La falla de las baterías de plomo-ácido puede deberse a una variedad de razones, como vulcanización, pérdida de agua, fuga térmica, desprendimiento de material activo, ablandamiento de la placa, etc. A continuación, las presentaremos y analizaremos una por una.

1. Vulcanización

El proceso de carga y descarga de baterías de plomo-ácido es un proceso de reacción electroquímica. Al descargar, se genera sulfato de plomo y al cargar, el sulfato de plomo se reduce a óxido de plomo. Este proceso de reacción electroquímica es cíclicamente reversible en circunstancias normales, pero el sulfato de plomo es una sal fácil de cristalizar. Cuando la concentración de sulfato de plomo en la solución electrolítica de la batería es demasiado alta o el tiempo de inactividad estático es demasiado largo, "retendrá". Estos pequeños cristales atraen el sulfato de plomo circundante para formar grandes cristales inertes como bolas de nieve, lo que destruye el ciclo originalmente reversible y hace que el sulfato de plomo sea parcialmente irreversible. Cuando se carga el sulfato de plomo cristalizado, no se puede reducir a óxido de plomo, sino que también se adsorbe en la rejilla, lo que resulta en una disminución en el área de trabajo de la red, la batería de plomo-ácido pierde agua debido al calor y la capacidad de la batería de plomo-ácido disminuye. Este fenómeno se llama vulcanización. También conocido como envejecimiento. La vulcanización también puede dar lugar a "complicaciones", como cortocircuitos, relajación y desprendimiento de material activo, y deformación y fractura de la rejilla.

Siempre que sea una batería de plomo-ácido, se vulcanizará durante el uso, pero la batería de plomo-ácido en otros campos tiene una vida más larga que la batería de plomo-ácido utilizada en bicicletas eléctricas. Esto se debe a que la batería de plomo-ácido de los vehículos eléctricos tiene un entorno de trabajo de vulcanización más fácil. A diferencia de la batería de arranque para automóviles, después de que la batería del automóvil se enciende y se descarga, la batería siempre está en estado flotante y el sulfato de plomo formado por la descarga se convierte rápidamente en óxido de plomo. Cuando el vehículo eléctrico está descargado, es imposible cargarlo al mismo tiempo, lo que provoca ácido sulfúrico. Se acumula una gran cantidad de plomo. Si se descarga profundamente, la concentración de sulfato de plomo será mayor en este momento y es difícil cargar el vehículo eléctrico a tiempo después de conducirlo. El sulfato de plomo formado por la descarga no puede cargarse y convertirse en óxido de plomo a tiempo y se formarán cristales. Por lo tanto, el ciclo de vida varía mucho según la profundidad de descarga. Cuanto más profunda sea la profundidad de descarga, menor será el número de ciclos, cuanto menor sea la profundidad de descarga, mayor será el número de ciclos. De acuerdo con los resultados de la prueba, la profundidad de descarga y el número de ciclos están relacionados con la siguiente tabla:

Algunas baterías de plomo-ácido realizan una carga de 70 % 1C y una descarga de 60 % 2C, porque se usa el ciclo continuo de alta corriente, que destruye las condiciones para que la batería genere grandes cristales de sulfato de plomo, por lo que es posible que no se vea que la batería de plomo-ácido la vulcanización daña la batería. . Si la prueba se detiene a la mitad, aparecerá el problema de la vulcanización de la batería de plomo-ácido. Debido al gran peso de la batería, algunos usuarios suelen recargar la batería después de múltiples usos y descargas, por lo que la batería de plomo-ácido no se carga a tiempo después de descargarse, y la vulcanización de la batería de plomo-ácido es más grave. Además, la proporción de ácido sulfúrico en las baterías de plomo-ácido es relativamente alta, lo que también es un factor importante en la vulcanización de las baterías de plomo-ácido. La vulcanización de las baterías de plomo-ácido destruye la capacidad de la placa negativa para hacer circular el oxígeno, lo que provoca una pérdida acelerada de agua. De esta forma, la proporción de ácido sulfúrico en la batería de plomo-ácido es mayor, lo que facilita que la batería de plomo-ácido se vulcanice. Por lo tanto, el grado de vulcanización de las baterías de plomo-ácido puede ser diferente, pero el impacto en la vida útil de las baterías de plomo-ácido es común.

2. Pérdida de agua

Uno de los principios más básicos de las baterías selladas de plomo-ácido es que después de la evolución del oxígeno de la placa positiva, la evolución del hidrógeno del oxígeno directamente a la placa negativa y la placa negativa se reduce a agua. El parámetro para evaluar el índice técnico de las baterías de plomo-ácido se denomina "eficiencia de reacción de sellado". Este fenómeno se llama el "ciclo del oxígeno". De esta manera, la pérdida de agua de la batería de plomo-ácido es muy pequeña y se realiza "sin mantenimiento", es decir, no se agrega agua. Pero este ciclo de oxígeno de las baterías de plomo-ácido selladas se interrumpe en las bicicletas eléctricas, lo que provoca una gran pérdida de agua en la batería.

Para garantizar que la batería esté completamente cargada en 8 horas, en la carga de limitación de corriente de voltaje constante de tres etapas, por ejemplo, el voltaje constante de un cargador de 36 voltios es de 44,4 voltios, y hay 18 celdas en tres solos y el voltaje por celda es de 2,466 V. De esta manera, supera con creces los 2,35 V del voltaje de evolución de oxígeno de la placa positiva de la batería y los 2,42 V del voltaje de evolución de hidrógeno de la placa negativa. Para reducir la indicación del tiempo de carga, los productos de algunos fabricantes de cargadores aumentan la corriente de voltaje constante a carga flotante, de modo que después de que la indicación de carga esté completamente cargada, no está completamente cargada y el voltaje flotante aumenta para compensar. . De esta manera, el voltaje de flotación de muchos cargadores supera el voltaje de una sola celda de 2,35 V, de modo que todavía se desarrolla una gran cantidad de oxígeno durante la etapa de carga de flotación. El ciclo de oxígeno de las baterías de plomo-ácido no es bueno, por lo que también se agota constantemente durante la etapa de carga flotante.

Un juego de baterías de plomo-ácido de 36 voltios tiene 3 celdas individuales, cada celda individual tiene 6 celdas y cada celda tiene más de 15 placas de rejilla positivas y negativas, y un juego de baterías tiene al menos 270 uniones de soldadura. Una milésima parte de la soldadura virtual conducirá inevitablemente a un grupo de 4 baterías que no están calificadas, y la placa de plomo-calcio es muy fácil de causar soldadura virtual debido a la precipitación de calcio, por lo que los fabricantes de baterías generalmente usan placas de aleación con bajo contenido de antimonio, y aleaciones con bajo contenido de antimonio El voltaje de evolución de gas de la batería es más bajo, la salida de gas de la batería es mayor y la pérdida de agua es más grave.

La proporción estándar de ácido sulfúrico para baterías flotantes de plomo-ácido debe estar entre 1,21 y 1,28. Sin embargo, para cumplir con los requisitos de descarga de alta corriente y gran capacidad de las bicicletas eléctricas, la proporción de ácido sulfúrico en las baterías es generalmente de 1,36 a 1,38. Dado que la proporción de ácido sulfúrico en la batería es relativamente alta, la vulcanización de la batería es relativamente grave. La vulcanización de baterías con alto peso específico de ácido sulfúrico es evidente desde la descarga de la batería hasta la carga del día siguiente. De esta forma, se reduce aún más la capacidad de la placa negativa para hacer circular oxígeno. Después de que la batería pierde agua, la pérdida principal es agua, dejando la composición de ácido sulfúrico, lo que equivale a aumentar aún más la proporción de ácido sulfúrico, lo que hace que la batería de plomo-ácido sea más fácil de vulcanizar. Por lo tanto, la vulcanización de la batería de plomo-ácido agrava la pérdida de agua y la pérdida de agua agrava la vulcanización. Para los usuarios, el "sellado" es necesario, de lo contrario, las consecuencias del desbordamiento de ácido serán desastrosas, pero es inapropiado promover excesivamente el concepto de "libre de mantenimiento" en el campo de los vehículos eléctricos.

3. Fuga térmica

Después de que la batería de plomo-ácido se carga al 70%, el voltaje de polarización de la batería de plomo-ácido es relativamente alto, la reacción secundaria de la carga comienza a aumentar gradualmente y comienza la electrólisis del agua. Después de que el voltaje de la celda cargada alcanza los 2,35 V, la placa positiva comienza a desprender oxígeno y, después de alcanzar los 2,42 V, la placa negativa comienza a desprender hidrógeno. En este momento, la energía eléctrica cargada se convierte en energía química y aumenta la energía convertida en agua electrolizada. Si se gasifica o no durante el proceso de carga depende del voltaje de carga, y la cantidad de gas depende de la corriente de carga después de alcanzar el voltaje de gas. Por lo tanto, durante el proceso de carga, después de que el voltaje de carga ingresa al voltaje constante, el voltaje comienza a acercarse al más alto, y la corriente de carga también mantiene el valor límite actual. En este momento, la evolución del gas es la más grande. Después de ingresar el voltaje constante, la corriente de carga debería disminuir gradualmente y la evolución del gas también debería disminuir gradualmente. La carga en sí es una reacción exotérmica. Generalmente, el diseño térmico de las baterías de plomo-ácido puede controlar el aumento de temperatura. Después de una gran cantidad de desprendimiento de gas de la batería de plomo-ácido, el oxígeno se convierte en agua en la placa negativa y el poder calorífico es mucho mayor que durante la carga. La batería de plomo-ácido sellada espera que la placa negativa tenga una buena capacidad de circulación de oxígeno, sin embargo, la circulación de oxígeno generará calor. Por lo tanto, el ciclo del oxígeno es un arma de doble filo. La ventaja es que se reduce la pérdida de agua,

Bajo la condición de carga de voltaje constante, la corriente del ciclo de oxígeno también participa en la corriente de carga, por lo que se ralentiza la tasa de disminución de la corriente de carga. El calor de la batería de plomo-ácido hará que la corriente de carga disminuya más lentamente, o incluso aumente la corriente. Bajo la acción del calentamiento de la batería, la corriente de carga aumenta el calentamiento una vez que aumenta la corriente. De esta forma, la corriente de carga siempre aumentará hasta el valor límite actual. La batería genera mucho calor y acumula calor hasta que la carcasa de la batería se reblandece térmicamente y se deforma. Cuando la batería se deforma térmicamente, la presión de aire interna es alta, por lo que la batería se hincha. Esta es una fuga térmica de la batería que daña la batería. Una vez que la batería de plomo-ácido está muy hinchada, también aparecen los problemas de fugas de ácido y fugas de gas, y la batería de plomo-ácido fallará gravemente. Hay muchas razones que inducen el abultamiento de la batería. Si el voltaje de carga es alto y el desprendimiento de gas es grande, se producirá una fuga térmica. Si un grupo de baterías o una batería de una sola celda está muy atrasada y el valor de voltaje constante de carga permanece sin cambios, otras baterías de una sola celda también tendrán un voltaje de carga relativamente alto, lo que también causará problemas de fuga térmica. Para reducir la probabilidad de fuga térmica de la batería, muchos fabricantes de cargadores reducen el valor de voltaje constante a 43 voltios, lo que inevitablemente conducirá a una carga insuficiente. Si el voltaje de carga es alto y el desprendimiento de gas es grande, se producirá una fuga térmica. Si un grupo de baterías o una batería de una sola celda está muy atrasada y el valor de voltaje constante de carga permanece sin cambios, otras baterías de una sola celda también tendrán un voltaje de carga relativamente alto, lo que también causará problemas de fuga térmica. Para reducir la probabilidad de fuga térmica de la batería, muchos fabricantes de cargadores reducen el valor de voltaje constante a 43 voltios, lo que inevitablemente conducirá a una carga insuficiente. Si el voltaje de carga es alto y el desprendimiento de gas es grande, se producirá una fuga térmica. Si un grupo de baterías o una batería de una sola celda está muy atrasada y el valor de voltaje constante de carga permanece sin cambios, otras baterías de una sola celda también tendrán un voltaje de carga relativamente alto, lo que también causará problemas de fuga térmica. Para reducir la probabilidad de fuga térmica de la batería, muchos fabricantes de cargadores reducen el valor de voltaje constante a 43 voltios, lo que inevitablemente conducirá a una carga insuficiente.

Otra causa de la carga y el calentamiento de las baterías de plomo-ácido es la vulcanización. La vulcanización conduce directamente a un aumento en la resistencia interna de la batería, lo que hace que la batería de plomo-ácido genere calor durante la carga, y el calor aumenta la corriente de circulación de oxígeno. Por lo tanto, la probabilidad de fuga térmica ocurre en baterías severamente vulcanizadas. muy grande. Del análisis del modo de fallo de las baterías de plomo-ácido de las bicicletas eléctricas se comprueba que el 90% de las baterías averiadas van acompañadas de pérdidas importantes de agua. Las baterías de gel pierden menos agua que las baterías comunes, por lo que su vida debe ser más larga que las baterías comunes. La autodescarga interna de la batería de gel no es mayor que la de la batería ordinaria durante el almacenamiento, lo que puede probarse comparando la caída de capacidad después del almacenamiento. Bajo la misma condición de presión interna de la batería de plomo-ácido, la evolución del gas de la batería de gel es menor que la de la batería normal. Y cada vez que se abre la válvula, el gas se llevará parte del calor. La apertura de la válvula de la batería de plomo-ácido coloidal es menor que la de la batería de plomo-ácido común y tiene menos pérdida de agua. . La temperatura interna de la batería aumenta, la autodescarga también es grande y el calor generado es mayor. Por lo tanto, en condiciones de temperatura ambiente alta en verano, debido a la disminución del nivel de evolución de gas, la cantidad de evolución de gas es la más cercana y el aumento de temperatura también es alto. De esta manera, la probabilidad de que las baterías de plomo-ácido coloidales entren en fuga térmica es mucho mayor. la evolución del gas de la batería de gel es menor que la de la batería ordinaria. Y cada vez que se abre la válvula, el gas se llevará parte del calor. La apertura de la válvula de la batería de plomo-ácido coloidal es menor que la de la batería de plomo-ácido común y tiene menos pérdida de agua. . La temperatura interna de la batería aumenta, la autodescarga también es grande y el calor generado es mayor. Por lo tanto, en condiciones de temperatura ambiente alta en verano, debido a la disminución del nivel de evolución de gas, la cantidad de evolución de gas es la más cercana y el aumento de temperatura también es alto. De esta manera, la probabilidad de que las baterías de plomo-ácido coloidales entren en fuga térmica es mucho mayor. la evolución del gas de la batería de gel es menor que la de la batería ordinaria. Y cada vez que se abre la válvula, el gas se llevará parte del calor. La apertura de la válvula de la batería de plomo-ácido coloidal es menor que la de la batería de plomo-ácido común y tiene menos pérdida de agua. . La temperatura interna de la batería aumenta, la autodescarga también es grande y el calor generado es mayor. Por lo tanto, en condiciones de temperatura ambiente alta en verano, debido a la disminución del nivel de evolución de gas, la cantidad de evolución de gas es la más cercana y el aumento de temperatura también es alto. De esta manera, la probabilidad de que las baterías de plomo-ácido coloidales entren en fuga térmica es mucho mayor. La apertura de la válvula de la batería de plomo-ácido coloidal es menor que la de la batería de plomo-ácido común y tiene menos pérdida de agua. . La temperatura interna de la batería aumenta, la autodescarga también es grande y el calor generado es mayor. Por lo tanto, en condiciones de temperatura ambiente alta en verano, debido a la disminución del nivel de evolución de gas, la cantidad de evolución de gas es la más cercana y el aumento de temperatura también es alto. De esta manera, la probabilidad de que las baterías de plomo-ácido coloidales entren en fuga térmica es mucho mayor. La apertura de la válvula de la batería de plomo-ácido coloidal es menor que la de la batería de plomo-ácido común y tiene menos pérdida de agua. . La temperatura interna de la batería aumenta, la autodescarga también es grande y el calor generado es mayor. Por lo tanto, en condiciones de temperatura ambiente alta en verano, debido a la disminución del nivel de evolución de gas, la cantidad de evolución de gas es la más cercana y el aumento de temperatura también es alto. De esta manera, la probabilidad de que las baterías de plomo-ácido coloidales entren en fuga térmica es mucho mayor. la cantidad de evolución de gas es la más cercana y el aumento de temperatura también es alto. De esta manera, la probabilidad de que las baterías de plomo-ácido coloidales entren en fuga térmica es mucho mayor. la cantidad de evolución de gas es la más cercana y el aumento de temperatura también es alto. De esta manera, la probabilidad de que las baterías de plomo-ácido coloidales entren en fuga térmica es mucho mayor.

4. El material activo se cae y la placa se ablanda

El ingrediente activo del material activo de la placa positiva de la batería de plomo-ácido es el óxido de plomo. El óxido de plomo se divide en α-PbO2 y β-PbO2. Entre ellos, el α-PbO2 tiene propiedades físicas duras y una capacidad relativamente pequeña. Área de placa y placa de soporte; El β-PbO2 está unido al esqueleto compuesto por α-PbO2 y su capacidad de carga es mucho más fuerte que la del α-PbO2. Después de descargar el óxido de plomo, se forma sulfato de plomo y el sulfato de plomo se reduce a óxido de plomo durante la carga. En un ambiente ácido fuerte, el sulfato de plomo solo puede generar β-PbO2, y el desprendimiento de sustancias activas es el desprendimiento de α-PbO2. Hay muchas razones para el desprendimiento de sustancias activas:

1. La distribución del material activo de la placa de la batería de plomo-ácido es desigual, lo que resulta en una tensión de expansión diferente y caída durante la descarga.

2. Cuando la batería de plomo-ácido se descarga en exceso y tiene un voltaje bajo, el β-PbO2 se reduce considerablemente y el α-PbO2 participará en la reacción de descarga para generar sulfato de plomo.

3. La tensión de expansión del cristal de sulfuro que crece en la placa del electrodo también hará que el material activo se caiga. Una vez que la placa positiva se ablanda, la estructura porosa de soporte se destruye y los poros de la placa positiva se compactan por la presión de la placa de la batería, lo que reduce el área real involucrada en la reacción y la capacidad de la batería de plomo-ácido disminuye. De esta forma, prevenir la sobredescarga, suprimir y eliminar la sulfuración son medidas importantes para controlar el reblandecimiento de la placa positiva. Al descargar, cada descarga, más o menos, siempre tiene un poco de α-PbO2 involucrado en la reacción.

Por lo tanto, para una batería de plomo-ácido de uso normal, sin pérdida de agua, vulcanización o sobredescarga, la vida útil de la batería depende del reblandecimiento de la placa positiva. La capacidad de la batería se ve afectada por el material activo y la utilización. Las baterías de plomo-ácido de los vehículos eléctricos tienen cierta forma y tamaño, y la calidad de las placas se ha limitado hasta cierto punto. Solo mejorando la tasa de utilización de las sustancias activas se puede aumentar la capacidad. Para aumentar la capacidad de las baterías de plomo-ácido, es necesario aumentar la porosidad, aumentar el contenido de PbO2 y la proporción de ácido sulfúrico, pero estas medidas acelerarán el reblandecimiento de la placa positiva, lo que resultará en una disminución acelerada de la vida útil de las baterías. la batería de plomo-ácido, y el material activo se expandirá y encogerá durante el proceso de carga y descarga (especialmente es la placa positiva), cuanto mayor sea la profundidad de descarga, mayor será la expansión y contracción del material activo, lo que acelera el ablandamiento del material activo. Por lo tanto, cuando la capacidad inicial es demasiado grande, afecta directamente la vida útil de la batería de plomo-ácido.

5. Cortocircuito

El cortocircuito de la batería de plomo-ácido se refiere a la conexión de los grupos positivo y negativo dentro de la batería de plomo. Para aumentar la capacidad de la batería de plomo-ácido, la cantidad de placas en la batería de plomo-ácido de los vehículos eléctricos generalmente aumenta aumentando la cantidad de placas, lo que hace que el separador sea relativamente más delgado que los separadores de otras baterías, y los cristales de sulfato de plomo de la placa negativa crecen. Después de la carga, queda una pequeña cantidad de sulfato de plomo en el separador. Una vez que el sulfato de plomo que queda en el separador se reduce a plomo y se acumula demasiado, la batería de plomo-ácido tendrá un microcortocircuito. Este fenómeno se denomina "puente de rama de plomo". . El microcortocircuito produce levemente el retraso de voltaje de una sola celda y, cuando es grave, se produce un cortocircuito de una sola celda.

6. Problemas de equilibrio

Muchas baterías de plomo-ácido pueden obtener mejores resultados en una sola prueba. Sin embargo, para las baterías de plomo-ácido conectadas en serie, debido a los errores de configuración originales, como la diferencia de capacidad y la diferencia de voltaje de circuito abierto, la batería con alto voltaje durante la carga se dañará. Cuando aumenta la pérdida de agua, la batería con bajo voltaje se descargará insuficientemente y, cuando se descargue, la batería con bajo voltaje se descargará en exceso, lo que provocará la vulcanización de la batería de plomo-ácido. Con el ciclo de carga y descarga, el monómero vulcanizado de la batería de plomo-ácido se vulcaniza más fácilmente y esta diferencia aumenta, lo que finalmente afecta la vida útil de todo el paquete de baterías.

7. No se puede cargar

El voltaje de descarga de terminación de una batería de plomo-ácido de 12 V es de 10,5 voltios. Si se descarga a la fuerza por debajo del voltaje de terminación, la batería de plomo-ácido tiene una gran posibilidad de perder su capacidad de recarga. Hay un dispositivo de protección en el controlador del vehículo eléctrico. Cuando la batería de plomo-ácido alcanza el voltaje del terminal, el dispositivo de protección desconectará el circuito a la fuerza, pero si el dispositivo de protección se desplaza hacia arriba o el voltaje de la batería aumenta después de un corte de energía, el dispositivo de protección no se puede evaluar correctamente.

8. Autodescarga de la batería de plomo-ácido

El fenómeno de que una batería de plomo-ácido totalmente cargada no se utilice y pierda gradualmente su potencia se denomina autodescarga. La autodescarga es inevitable y, en circunstancias normales, la tasa de descarga diaria no debe exceder el 0,35 %~0,5 %. Las razones principales de la autodescarga de las baterías de plomo-ácido: (1) Hay impurezas en la placa del electrodo o electrolito, y se genera una diferencia de potencial entre las impurezas y la placa del electrodo o entre diferentes impurezas, lo que se convierte en una batería local. , y se forma un circuito a través de la solución electrolítica para generar una corriente local. Descarga las baterías de plomo-ácido. (2) El separador está roto, lo que provoca un cortocircuito de las placas positiva y negativa. (3) Hay electrolito o agua en la superficie de la carcasa de la batería de plomo-ácido, que se convierte en un conductor entre los polos, haciendo que la batería de plomo-ácido se descargue. (4) El material activo se cae demasiado y se deposita en la parte inferior de la batería, cortocircuitando la placa y provocando la descarga.

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