鉛蓄電池:電池統-中文百科頻道

簡介

鉛蓄電池又稱鉛酸蓄電池，是蓄電池的一種，電極主要由鉛制成，電解液是硫酸溶液的一種蓄電池。一般分為開口型電池及閥控型電池兩種。前者需要定期注酸維護，後者為免維護型蓄電池。按電池型号可分為小密、中密及大密。

鉛蓄電池(Sealed Rechargeable Battery)：其體積和重量一直無法獲得有效的改善，因此目前最常見還是使用在汽車、摩托車發動之上。鉛酸電池最大的改良，則是新近采用高效率氧氣重組技術完成水份再生，藉此達到完全密封不需加水的目的，而制成的“免加水電池”其壽命可長達4年(單一極闆電壓2V)。

鉛蓄電池也是應用最廣泛的電池之一。用一個玻璃槽或塑料槽，注滿硫酸，再插入兩塊鉛闆，一塊與充電機正極相連，一塊與充電機負極相連，經過十幾小時的充電，就成為一個蓄電池了。它的正負極之間有2伏的電壓。蓄電池的好處就是可以反複多次使用。還有一個大優點就是它的内電阻極小，可以提供很大的電流。

用它給汽車的起動機供電，瞬間電流可達20多安培，這是迄今任何其它電池都不能替代的。蓄電池充電時，是把供給它的電能變為他原能貯存起來，放電時又把化學能轉化為電能。蓄電池體積太大，又不便攜帶。但汽車、摩托車還離不開它。

近日，發生在浙江省台州市路橋區峰江街道的139名村民血鉛嚴重超标事件，再次引起公衆對重金屬污染的關注。在昨日中央9部委聯合舉行的全國環保專項行動電話會議上，環保部副部長張力軍也提到了這起近期發生的事件，表示該起事件是因為當地政府未按規定完成居民搬遷所緻。2011年全國環保專項行動的“重中之重”，就是對鉛蓄電池全行業進行徹底排查，以遏制兒童血鉛超标事件的高發态勢。

僅2009年，全國即發生20多起血鉛超标事故，2010年至今，類似事件也時有發生。比如近期發生的浙江台州的事件，以及稍早之前發生在安徽懷甯的血鉛超标事件。此類事件之所以頻頻發生，除了“企業造假之外，與地方多個部門監管不到位有關系”，比如近期發生血鉛事件的某地，環保部複查發現，有34%的中小鉛蓄電池企業，在去年的專項排查中被遺漏。

對于即将開始的鉛蓄電池企業全面排查，環保部要求做到“六個一律”，即未經環評或者環評不過關的一律停建；環境保護、安全設施、職業健康執行不到位的一律停産；污染治理設施不達标的一律停産；無危險廢物資質從事廢鉛蓄電池回收的一律停産；不能依法達到衛生防護距離要求的一律停産；發生重大鉛污染的，一律追究責任。

同時，要求各地在2011年7月30日前，在媒體上公布轄區内所有鉛蓄電池企業(加工、組裝和回收)名單，接受社會監督。

其結構

鉛酸蓄電池一般由正極闆、負極闆、隔闆、電池槽、電解液和接線端子等部分組成。

正極闆為二氧化鉛闆(PbO2)，負極闆為鉛闆(Pb)。

工作原理

鉛蓄電池由正極闆群、負極闆群、電解液和容器等組成。充電後的正極闆是棕褐色的二氧化鉛（PbO2），負極闆是灰色的絨狀鉛（Pb），當兩極闆放置在濃度為27％～37％的硫酸(H2SO4)水溶液中時，極闆的鉛和硫酸發生化學反應，二價的鉛正離子（Pb2+）轉移到電解液中，在負極闆上留下兩個電子(2e-)。由于正負電荷的引力，鉛正離子聚集在負極闆的周圍，而正極闆在電解液中水分子作用下有少量的二氧化鉛（PbO2）滲入電解液。

其中兩價的氧離子和水化合，使二氧化鉛分子變成可離解的一種不穩定的物質——氫氧化鉛〔Pb（OH）4）。氫氧化鉛由4價的鉛正離子（Pb4+）和4個氫氧根〔4（OH）-〕組成。4價的鉛正離子（Pb4+）留在正極闆上，使正極闆帶正電。由于負極闆帶負電，因而兩極闆間就産生了一定的電位差，這就是電池的電動勢。當接通外電路，電流即由正極流向負極。

在放電過程中，負極闆上的電子不斷經外電路流向正極闆，這時在電解液内部因硫酸分子電離成氫正離子（H+）和硫酸根負離子（SO42-），在離子電場力作用下，兩種離子分别向正負極移動，硫酸根負離子到達負極闆後與鉛正離子結合成硫酸鉛(PbSO4)。在正極闆上，由于電子自外電路流入，而與4價的鉛正離子（Pb4+）化合成2價的鉛正離子（Pb2+），并立即與正極闆附近的硫酸根負離子結合成硫酸鉛附着在正極上。

鉛蓄電池由正極闆群、負極闆群、電解液和容器等組成。充電後的正極闆是棕褐色的二氧化鉛

（PbO2），負極闆是灰色的絨狀鉛（Pb），當兩極闆放置在濃度為27%～37%的硫酸(H2SO4)水溶液中時，極闆的鉛和硫酸發生化學反應，二價的鉛正離子（Pb2+）轉移到電解液中，在負極闆上留下兩個電子(2e-)。由于正負電荷的引力，鉛正離子聚集在負極闆的周圍，而正極闆在電解液中水分子作用下有少量的二氧化鉛（PbO2）滲入電解液，其中兩價的氧離子和水化合，使二氧化鉛分子變成可離解的一種不穩定的物質——氫氧化鉛〔Pb（OH）4）。

氫氧化鉛由4價的鉛正離子（Pb4+）和4個氫氧根〔4（OH）-〕組成。4價的鉛正離子（Pb4+）留在正極闆上，使正極闆帶正電。由于負極闆帶負電，因而兩極闆間就産生了一定的電位差，這就是電池的電動勢。當接通外電路，電流即由正極流向負極。在放電過程中，負極闆上的電子不斷經外電路流向正極闆，這時在電解液内部因硫酸分子電離成氫正離子（H+）和硫酸根負離子（SO42-），在離子電場力作用下，兩種離子分别向正負極移動，硫酸根負離子到達負極闆後與鉛正離子結合成硫酸鉛(PbSO4)。在正極闆上，由于電子自外電路流入，而與4價的鉛正離子（Pb4+）化合成2價的鉛正離子（Pb2+），并立即與正極闆附近的硫酸根負離子結合成硫酸鉛附着在正極上。

鉛酸蓄電池用填滿海綿狀鉛的鉛闆作負極，填滿二氧化鉛的鉛闆作正極，并用1.28%的稀硫酸作電解質。在充電時，電能轉化為化學能，放電時化學能又轉化為電能。電池在放電時，金屬鉛是負極，發生氧化反應，被氧化為硫酸鉛；二氧化鉛是正極，發生還原反應，被還原為硫酸鉛。電池在用直流電充電時，兩極分别生成鉛和二氧化鉛。移去電源後，它又恢複到放電前的狀态，組成化學電池。鉛蓄電池是能反複充電、放電的電池，叫做二次電池。它的電壓是2V，通常把三個鉛蓄電池串聯起來使用，電壓是6V。汽車上用的是6個[2]鉛蓄電池串聯成12V的電池組。鉛蓄電池在使用一段時間後要補充蒸餾水，使電解質保持含有22～28%的稀硫酸。

放電時,正極反應為:PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O

負極反應:Pb+SO42--2e-=PbSO4

總反應:PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O(向右反應是放電,向左反應是充電)

應用

目前鉛蓄電池廣泛應用于汽車、火車、拖拉機、摩托車、電動車以及通訊、電站、電力輸送、儀器儀表、UPS電源和飛機、坦克、艦艇、雷達系統等領域。随着世界能源經濟的發展和人民生活水平的日益提高，在二次電源使用中，鉛蓄電池已占有85%以上的市場份額。鉛酸蓄電池以技術成熟、成本低、大電流放電性能佳、适用溫度範圍廣、安全性高，可做到完全回收利用等優點在汽車起動電池和電動車領域尚無法被其它電池取代。

充電放電

随着蓄電池的放電，正負極闆都受到硫化，同時電解液中的硫酸逐漸減少，而水分增多，從而導緻電解液的比重下降在實際使用中，可以通過測定電解液的比重來确定蓄電池的放電程度。在正常使用情況下，鉛蓄電池不宜放電過度，否則将使和活性物質混在一起的細小硫酸鉛晶體結成較大的體，這不僅增加了極闆的電阻，而且在充電時很難使它再還原，直接影響蓄池的容量和壽命。鉛蓄電池充電是放電的逆過程。

鉛酸蓄電池充、放電化學反應的原理方程式如下：

正極：PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O

負極：Pb-2e+SO42-=PbSO4

陰極：PbSO4+2e-=Pb+SO42-；

陽極：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-。

總反應：PbO2+2H2SO4+Pb=2PbSO4+2H2O（正向放電，逆向充電）

（鉛蓄電池在放電時正負極的質量都增大，原因：鉛蓄電池放電時，正極極闆上有PbSO4附着，質量增加：負極極闆上也有PbSO4附着，所以質量也增加。）

使用條件

（1）避免将電池與金屬容器直接接觸，應采用防酸和阻熱材料，否則會引起冒煙或燃燒。

（2）使用指定的充電器在指定的條件下充電，否則可能會引起電池過熱、放氣、洩露、燃燒或破裂。

（3）不要将電池安裝在密封的設備裡，否則可能會使設備浦破裂。

（4）将電池使用在醫護設備中時，請安裝主電源外的後備電源，否則主電源失效會引起傷害。

（5）将電池放在遠離能産生火花設備的地方，否則火花可能會引起電池冒煙或破裂。

（6）不要将電池放在熱源附近（如變壓器），否則會引起電池過熱、洩漏、燃燒或破裂。

（7）應用中電池數目超過一隻時，請确保電池間連接無誤，且與充電器或負載連接無誤，否則會引起電池破裂、燃燒或電池損害，某些情況下還會傷人。

（8）特别注意别讓電池砸在腳上。

（9）電池的指定使用範圍如下。超出此範圍可能會引起電池損害。

電池的正常操作範圍為：77.F（25℃）

電池放電後（裝在設備中）：5.F到122.F(-15℃到50℃)

充電後：32.F到104.F(0℃到40℃）

儲存中：5.F到104.F（-15℃到40℃）

（10）不要将裝在機車上的電池放在高溫下、直射陽光中、火爐或火前，否則可能會造成電池洩漏、起火或破裂。

（11）不要在充滿灰塵的地方使用電池，可能會引起電池短路。在多塵環境中使用電池時，應定期檢查電池。

工作性能

1、幹荷電極闆

衆所周知，對于汽車起動電池，包括摩托車用均喜歡幹荷電型．用戶隻需注入所需濃度和數量的稀硫酸，靜置片刻，不必進行初充電即可使用。幹荷電電池的生産關鍵是控制負極闆在化成後的洗滌、幹燥、裝配甚至儲存中，活性物質不被大量氧化，而失去活性。為了防止氧化，采用不同的幹燥方法，中國多數生産廠家采用配方法，即在負極鉛膏中加入不同的防氧化劑，化成好極闆經洗滌後再浸硼酸、甘油或木糖醇等浸漬液。

鉛膏中的防氧化劑大多數生産廠家使用α－羟基β－萘酸(簡稱1.2酸)或硬酯酸類(少數廠家)。最近幾年提出。用液體石蠟代替1.2酸，使用1.2酸的配方法，應用廣泛，工藝成熟，但有如下缺點：

(1)對鼻膜有刺激、嗆人；

(2)充電接受能力差，化成時常常表現出滞後于正極，

(3)價格較貴，

(4)與木素磺酸鈉配合時，電池經幾次循環容量明顯下降。硬脂酸配方法因硬脂酸為蠟狀固體，不易分散，合膏時混合不均。

液體石蠟是石油化工産品，是一種混合烴，為無色無味的油狀液體，不溶于水。價格便宜，密度為0.89，燃點稍高于245℃，雜質含量很低，分子量平均為490。合膏時無需乳化或噴淋，加水後或加酸後加入均可，易于分散，合膏均勻，與木素磺酸鈉合用，未發現容量下降，鉛膏的彈塑性好，易于填塗。日本在若幹年前就使用一種礦物油進行幹荷，估計就是液體石蠟。

目前，在國内尚未為大多數廠家所接受，尚存疑慮。已經過大量的試驗：5s放電電壓、低溫起動放電、極闆鉛含量分析、儲備容量、充電接受、荷電保持、循環壽命等進行了全面的試驗，結果表明各項指标均符合技術要求，效果很理想。我們在實驗室也進行過驗證，用循環伏安法和小片試樣證明用液體石蠟代替1.2酸，具有以下優點：析氫過電位高，充電時析氫少，極闆可逆性好，即充電接受能力得到改善，鑒于上述結果，可完全打消疑慮放心在生産上使用。

荷電極闆的生産不僅僅用于汽車起動型，部分閥控密封摩托車電池也用幹荷式，電動自行車蓄電池的生産當采用槽化成工藝時，為了減少裝配後的補充充電時間，也采用幹荷極闆工藝，有的生産廠也有使用液體石蠟為防氧化劑的，同樣取得了好的效果，實踐證明，液體石蠟做為防氧化劑代替1.2酸或硬脂酸工藝完全可行。值得注意的是，在閥控密封電池中，負極組成含有1.2酸是非常不利的，因為負極在循環中的充電，同時有3個可能的反應，PbSO4的還原、H＋離子還原為氫，O2的還原。

1.2酸的存在既不利于PbO4的還原，也不利于O2的還原，O2的還原即O2的吸收在該類電池中是很重要的。我們建議最好不使用1.2酸而使用液體石蠟。甚至在幹荷摩托車和自行車電池中，負極配方可不加防氧化劑，隻在化成後經水洗浸硼酸，就可以滿足要求，因為電池密封，在貯存過程中沒有防氧化問題，隻是化成後的洗滌、幹燥中防氧化，硼酸對電池性能無害，還可以降低正極的自放電。

2、不同用途電池的典型配方

鉛酸蓄電池雖然品種較多，但按其使用特點主要分為三大類别：起動用(以汽車電池為代表)、動力型(以牽引車電池為代表)、固定型(以通信電池為代表)。對汽車起動要求大電流低溫起動，低溫可達—40℃，一般以5分鐘率電流起動，然後以浮充方式進行充電。動力型電池，以中等速率進行深放電，也具有短時間大電流放電性能，然後進行恒壓或恒流充電，為典型的循環使用方式。固定型電池為備用電源，不定期的使用，經常以恒壓并聯方式進行浮充電。

BaSO4是各種用途的蓄電池都必須加入的無機膨脹劑，但對低溫起動的去鈍化作用不夠，還必須與有機膨脹聯合使用。沒有膨脹劑負極活性物質，在充放電的循環中，放電時形成緻密少孔的PbSO4層覆蓋在鉛上。這種缺孔沉積物的形成，引起活性物質的緊結收縮，極大地降低負極的比表面積，使得負極在相當少的循環後就喪失工作能力。

在負極組分中加入某些添加劑，可以減緩這種收縮傾向，通常稱為膨脹劑，準确地說是防收縮劑。硫酸鋇為無機膨脹劑，它與PbSO4具有近似的結晶參數，如表2。在負極活性物質中加入高分散的同晶硫酸鋇或硫酸锶，放電時可以做為硫酸鉛的結晶中心，硫酸鉛可以在硫酸鋇上析出，而無需形成硫酸鉛的結晶中心，這樣就不會産生由于要形成晶核而必須的過飽和度，這帶來兩點好處，首先濃差過電勢降低，其次在低過飽和度條件下所形成的硫酸鉛層壓實程度小于高過飽和度下所形成的硫酸鉛層，這有利于硫酸的擴散，有利于電極的深度放電。硫酸鋇是惰性的，不參加電極的氧化還原過程，它高度分散于活性物質之中，使放電時生成的PbSO4不是覆蓋在金屬鉛上形成緻密連續的鈍化層，而是保持電極物質的發達的比表面積，充電時防止收縮。

當BaSO4與有機膨脹劑聯合使用時，其去鈍化作用将加強，使低溫大電流放電時間延長，并能在循環過程中保持其去鈍化作用，故在汽車起動電池中，這時既要求大電流保持一定時間，又要保持一定電壓時(即要求一定功率才能起動)，必須無機與有機膨脹劑聯合使用。在固定型電池中，用電設備和蓄電池均放在室内無低溫起動問題，此外，由于恒壓浮充電要求單格電池之間的電壓一緻性要好，而有機膨脹劑強烈的影響氫的過電勢，結果引起電池之間電壓的不一緻，所以在固定型電池的負極中不加有機膨脹劑，以減少電壓不一緻的影響因素，尤其在密封電池中影響電壓不一緻性的因素較多，取消有機膨脹劑，而适當多加一些BaSO4。最近幾年提高了BaSO4的含量到1.0％，改善了負極活性物質的壽命。

有機膨脹劑的種類很多，有從植物中提取的天然物質，也有合成的，國外進行了大量的研究。在國内使用的有機膨脹劑大多數廠家為腐植酸，通常以小于1％的數量加到負極鉛膏中，可以明顯提高電池的常溫、低溫起動容量和壽命。腐植酸通常是以泥煤、褐煤、草炭等為原料，用堿法或酸法制造的。

一般酸法腐植酸雜質、水分均較高。由于生産原料不同，各地區生産的腐植酸對蓄電池性能的影響也各異，需注意選擇使用。在更低的溫度下如－40℃，腐植酸難以滿足電池的性能要求，故還需要采用一些其他的有機膨脹劑單獨使用，或與腐植酸聯合使用。最廣泛使用的是木素磺酸鈉，它們對活性物質的确切機理還不十分清楚，但它們吸附在電極上，對負極的比表面積和結晶形态有巨大影響，是鉛膏流變性和可塑性的調節劑。

國内通常使用的木素磺酸鈉有3種：國産吉林開山屯産、日本進口及挪威木素(Vanisperse A)。此外，有機膨脹劑還有栲膠類如橡惋栲膠、雞血藤栲膠、3＃合成鞣劑等，這些有機膨脹劑對電池的－40℃的起動都有良好作用，但其充電接受能力不理想，耐循環也較差。這些諸多的有機膨脹劑對蓄電池性能的影響，國内尚缺乏橫向比較數據，已知國産木素磺酸鈉合膏工藝性差，合出的膏稀而表觀密度又大，山西師範大學附屬工廠對此已進行了改進。

鑒于木素磺酸鈉與腐植酸各具優點，目前，行業比較推崇腐植酸與木素磺酸鈉混合使用或二者進行複合，但兩者混合比例的最佳選擇尚未見公開報道。F．Saez指出對電池性能具有極其優良作用的是那些具有平均分子量偏低的物質，發現其分子中的羧基與容量的關系，高的羧基有利于改善電極容量和降低自放電；甲氧基對冷起動有負面作用，有機硫含量加速自放電，酚族含量對循環壽命、自放電、充電接受具有複雜的關系。一般膨脹劑在低濃度時，對活性物質利用率呈現最大好處，恒流放電時，利用率的改善是在含量為0.25％～0.5％時，含量再高利用率增加甚微，這表明有機膨脹劑存在着一個最大的表面吸附。

David P．Boden對8種含有不同有機膨脹電極與空白電極對比試驗表明：每種膨脹劑均具有一個最優的含量。不含膨脹劑時利用率5小時率一般為0.07Ah／g。一種合成的Bomer B最高達0.147Ah／g(0.75％含量)，随放電速率增加而減小，随溫度升高而增加。含有VanispersA(挪威木素)的電池具有最長的循環壽命(室溫1000次循環，含0.75[%]時)，也給出較好的利用率，室溫含量0.25[%]時為0.132Ah／g。

研究結果表明：所有的膨脹劑均改善了電池的容量和壽命，全部電池在循環過程中比表面積下降，說明活性物質失去活性，失去活性的原因有幾種可能：膨脹劑形成有機鉛化合物、膨脹劑在稀硫酸中化學降解、被活性物質覆蓋、在高pH區溶解随後遷至正極被氧化。膨脹劑失效後，降低了活性物質的比表面積，改變了負極形貌，使電極緊結收縮，從而降低充電效率，使電極容量下降，壽命終止。

在負極配方中加入導電物質炭黑類，也已經成為不可缺少的，尤其在閥控密封電池中，由于負極具有吸收O2的功能，使得負極經常處于充電不足的狀态，總有一部分不導電的PbSO4存在，如果沒有導電物質存在，一旦發生過放電．就很難使PbSO4還原的充電順利進行。F. Saez等經研究表明，在電動汽車電池中，負極炭黑含量由0.28％增加到0.56％時，電池的循環壽命明顯延長。

Masaaki Shiomi等在研究炭黑的作用中指出[9]，炭黑對PbSO4結晶無影響，使電池壽命增加，是由于導電作用，炭黑在電極中形成導電的網絡。不含炭黑的PbSO4充電時充入400[%]的理論容量時，僅有35[%]的PbSO4轉化為Pb。而當負極中含有炭黑為3倍的通常含量時(通常可能為0.28％)充電迅速，僅僅用120％的電量，幾乎全部PbSO4均能還原。當含炭黑10倍于通常含量時，甚至于循環240000次的電池，其放電終止電壓下降也不明顯。我們在實驗室也曾驗證過炭黑的作用，當在負極中含有0.20％炭黑時化成很難進行，而當将炭黑提高到0.4％時，化成得以順利進行。國内負極配方中的炭黑多為乙炔黑，以千分之幾的量加入。

3關于預混合

負般配方中組分較多，以何種方式加到鉛粉中，各生産廠大同小異，總的來看沒有經過預先混合，一般是與鉛粉進行幹混，攪拌一定時間，然後先加水，後加酸。在使用木素磺酸鈉做膨脹劑時。有的廠先将木素磺酸鈉溶在配方水中進行合膏。據稱國外生産廠均進行輔料的預混合，就是将各種材料BaSO4、炭黑、有機膨脹劑按比例加一定的配方水，放置在一容器中攪拌一定時間，合膏時加到鉛粉中，最後加酸。預混合的最大好處就是均勻，減少極闆之間不均勻的因素，建議生産廠不妨一試。

其故障分析

在鉛蓄電池的檢測過程中，常常會遇到鉛蓄電池出現故障和異常數據而使檢測無法進行或使試驗提前終止。因此，掌握故障分析對檢測工作是很重要的。

一、故障現象及原因

1、反極的現象及原因

鉛蓄電池的反極系指蓄電池的正負極發生了改變，反極現象反映在兩個方面，一是由于鉛蓄電池在裝配組裝時某單格電池極群組接反或整個電池極群組接反。這種情況下會出現鉛蓄電池灌完酸用電壓表測量端電壓時其端電壓值小于各單體蓄電池額定電壓之和的現象或出現端電壓為負的現象。另一方面是鉛蓄電池在容量放電時在多個串聯使用中，由于某個蓄電池(或某單體蓄電池)容量較低或完全喪失容量。在放電時這個電池很快被放完電被其它電池進行反充電，使原來的負極變成正極，原來的正極變成負極，端電壓出現負值的現象。

對于前一種反極故障，在測量蓄電池端電壓時(多個單體電池組成的蓄電池)都可發現，若有一個單體電池反極，不僅失去該電池的2V電壓，而且還要增加2V反電壓，端電壓要降低4V左右。例如，對于額定電壓為12V的電池，如測量其端電壓為8V左右，說明有1個單格電池反極。如測量其端電壓為4V左右說明有2個單格反極，如測量其端電壓為—4V左右說明有4個單格反極，如測量其端電壓為—12V說明6個單格均反極。對于後一種反極故障，其端電壓值(負值)随放電情況而不同。一般在檢測時，對于這種情況要及時将蓄電池從放電線路中摘除下來，以免對蓄電池有所損壞。

2、短路現象及原因

鉛蓄電池的短路系指鉛蓄電池内部正負極群相連。鉛蓄電池短路現象主要表現在以下幾個方面：

(1)開路電壓低，閉路電壓(放電)很快達到終止電壓。

(2)大電流放電時，端電壓迅速下降到零。

(3)開路時，電解液密度很低，在低溫環境中電解液會出現結冰現象。

(4)充電時，電壓上升很慢，始終保持低值(有時降為零)。

(5)充電時，電解液溫度上升很高很快。

(6)充電時，電解液密度上升很慢或幾乎無變化。

(7)充電時不冒氣泡或冒氣出現很晚。

造成鉛蓄電池内部短路的原因主要有以下幾個方面：

(1)隔闆質量不好或缺損，使極闆活性物質穿過，緻使正、負極闆虛接觸或直接接觸。

(2)隔闆竄位緻使正負極闆相連。

(3)極闆上活性物質膨脹脫落，因脫落的活性物質沉積過多，緻使正、負極闆下部邊緣或側面邊緣與沉積物相互接觸而造成正負極闆相連。

(4)導電物體落入電池内造成正、負極闆相連。

(5)焊接極群時形成的“鉛流”未除盡，或裝配時有“鉛豆”在正負極闆間存在，在充放電過程中損壞隔闆造成正負極闆相連。

3、極闆硫酸化現象及原因

極闆硫酸化系指在極闆上生成白色堅硬的硫酸鉛結晶，充電時又非常難于轉化為活性物質的硫酸鉛。鉛酸蓄電池極闆硫酸化後主要有以下幾種現象。

(1)鉛蓄電池在充電過程中電壓上升的很快，其初期和終期電壓過高，終期充電電壓可達2.90V／單格左右。

(2)在放電過程中，電壓降低很快，即過早的降至終止電壓，所以其容量比其它電池顯着降低。

(3)充電時，電解液溫度上升的快，易超過45℃。

(4)充電時，電解液密度低于正常值，且充電時過早地發生氣泡。

(5)電池解剖時可發現極闆的顔色和狀态不正常。正極闆呈淺褐色(正常為深褐色)，極闆表面有白色硫酸鉛斑點，負極闆呈灰白色(正常為灰色)極闆表面粗糙，觸摸時如同有砂粒的感覺，并且極闆發硬。

(6)嚴重的硫酸鹽化，極闆形成的硫酸鉛白色結晶體粗大，在一般情況下不能複原成活性物質。

造成極闆硫酸化主要有以下幾方面的原因。

(1)鉛蓄電池初充電不足或初充電中斷時間較長。

(2)鉛蓄電池長期充電不足。

(3)放電後未能及時充電。

(4)經常過量放電或小電流深放電。

(5)電解液密度過高或者溫度過高，硫酸鉛将深入形成不易恢複。

(6)鉛蓄電池擱置時間較長，長期不使用而未定期充電。

(7)内部短路局部作用或電池表面水多造成漏電。

(8)電解液不純，自放電大。

(9)電池内部電解液面低，使極闆裸露部分硫酸化。

4、極闆彎曲和腐蝕斷裂

極闆彎曲多發生于正極闆，而負極闆很少發生，有的負極闆彎曲則是由于正極闆彎曲過甚而迫使負極闆亦随之彎曲所緻。極闆的斷裂多發生于使用壽命過程中，由于闆栅腐蝕，強度變小，造成極闆斷裂，尤其正極闆栅表現更為嚴重，造成極闆彎曲主要原因有以下幾個方面：

(1)極闆活性物質在制造過程中因形成或塗膏分布不均勻，因此，在充放電時極闆各部分所起的電化作用強弱不均勻，緻使極闆上活性物質體積的膨脹和收縮不一緻而引起彎曲，有的造成開裂。

(2)過量充電或過量放電，增加了内層活性物質的膨脹和收縮，恢複過程不一緻，造成極闆的彎曲。

(3)大電流放電或高溫放電時，極闆活性物質反應較激烈，容易造成化學反應不均勻而引起極闆彎曲。

(4)蓄電池中含有雜質，在引起局部作用時，僅有小部分活性物質變成硫酸鉛，緻使整個極闆的活性物質體積變化不一緻，造成彎曲。

造成正極闆腐蝕斷裂主要有以下幾方面原因：

（1）制造闆栅合金工藝有問題，引起極闆在充放電過程中不耐腐而斷裂。

(2)充電時，正極闆栅處于陽極極化的條件下，經常過量充電是正極闆腐蝕斷裂的主要原因。

(3)電解液密度過高，溫度過高，正極闆氧化腐蝕加劇。

(4)鉛蓄電池的電解液中，含有正極闆栅有腐蝕作用的酸類或其它有機物鹽類，都會逐漸腐蝕正極闆栅。這些對正極闆栅有害的酸類、鹽類可能來自硫酸蒸餾水中，也可能從隔闆或其它部件裡浸出，因此，在充放電循環中，極闆或正極扳栅不斷地，被腐蝕。

(5)正極闆受腐蝕的過程，也就是氧化膜生成的過程，因此闆栅的線性尺寸有所增加，這就造成了闆栅的變形或膨脹。

正極闆栅腐蝕和變形的特征：

(1）電解液混濁，極闆呈腐爛狀。

(2)正極闆活性物質，由于闆栅受到腐蝕而失去了應有的強度和凝固性，造成脫落，這種脫落往往是呈塊粒狀。

(3)由于正極闆栅的腐蝕，引起活性物質脫落，這不僅破壞了活性物質的細孔組織，而且有效物質的數量也逐漸減少。這必然造成電池的容量下降，循環壽命縮短。

正極闆栅腐蝕機理：

（1）二氧化鉛表面析出氧腐蝕：當陽極充電時，正極析出氧，這些氧以“超化學當量的原子”的形式進入二氧化鉛的晶格中，并透過氧化物層擴散到金屬表面，把金屬氧化。氧化金屬是決定鉛的正極腐蝕速度的基本過程，溫度升高極化加強，引起氧擴散速度增加，腐蝕速度加快。

(2)催化腐蝕：二氧化鉛在正極析出氧的反應中是一種催化劑。氧在析出時，是以中間産物自由基的形式出現。例如：·OH、˙O˙、·H2SO4等，這些中間産物在二氧化鉛表面複合，引起二氧化鉛膜松散，因而使膜下的金屬溶解，引起腐蝕。

(3)鉛——二氧化鉛固相反應腐蝕：闆栅合金中的鉛與活性物質二氧化鉛之間有接觸電位差，這個電位差是電子從鉛向二氧化鉛遷移的原因，所以産生腐蝕。

(4)二氧化鉛中有兩種結晶，即α—Pb02和β—Pb02與闆栅直接接觸的那一層大半是α—Pb02外層大部分是β—Pb02，而陽極腐蝕的基本産物是α—Pb02。

(5)正極闆在陽極極化時腐蝕，基本上是沿着晶粒邊界進行的．由于在合金每一小晶粒的外層都有另一固溶體的外層，于是在晶粒之間形成了組份與晶粒本身不同的夾層——晶間夾層，合金腐蝕發生在夾層裡。

5、活性物質脫落

鉛蓄電池在充放電過程中，極闆的活性物質漸漸因損壞而脫落，這種現象主要發生在循環充放電未期，主要特征是在電解液中有沉澱物，電池容量下降。活性物質的脫落，如果是電池的使用壽命接近終止時，活性物質的脫落已是正常現象，但是在下列情況時，同樣造成極闆的活性物質脫落。

(1)負極闆由于添加劑比例不當，在充放電過程中引起活性物質膨脹脫落。

(2)充放電電流大或過量充放電，長期過放電。

(3)充電時電解液溫度、密度過高。

(4)放電時外電路發生短路。

(5)電解液不純。

(6)極闆硫酸化或闆栅腐蝕斷裂。

6、容量降低

鉛蓄電池放電時達不到額定容量或在充放電過程中容量降低一般有以下幾種原因

(1）極群局部短路。

（2)電池串聯焊接部位有虛假焊存在。故初期容量尚可，随着充放電過程，假焊部位産生氧化膜雖可導電，但效果不佳。

(3)闆栅腐蝕極闆斷裂，活性物質脫落。

(4)極闆硫酸化。

(5)容量放電時電流偏大，電解液密度偏低或電解液液面高度不夠。

(6）充放電設備、測量儀表超差或出現故障。

(7)放電時，電解液溫度過低。

7、電壓異常

鉛蓄電池在充放電過程中電壓異常特征有以下幾個方面：

(1)開路電壓低或充放電時電壓均低。

(2)放電時電壓迅速下降到終止電壓停止放電後很快恢複較高的電壓。

(3)充電時電壓上升很快很高，停止充電時，電壓下降的過低過快。

(4)放電時電壓出現負值。

(5)充電時電壓上升且電壓偏低。

造成電壓異常現象一般有以下幾方面原因：

(1)内部短路、反極。

(2)極闆硫酸化。

(3)極闆腐蝕斷裂，活性物質脫落。

(4)電解液密度低或高。

(5)測量儀器儀表超差或故障。

(6)連接處接觸不良。

(7)負極闆收縮純化。

(8)過量放電。

(9)充電不足。

(10)自放電大。

(9)充電不足。

(10)自放電大。

8、起動性能差

鉛蓄電池起動性能差是指在大電流放電時達不到規定的要求值。一般由以下幾方面原因造成：

(1)蓄電池連接條(壁焊處)及端柱與極柱聯接處，彙流排與極闆連接處出現虛焊假焊，緻使起動性能不佳或無法起動。

(2)電解液密度低，内阻大，隔闆内阻大。

(3)正極闆彎曲及極闆硫酸化。

(4)放電設備與蓄電池連接接觸電阻大。

(5)極群短路，極闆連電。

(6)活性物質脫落。

(7)産品結構、工藝配方有問題。

(8)放電電流過大。

(9)環境溫度過低。

9、循環壽命短

鉛蓄電池壽命提前終止的原因一般有以下幾個方面：

(1)正極闆腐蝕、負極闆膨脹。

(2)極群短路，極闆連電。

(3)隔闆損壞或竄位及隔闆不耐腐。

(4)合金不耐腐。

(5)充放電循環比例不當。

(6)電解液密度、溫度過高或過低，液面高度不夠。

(7)虛焊假焊，極闆脫落。

(8)極闆硫酸化。

(9)充放電電流過大。

二解剖與分析

當鉛蓄電池試驗終了後或蓄電池出現故障而無法排除時，需要解剖電池觀察分析，其步驟如下：

（一）、外觀檢查

l、檢查蓄電池槽有無破損及裂紋。

2、測量電解液密度值，電池端電壓及每個單格電池電壓情況。

3、檢查蓄電池端柱及連接條情況。

（二）、解剖觀察

1、橡膠殼蓄電池放入較高溫度環境中待其封口劑軟化以後，用小刀将封口劑剔出，用鐵鋸将連接條鋸斷，用鐵勾将每個極群組拉出，放入鐵盤内。

2、塑殼電池用鐵鋸沿槽蓋熱封處将蓄電池鋸開，在觀察壁焊連接處有無虛焊假焊及斷裂情況以及極柱與端柱連接情況後，用鐵鋸将壁焊處鋸開，将每個極群組抽出，放入鐵盤内。

3、觀察極群狀況，是否有隔闆缺少，彙流排有無斷裂，彙流排與極闆極耳處的連接情況，有無掉片及虛焊假焊現象。觀察極柱與彙流排，極柱與端柱的連接情況有無斷裂，虛焊假焊現象，觀察極群内是否有異物存在。

4、觀察極群側面，底部有無短路連電現象及隔闆在極群中位置及隔闆邊緣有無破損現象。

5、觀察蓄電池槽内電解液狀況，活性物質沉積狀況，槽内有無異物情況以及電池槽中間隔闆是否有開裂、破損、單格間溝通等。

6、完成上述觀察後，用鐵鋸鋸開極闆與彙流排連接處，逐片檢查正極闆、負極闆及隔闆狀況。

7、觀察正極闆四邊框有無斷裂現象，極闆表面狀況，活性物質脫落狀況，小筋條腐蝕斷裂情況以及極闆有無彎曲等。

8、對于管式正極闆觀察絲管有無破損，鉛芯有無脫脖現象，封底有無脫落，彙流排有無斷裂以及管内活性物質有無下沉，空管程度等。

9、觀察負極闆表面狀況，有無硫酸化迹象，活性物質有無收縮變硬，有無膨脹堆積及脫落現象。

10、觀察每片隔闆腐蝕程度，有無破損、斷裂、掉角、穿孔現象，觀察隔闆時應将隔闆用水洗淨仔細觀察。

（三）、分析記錄

電池解剖觀察後，記錄好觀察結果，分析出影響電池性能及造成試驗終止的原因，提出電池解剖分析意見。

優缺點

鉛蓄電池的優點是放電時電動勢較穩定，缺點是比能量（單位重量所蓄電能）小，十分笨重，對環境腐蝕性強。鉛蓄電池的工作電壓平穩、使用溫度及使用電流範圍寬、能充放電數百個循環、貯存性能好（尤其适于幹式荷電貯存）、造價較低，因而應用廣泛。

注意事項

一、正确使用鉛蓄電池

1、正确進行鉛蓄電池的初充電。凡未經使用過的鉛蓄電池，在使用前的首次充電稱為初充電。正确地對鉛蓄電池進行初充電應做到:電流不能過大:必須使鉛蓄電池充足電；要進行2～3次的充放電循環。如果操作不當(如初次充電不徹底)，将會造成鉛蓄電池永久性的充電不足，緻使它的額定容量減少，壽命縮短。

2、不同容量的鉛蓄電池不能放在一起使用。機械車輛使用兩隻以上鉛蓄電池時，其容量應該基本一緻。以6135發動機為例，把兩隻一大一小的12V的鉛蓄電池串聯使用時，由于兩隻鉛蓄電池容量不相等，充電時可能小的鉛蓄電池剛好充足，而大的鉛蓄電池還處于半充足狀況。尤其在放電時，小的鉛蓄電池還會因大電流放電而早期損壞。因此在工作中最好不要将兩隻容量不同的鉛蓄電池放在一起使用。

3、減小鉛蓄電池的自放電。自放電是鉛蓄電池固有的特性，JB1058-78标準規定，鉛蓄電池充足電後在20～30℃的環境中擱置28天，其容量損失不應超過20%。鉛蓄電池自放電主要是由于負極闆上海綿狀鉛的自動溶解引起的，因此很多生産廠家都在負極闆加入了腐植酸、木素磺酸等緩沖劑，海綿狀鉛的自溶速度因而會顯著下降，緻使鉛蓄電池性能大為改善。但鉛蓄電池自放電的固有特性卻依然存在，所以暫不使用的新鉛蓄電池不要預先加入電解液，否則即會産生自放電。對已灌入電解液而閑置待用的鉛蓄電池，應定期進行充電。

4、防止長時問大電流放電。安裝和拆卸鉛蓄電池時應嚴防短路:起動機械車輛(或設備)的時間不宜過長，每次應不超過20秒.兩次起動之間應停歇1分鐘以上，若連續起動三次，發動機仍不能起動，應停止起動，立即查明原因。

二、經常性的檢查和保養

1、保持一定高度的電解液液面。按使用要求.電解液液面應高出極闆10～15毫米。檢查時先用内徑4～6毫米，長約150毫米的玻璃管，垂直地插入加液口中，直到與極闆上邊緣相接觸，然後用食指壓緊玻璃管的上口，用拇指和無名指将玻璃管夾出，玻璃管中電解液的高度即為鉛蓄電池内電解液平面高出極闆的高度。測量後再将玻璃管中的電解液放回，如果液面高度不夠，應及時補添蒸餾水，切不可加入泉水、河水和自來水，更不能添加稀硫酸，否則會使電解液密度增加而損壞極闆。

2、及時清除殼蓋上的黃白色糊狀物。鉛蓄電池殼蓋上的黃白色糊狀物，是由于鉛蓄電池殼蓋上和極樁周圍濺有硫酸溶液，使電極樁處受到電化學腐蝕的結果。為避免産生這種物質，要經常用堿水，也可用10%的蘇打水或10%的氨水溶液浸過的面紗來擦淨蓄電池外殼及殼蓋處濺出的電解液，使表面經常處于中性，則上述現象就可大為減少。若極樁與導線接頭間隙積有氧化物時。可用小刀刮淨。

3、定期補充充電。一般情況下，放完電的鉛蓄電池應在24小時内進行充電；對于停駛機械車輛上的鉛蓄電池，必須每個月補充充電一次:在使用中的鉛蓄電池，應每兩個月拆下來進行一次補充充電。

4、定期檢查電解液的密度。電解液的密度必須與所在地區和季節相适應。根據實踐經驗，中國大部分地區(除了嚴寒地區外)在夏季前後，新充電的鉛蓄電池電解液的相對密度可達到1.20～1.25。使用過的鉛蓄電池再次充電時，電解液相對密度要保持在1.15～1.18。到秋季電解液相對密度則應由1.18逐漸提高到1.25，冬季調整到1.285，春季時再逐步添加蒸餾水以調低相對密度。