(fā)現(xiàn)極柱端子已被腐蝕，H2SO4沿著腐蝕通道在內(nèi)部氣壓作用下，流到端子表面產(chǎn)生漏液，也叫爬酸或滲漏，端子腐蝕原因是在酸性條件下O2腐蝕所致：

 正極：Pb+O2+4H+→PbO+H2O

負(fù)極：Pb+O2+ H2SO4→PbSO4+H2O

　　腐蝕產(chǎn)生的PbO和PbSO4都是多孔狀，H2SO4在內(nèi)部氣壓作用下，沿著腐蝕孔爬到外面而漏液。相對(duì)而言，腐蝕速度比較緩慢，因此要在使用較長(zhǎng)一段時(shí)間才產(chǎn)生漏液，同時(shí)正極腐蝕速度大于負(fù)極，因此正極漏液嚴(yán)重。由于焊接一般采用的是乙炔氧氣氣體焊接，焊時(shí)極柱表面形成一層PbO，PbO很容易同H2SO4反應(yīng)更加快了腐蝕速度，縮短了漏液時(shí)間。

　　架柜臥放硬連接安裝方式的電池更容易產(chǎn)生漏液，由于電池重力作用架柜橫梁變形，硬連接會(huì)使端子受力，密封膠層易脫離，更易漏液。

4.? 電池漏液解決措施

4.1 電池槽蓋漏液解決措施

　　a. 對(duì)于熱熔密封電池要嚴(yán)格控制熱熔溫度和時(shí)間，并保持熱熔表面干凈整潔。

　　b. 將熱熔和膠粘劑密封相結(jié)合，先采用熱熔密封，再用密封膠密封。

　　c. 對(duì)于環(huán)氧膠密封，應(yīng)建立高溫固化室，使環(huán)氧膠更好地固化。

　　d. 選用溶解類(lèi)的密封膠進(jìn)行密封，如ABS塑料電池槽蓋采用丙烯脂類(lèi)密封膠，使電池槽蓋溶為一體，密封更加可靠。

4.2 安全閥漏液解決措施

　　a. 采用耐老化的橡膠（如氟橡膠）制作安全閥，延長(zhǎng)耐老化時(shí)間。

　　b. 定期更換安全閥，保證安全閥的可靠性，一般3 a更換一次較為適宜。

　　c. 改變安全閥結(jié)構(gòu)，使其開(kāi)啟壓力可調(diào)。目前柱式安全閥是較為完美的結(jié)構(gòu)，柱式安全閥使用的橡膠較多，耐老化性能好，同時(shí)壓力可調(diào)，發(fā)現(xiàn)老化（開(kāi)啟壓力下降）可適當(dāng)調(diào)整，增加開(kāi)啟壓力，保證其密封性。

4.3 極柱端子漏液解決措施

　　a. 采用惰性氣體保護(hù)性焊接（如氬弧焊）使焊接面不被氧化，延緩腐蝕速度。

　　b. 加高極柱端子，延長(zhǎng)密封膠層高度，延長(zhǎng)腐蝕漏液時(shí)間。

　　c. 取消焊接密封方式，采用橡膠壓緊密封，阻斷O2通道，延緩腐蝕速度。如果極柱端子密封高度設(shè)計(jì)合理，在電池使用壽命期可以實(shí)現(xiàn)不漏液。

參考文獻(xiàn)

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