蓄电池的常见故障及其排除

一、蓄电池的常见故障及其排除

1.内部故障

1)极板硫化

蓄电池长期充电不足或放电后长时间未充电,极板上会逐渐生成一层白色大晶粒的PbSO4,这种现象称为硫酸铅硬化,简称硫化。其阻碍了电解液的渗透和扩散,使蓄电池的内阻增加,起动时不能给起动机提供足够大的起动电流,以致不能起动发动机。

蓄电池极板硫化后的现象:在充、放电时会有异常现象,如放电时蓄电池容量下降很快,用高率放电计检查时,单体蓄电池端电压急剧降低；充电时单体蓄电池端电压上升快,电解液温度迅速升高,但密度却提高很慢,且过早出现“沸腾”现象。

产生极板硫化的主要原因是:

(1)蓄电池长期充电不足,或放电后没有及时充电。

(2)蓄电池内液面过低,使极板上部与空气接触而发生氧化(主要是负极板)。

(3)电解液密度过高、电解液不纯、环境温度温差较大等因素也能引起蓄电池极板硫化。

注意事项:为了避免极板硫化,蓄电池应经常处于充足电的状态,放完电的蓄电池应及时进行充电,电解液密度要选择恰当,液面高度应符合规定。

对于已经硫化的蓄电池极板,轻者可用去硫化充电法消除极板硫化,重者蓄电池应报废。

2)自放电

充足电的蓄电池,放置不用会逐渐失去电量,这种现象称为蓄电池的自放电。

造成故障性自放电的原因有以下几方面:

(1)电解液中有杂质,这些杂质在极板周围形成局部蓄电池而产生自放电。

(2)蓄电池内部短路引起的自放电。

(3)蓄电池盖表面不清洁,如有电解液等,会造成自放电,还会使极桩腐蚀。

因此,为了减少蓄电池的自放电,电解液的配制应符合要求,使用中还应经常保持蓄电池表面的清洁。

3)极板活性物质大量脱落

极板活性物质脱落一般多发生在正极板上,其特征为充电时电解液中有褐色物质自底部上升,单体蓄电池端电压上升快,电解液过早出现“沸腾”现象,而电解液密度不能达到规定的最大值；放电时,蓄电池容量明显下降。极板活性物质大量脱落的原因有充电电流过大、过度充电时间过长、低温长时间大电流放电等。另外,蓄电池受到剧烈振动时,也会引起极板活性物质脱落。

4)极板短路

极板短路的故障现象是:充电过程中,电解液温度迅速上升,单体蓄电池端电压与电解液密度上升缓慢；放电时,蓄电池容量明显下降。

极板短路的原因主要有:隔板损坏；活性物质在蓄电池底部沉积过多；极板弯曲及金属杂质落入正、负极板之间等。对于短路的蓄电池,必须将其拆开,查明原因,排除故障。

2.外部故障

外部故障主要是由以下几方面引起。

(1)容器破裂。造成破裂的原因有蓄电池固定螺母旋得过紧、行车剧烈振动、外物击伤和电解液结冰等。

检查判断方法:检查蓄电池电解液的液面高度；检查电池底部的潮湿情况。如果电解液液面高度过低及电池底部有潮湿现象,则可以用来判断容器是否有裂纹存在。

(2)封口胶破裂。多因质量不佳或受到撞击造成。

(3)极柱螺栓和螺母腐蚀。螺栓和螺母产生腐蚀污物,可以用竹片将污物刮去,再用蘸有5%的碱溶液的抹布擦去残余的污物和酸液,在用清水清洗干净,最后在极柱和接线端表面涂上凡士林油保护。

(4)蓄电池爆炸。主要是氢、氧排不出来,所以必须保证蓄电池排气孔通气顺畅。

二、蓄电池的充电

1.充电种类

1)初充电

新蓄电池或修复后的蓄电池在使用之前的首次充电称为初充电。初充电的特点是充电电流小、充电时间长。

初充电的过程如下所示:

(1)按规定将电解液加注到蓄电池中,加入电解液的温度不得超过35℃,加入电解液后蓄电池应静置3～6h,电解液液面应高出极板10～15mm。

(2)接通充电电源。因为新蓄电池的极板表面已被空气氧化,充电时易于过热,因此,初充电一般应选用较小的充电电流。初充电通常分两个阶段:第一阶段的充电电流约为C20/15,充电至电解液中产生气泡,单体蓄电池端电压达2.4V为止；第二阶段将充电电流减半,继续充电到蓄电池充足电为止,全部充电时间为60～70h。

(3)初充电完毕后,应测量电解液的相对密度,如不合规定,应用蒸馏水或相对密度为1.40的电解液进行调整。

在初充电过程中,如果电解液温度上升至40℃,可将充电电流减半或停止充电,待电解液温度下降后再继续充电。

2)补充充电

使用中的蓄电池有下列现象之一时,说明蓄电池容量不足,应进行补充充电。

(1)电解液密度下降到1.15g/cm3以下。

(2)冬季放电超过25%,夏季放电超过50%。

(3)起动机运转无力。发动机不工作时,开前照灯,灯光暗淡；按电喇叭(以下简称喇叭),喇叭声音小。

(4)蓄电池放置时间超过一个月。

3)去硫化充电

当蓄电池极板轻微硫化时,可进行去硫化充电,方法如下:

(1)先倒出蓄电池内的电解液,用蒸馏水反复冲洗蓄电池极板数次,然后加入蒸馏水至液面高出极板10～15mm。

(2)用初充电电流进行充电,当电解液密度升到1.15g/cm3以上时,倒出电解液,加入蒸馏水,再继续充电,如此反复多次,至密度不再上升为止。

(3)用10h放电率放电检查蓄电池容量,如蓄电池容量达到额定容量的80%,说明硫化已基本消除,即可使用。否则蓄电池报废。

2.充电方法

通常蓄电池的充电方法有定流充电、定压充电及脉冲快速充电三种方法,不同的充电种类应根据具体情况正确选择充电方法。

1)定流充电

在充电过程中,充电电流保持一定的充电方法,称为定流充电。

定流充电注意事项:

(1)由于充电过程中蓄电池电动势逐渐升高,因此,定流充电过程中要不断调整充电电压。当单体蓄电池的端电压上升到2.4V时,电解液开始有气泡冒出,这时应将充电电流减半,直到蓄电池完全充足电为止。

(2)采用定流充电时,被充电的多个蓄电池可串联在一起充电,如图1-6所示。充电时,每个单体电压需要2.7V,故串联电池的单体总数不应超过n=Ue/2.7(Ue为充电机的充电电压)。此外,所串联的蓄电池最好容量相同,否则充电电流的大小必须按照容量最小的蓄电池来选定。

图1-6　定流充电连接方式

(3)定流充电适用于蓄电池的初充电、补充充电及去硫化充电,其缺点是充电时间长,并且需要经常调整充电电压。

2)定压充电

充电过程中,电源电压始终保持不变的充电方法称为定压充电,如图1-7所示。在定压充电开始时,充电电流很大。此后随着蓄电池电动势的增大,充电电流逐渐减小,至充电终止时,充电电流降到最小值。如果充电电压调整得当,当充足电时,充电电流为零。

图1-7　定压充电的连接方式

由于定压充电时间短,充电过程中不需调整充电电压,因此适合于蓄电池的补充充电。但定压充电过程,不能调整充电电流的大小,所以不能用于蓄电池的初充电及去硫化充电。定压充电时,要求所有充电的蓄电池电压必须相同。

采用定压充电时,要选择好充电电压。若充电电压过高,则充电初期充电电流过大,且易发生过度充电现象；若充电电压过低,则蓄电池充电不足。在汽车上,发电机给蓄电池的充电是定压充电,故发电机的调节电压要选择适当,过高过低对蓄电池都不利。

3)脉冲快速充电

在充电过程的后期,蓄电池两极板间电位差会高于两极板活性物质的平衡电极电位(每单体为2.1V),这种现象称为极化。极化阻碍了蓄电池充电过程化学反应的正常进行,是造成充电效率低及充电时间长的主要因素。

脉冲快速充电,克服了充电过程中所产生的极化现象,有效地提高了充电效率。脉冲快速充电首先利用充电初期极化现象不明显、蓄电池可以接受大电流充电的特点,初期采用0.8～1C20的大电流对蓄电池进行定流充电,使蓄电池容量在短时间内达到60%左右的额定容量；当单体蓄电池端电压达2.4V,电解液开始冒气泡时,控制电路使充电转入脉冲快速充电阶段:先停止充电25ms左右,接着再反向脉冲快速充电,反向充电的脉宽一般为150～1000μs,脉幅为(1.5～3)C20的充电电流,接着再停止充电25ms,然后再用正向脉冲进行充电,周而复始,直到充足电为止,其充电电流波形如图1-8所示。(www.zuozong.com)

图1-8　脉冲快速充电电流波形

脉冲快速充电的优点:

(1)充电时间大为缩短,一般初充电不多于5h,补充充电需要1～2h。而采用定流充电进行初充电需要60～70h,采用定压充电进行补充充电需要13～16h。

(2)可以增加蓄电池容量。

(3)去硫化作用显著。

三、蓄电池使用中技术状况的检查

1.电解液液面高度的检查

电解液液面应高出极板10～15mm,液面高度可用玻璃管测量,如图1-9所示。目前使用的新型蓄电池都是采用塑料透明壳体,可以从蓄电池侧面观察液面高度,蓄电池容器侧面有液面高度指示线,电解液不足时应加注蒸馏水。注意:除非明确知道液面降低是由于电解液溅出所致,否则不允许加入硫酸溶液。

图1-9　用玻璃管测量电解液液面高度

2.放电程度的检查

放电程度可以通过测量电解液密度得到,如图1-10所示。根据实际经验,电解液密度每下降0.01g/cm3,相当于蓄电池放电6%,所以根据所测得的电解液密度就可以粗略估算出蓄电池的放电程度。

图1-10　测量电解液的密度和温度

1—密度计；2—温度计

3.起动性能的测试

蓄电池的主要作用是给起动机提供大电流,所以蓄电池的主要性能也就是起动性能。

高率放电计的工作原理是模拟接入起动机负荷,测量蓄电池在大电流(接近起动机起动电流)放电时的端电压,用以判断蓄电池的起动能力和放电程度,如图1-11所示。

图1-11　用高率放电计测试蓄电池的起动性能

测试时,用力将高率放电计触针压紧蓄电池正、负极,保持5s,若蓄电池端电压能保持在9.6V以上,说明该蓄电池性能良好,但容量不足；若稳定在10.6～11.6V,说明蓄电池是充足电状态；若蓄电池端电压迅速下降,则说明蓄电池已损坏。

4.蓄电池极桩连接状态的测试

为保证蓄电池在车上能给起动机提供大电流,除蓄电池本身的技术状况良好外,蓄电池极桩与电缆线的连接也非常重要,极桩与电缆线的连接是否可靠可通过测量二者之间的压降来确定。如图1-12所示,将电压表正表棒接到蓄电池的正极桩上,负表棒接到正极桩电缆线的线夹上,接通起动机,使起动机带动发动机工作,这时电压表的读数不得大于0.5V,否则说明极桩与线夹接触不良,将起动困难。当极桩与线夹接触不良时,若是极桩表面氧化,应清除氧化物；若是接触松动,应重新紧固线夹。负极桩与其电缆线的线夹的压降的测量,其表棒接触与上述相反。

图1-12　蓄电池极桩与电缆线的线夹接触压降的测试

强化训练

1.各检测工具的认识。

名称:__________________________名称:__________________________

作用:__________________________作用:__________________________

2.外部检测。

(1)容器破裂。造成破裂的原因主要有蓄电池________过紧、行车剧烈________、外物击伤和电解液_______等。检查判断蓄电池________高度及电池________的潮湿情况来判断容器是否有裂纹存在。

(2)封口胶破裂。多因_______或受到_______造成的。

(3)极柱螺栓和螺母腐蚀。螺栓和螺母产生腐蚀污物,可以用________将污物刮去,用蘸有5%的碱溶液的抹布擦去残余的_______,再用清水清洗干净,最后在极柱和接线端表面涂上________保护。

(4)蓄电池爆炸,主要是_______排不出来,所以必须保证排气孔通气顺畅。

3.内部极板的检测。

(1)蓄电池极板硫化后的现象:在充、放电时会有异常现象,如________时蓄电池容量下降很快,用高率放电计检查时,________端电压急剧降低；充电时单体蓄电池________上升快,电解液_______迅速升高,但_______却提高很慢,且过早出现“沸腾”现象。

产生极板硫化的主要原因是:

①蓄电池长期_______,或放电后没有及时充电。

②蓄电池内液面过低,使极板上部与空气接触而发生_______(主要是负极板)。

③电解液密度过高,电解液________、环境温度温差较大等因素也能引起蓄电池极板硫化。

(2)极板活性物质脱落一般多发生在________板上,其特征为充电时电解液中有褐色物质_______上升,单体蓄电池端电压上升快,电解液过早出现“________”现象,而电解液密度不能达到规定的最大值；放电时,蓄电池容量明显下降。

(3)极板短路的故障现象是:充电过程中,电解液________上升,单体蓄电池端电压电压与电解液_______上升缓慢；放电时,蓄电池_______明显下降。

极板短路的原因主要有:_______损坏；活性物质在蓄电池底部_______过多；极板弯曲及________落入正、负极板之间等。对于短路的蓄电池必须将其拆开,查明原因,排除故障。

4.蓄电池使用中技术状况的检查。

(1)电解液液面高度的标准:________________________。

(2)目前使用的新型蓄电池都是采用塑料透明壳体,可以从蓄电池侧面________高度,蓄电池容器侧面有液面高度指示线,电解液不足时应加注________。

(3)注意:除非确知液面降低是由于_______所致,否则不允许加入硫酸溶液。

(4)放电程度可以通过________得到。根据实际经验,电解液密度每下降0.01g/cm3,相当于蓄电池放电6%,所以根据所测得的电解液密度就可以粗略估算出蓄电池的放电程度。

5.充电操作。

新蓄电池和修复后的蓄电池在首次使用前必须进行初充电；放电后的蓄电池也要通过充电才能重新投入使用；蓄电池在正常使用过程中为了保持一定容量,延长其使用寿命,还要进行一些必要的补充充电、均衡充电等维护性充电作业。我们应该掌握充电的相关知识。

(1)充电方法包括:_______、_______及脉冲快速充电三种方法。

(2)常用的充电设备由交流电源和整流器组成,常用的有________、________。

(3)根据充电目的的不同,蓄电池的充电作业分为________、________、去硫化充电等。

(4)初充电的过程。新蓄电池或修复后的蓄电池在使用之前的首次充电称为初充电。初充电的特点是充电电流小、充电时间长。

①按规定将电解液加注到蓄电池中,加入电解液的温度不得超过_______℃,加入电解液后蓄电池应静置3～6h,电解液液面应高出极板_______mm。

②接通充电电源。因为新蓄电池的极板表面已被空气氧化,充电时易于过热,因此,初充电一般应选用________的充电电流。初充电通常分两个阶段:第一阶段的充电电流约为C20/15,充电至电解液中产生气泡,单体蓄电池端电压达________V为止；第二阶段将______减半,继续充电到蓄电池充足电为止,全部充电时间约为_______小时。

③初充电完毕后,应测量电解液的相对密度,如不合规定,应用_______或相对密度为1.40的电解液进行调整。在初充电过程中,如果电解液温度上升至________℃,可将充电电流减半或停止充电,待电解液温度下降后再继续充电。

(5)补充充电。使用中的蓄电池有下列现象之一时,说明蓄电池容量不足,应进行补充充电。

①电解液_______下降到1.15g/cm3以下。

②冬季放电超过25%,夏季放电超过_______%。

③起动机运转无力。发动机不工作时,开前照灯,灯光________；按电喇叭(以下简称喇叭),喇叭声音________。

④蓄电池放置时间超过_______月。

(6)去硫化充电。当蓄电池极板轻微硫化时,可进行去硫化充电,方法是:

①先倒出_______电解液,用_______反复冲洗蓄电池极板数次,然后加入蒸馏水至液面高出极板10～15mm。

②用初充电电流进行充电,当电解液密度升到1.15g/cm3以上时,倒出电解液,加入蒸馏水,再继续充电,如此反复多次,至________不再上升为止。

③用_______检查蓄电池容量,如蓄电池容量达到额定容量的80%,说明________已基本消除,即可使用。否则蓄电池报废。