鉛酸蓄電池自放電原理介紹

鉛酸蓄電池的自放電是指電池在存儲(chǔ)期間容量降低的現(xiàn)象。電池開(kāi)路時(shí)由于自放電使電池容量損失。

鉛酸蓄電池的自放電通常主要在負(fù)極，因?yàn)樨?fù)極活性物質(zhì)為較活潑的海綿狀鉛電極，在電解液中其電勢(shì)比氫負(fù)，可發(fā)生置換反應(yīng)。若在電極中存在著析氫過(guò)電位低的金屬雜質(zhì)，這些雜質(zhì)和負(fù)極活性物質(zhì)能給成腐蝕微電池，結(jié)果負(fù)極金屬自溶解，并伴有氫氣析出，從而容量減少。在電解液中雜質(zhì)起著同樣的有害作用。一般正極的自放電不大。正極為強(qiáng)氧化劑，若在電解液中或隔膜上存在易于被氧化的雜質(zhì)，也會(huì)引起正極活性物質(zhì)的還原，從而減少容量。鉛酸蓄電池在未接通負(fù)載的情況下，內(nèi)部存在著微電池的作用，它要消耗活性物質(zhì)，導(dǎo)致使用的困難。

鉛酸蓄電池兩極版上的活性物質(zhì)，在電解液中都會(huì)有一定程度的自溶性，反應(yīng)式如下：

Pb+SO4^2-=PbSO4+2e

 PbO2+4H⁺+SO4^2–+2e=PbSO4+2H20

在外界因素的影響下自溶速度會(huì)加快，結(jié)果使Pb和PbO2無(wú)益消耗。自放電的深度和電解液中的雜質(zhì)的性質(zhì)和數(shù)量密切有關(guān)，如鐵的影響、梯的影響、隔板的影響。

閥控式密封鉛蓄電池由于是荷電出廠，在儲(chǔ)存期，正極板和負(fù)極板上活性物質(zhì)小孔內(nèi)都已吸滿了電介液，可產(chǎn)生多重附加電極反應(yīng)，如在負(fù)極上存在下列自放電反應(yīng)，正極板在儲(chǔ)存期間也產(chǎn)生放電，存在多重反應(yīng)。

1、影響鉛酸蓄電池自放電速率大小的因素

自放電性能不好的鉛酸蓄電池，有的只能儲(chǔ)存2~3個(gè)月，而電池容量就沒(méi)有了，這對(duì)于電池容量恢復(fù)性能是不利的，另一方面也增加了電池浮充工作的困難。

閥控鉛酸蓄電池之所以能做到密封不漏液，儲(chǔ)存性能好，其主要因素為板柵材料。各種材料的板柵性能，以自放電性能來(lái)比較：以鉛鈣板柵最小，純鉛板柵次之，低錦板柵最大。

2、雜質(zhì)對(duì)鉛酸蓄電池自放電的影響

鉛酸蓄電池活性物質(zhì)添加劑、隔板、硫酸電解液中的有害雜質(zhì)含量偏高，是使電池自放電高的重要原因。

雜質(zhì)MnO4和Mn2+的物質(zhì)都溶解于電解液，雜質(zhì)CI一也很容易進(jìn)入電解液，它們也對(duì)鉛酸電池正極或負(fù)極的自放電有影響。有些溶于電解液的雜質(zhì)只對(duì)正極或者只對(duì)負(fù)極自放電有影響。例如，危及負(fù)極的雜質(zhì)有鉑、銅、鉍、梯、砷等。它們除消耗部分活性物質(zhì)外，還對(duì)析氫有加速作用。又例如，酒精及易氧化的有機(jī)物質(zhì)它們?cè)谡龢O板上發(fā)生自放電，除耗損活性物質(zhì)外，還析出CO2等氣體。

3、溫度對(duì)鉛酸蓄電池自放電速度的影響

閥控式密封鉛酸電池在25~45℃癈環(huán)境溫度下自放電速度是很小的，每天自放電量平均為0.1%左右，溫度愈低，自放電速度越小，所以低溫條件有利于電池儲(chǔ)存。

4、電解液濃度對(duì)自放電影響

由試驗(yàn)資料報(bào)道，儲(chǔ)存在10℃下的試驗(yàn)用閥控鉛酸蓄電池（板柵材料為Pb-Ca-Sn），自放電速度隨電解液密度增加而增加，且正極板受電解液密度影響最大。如密度增高0.01gcm2時(shí)，正極板的自放電速度每天增加0.06%，而負(fù)極板自放電速度較小，約為0.03%。

總之，閥控式密封鉛酸電池在儲(chǔ)存和工作期間都存在自放電現(xiàn)象，將損耗部分活性物質(zhì)，且將增加電池容量保持的困難。其自放電速度與板柵材料，電解液密度，活性物質(zhì)純度及儲(chǔ)存期溫度等因素有關(guān)。

在IEC文件中，規(guī)定固定型閥控鉛酸化池容量保存率由制造廠家自行規(guī)定。日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS8707-1992規(guī)定了為8%以上，這個(gè)值是在環(huán)境溫度為25±℃，電池開(kāi)路狀態(tài)保存90天，求出保存前后10小時(shí)率容量比而得出的。顯然這類電池在保存期間，自放電損失平均每天在0.2%左右。

5、減小鉛酸蓄電池自放電的方法

1）使用標(biāo)準(zhǔn)的電解液

若電解液中的有害雜質(zhì)鐵、錳、氯、錦等含量為超過(guò)允許標(biāo)準(zhǔn)，自放電率就低。

2）電池工作溫度

自放電率和溫度有關(guān)，蓄電池應(yīng)該在較低溫度下儲(chǔ)存，處在浮充狀態(tài)下的電池，工作溫度也不易太高。

如一組6-QA-105電池分別在0-10℃和3040℃工作條件下儲(chǔ)存28天，發(fā)現(xiàn)在低溫下儲(chǔ)存，自放電率僅為2.08%；而在高溫下儲(chǔ)存自放電率較大，為19.5%。

3）放電后應(yīng)立即充電

不管深放電或淺放電后的電池，都應(yīng)該立即履行充電，讓轉(zhuǎn)移到負(fù)極區(qū)的梯離子部分遷移到正極，以減少負(fù)極周圍梯離子數(shù)量（上述僅對(duì)pbOg有作用）。

4）隔離板質(zhì)量要有保證

隔板應(yīng)無(wú)破裂，孔隙要適當(dāng)，以防止錦離子從正極移到負(fù)極，同時(shí)裝配不要歪斜、高低不齊。

5）提高板柵耐腐蝕能力