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上海鸿贝电源系统有限公司
技术文章

阀控密封铅酸蓄电池漏液现象分析

摘要：文章针对阀控密封铅酸蓄电池在使用过程中普遍存在的漏液现象，从工作原理及应用现状方面进行分析和探讨，并提出了提高电池密封性能的改进意见和方法。

关键词：阀控密封铅酸蓄电池；漏液；电池槽盖；**阀；极柱端子

1引言 
   阀控密封铅酸蓄电池是 70年代末开发的一种新型蓄电池，在通信和电力等行业被广泛用作备用电源，在我国已有十多年的历史，由于具有少维护，无腐蚀、无污染等优点，受到越来越多客户青睐，现已基本取代了防酸隔爆和镍镉固定型电池。但在使用过程中也暴露出一些问题，如个别蓄电池寿命偏短、浮充电压低和漏液等，特别是漏液现象很普遍。
2蓄电池组成及工作原理
2.1组成
   阀控密封铅酸蓄电池主要由正负极极群、电解液、隔板、电池槽盖、**阀和极柱端子等零部件组成。
2.2工作原理
   由于正负极放电产物都是硫酸铅，因此又称为双极硫酸盐理论。在充电后期还存在水电解反应，有一定量的气体产生。在普通铅酸电池中由于有气体产生无法密封，因此要想实现密封必须抑制或消除 H2和O2。通过在负极极板材料中加入钙金属提高了 H2析出的电位，使电池在正常充电下不产生 H2。同时采用贫液紧装配技术，使正极 O2很容易到达负极,发生如下反应O2得到消除：
3电池漏液现象分析
3.1电池漏液与电解液量的关系
   密封电池设计的一个基本原理就是采用贫液技术，使正极产生的 O2通过电池内循环在负极上得到*大程度的复合吸收，以此完成电池内部气体的再化合，维护电解液中水的平衡，从而使得电池得以密封。如果电解液量过多，会使内部气体再化合通道受阻，电池内部气体增多，压力增加，容易在电池密封处的缺陷部位产生漏液。因此电池的加酸量一定要适量。就密封电池 10 h放电率放电而言，一般控制电解液密度为 1.10，放电前电解液密度为 1.30，根据电池反应可以计算出每 Ah电池*少用酸量。放电前所需的纯 H2SO4量为：W(H2SO4)=V ·d·m，纯H2O量为：W(H2O)=V·d(1-m)，放电后所需的纯H2SO4量为：W(H2SO4)=V ·d·n-3.36。
    注：每放出1 Ah电量，消耗纯H2SO4 3.66 g、生产水 0.67 g。
式中d——放电开始时电解液密度，为 1.30；
m——放电开始重量百分比浓度，为 38%；
n——放电后重量百分比浓度，为 16%；
V——用d浓度的硫酸体积。 
    要想做到贫液就要保证所需电解液必须完全吸附在隔板中，并且还有部分气体通道，一般每 Ah加入玻璃纤维隔板17 g，每g隔板饱和吸酸量为0.8 ml。因此*大吸酸量为 13.6 ml，保证密封隔板吸酸量*大不能超过 95%，一般为92%，即*大加酸量为12.5 ml，加酸量应控制在10.9～12.5 ml之间。
3.2电池易漏部位分析
通过长期使用观察，发现电池易漏部位主要在电池槽盖之间密封处���**阀处、极柱端子密封处。各部位产生漏液原因各不相同，应进行**分析后采取相应措施解决。
3.3电池槽盖密封方法
电池槽盖密封一般采用环氧胶粘密封和热熔密封 2种方法。相对而言，热熔密封效果较好，方法是通过加热使电池槽盖塑料（ ABS或PP）热熔后加压熔合在一起。如果热熔温度和时间控制好，并且密封处干净无污物，密封是可靠的。对热熔密封漏液电池解剖观察，密封处存热熔层，有蜂窝状沙眼，不是很致密，由于电池内部存在 O2，在一定气压下，O2带着酸雾沿沙眼通道产生漏液。环氧胶粘接密封漏液较多，特别是卧放电池。如果环氧胶配方和固化条件控制好，可以实现密封。经过对漏液电池解剖发现，密封胶与壳体粘接是界面粘接，结合力不大，容易脱落，漏液处有缺胶孔或龟裂。由于环氧胶流动性较差（特别是低温固化）易造成密封槽某些局部没有填满胶，产生漏液通道，龟裂（细小裂纹）主要发生在架柜卧放电池中，由于重力作用，架柜变形使电池密封胶层受力，环氧胶固化又很脆，在外力作用下，容易产生龟裂造成漏液。
3.4**阀漏液原因分析
    **阀在一定压力下起密封作用，超过规定压力（开启压力）时**阀自动打开放气，保证电池**，造成**阀漏液主要原因如下。
a. 加酸量过多，电池处于富液状态，致使 O2再化的气体通道受阻， O2增多，内部压力增大，超过开启压力，**阀开启， O2带着酸雾放出，多次开启，酸雾在**阀周围结成酸液。
b. **阀耐老化性差，使用一段时间后，**阀的橡胶受 O2和H2SO4腐蚀而老化，**阀弹性下降，开启压力下降，甚至长期处于开启状态，造成酸雾，产生漏液。
3.5极柱端子漏液原因分析
    极柱端子密封的普遍方法是：先将极柱同电池盖上的铅套管焊接在一起，再灌上一层环氧密封胶密封。电池在安装使用 1 a以上就有个别电池极柱端子产生漏液，使用 3～5 a端子漏液就较多了，并且正极比负极严重，这是目前国内密封电池普遍存在的问题。通过解剖发现极柱端子已被腐蚀， H2SO4沿着腐蚀通道在内部气压作用下，流到端子表面产生漏液，也叫爬酸或渗漏，端子腐蚀原因是在酸性条件下 O2腐蚀所致：
正极：Pb+O2+4H+ →PbO+H2O
 负极：Pb+O2+ H2SO4→PbSO4+H2O
 腐蚀产生的PbO和PbSO4都是多孔状，H2SO4在内部气压作用下，沿着腐蚀孔爬到外面而漏液。相对而言，腐蚀速度比较缓慢，因此要在使用较长一段时间才产生漏液，同时正极腐蚀速度大于负极，因此正极漏液严重。由于焊接一般采用的是乙炔氧气气体焊接，焊时极柱表面形成一层 PbO，PbO很容易同H2SO4反应更加快了腐蚀速度，缩短了漏液时间。架柜卧放硬连接安装方式的电池更容易产生漏液，由于电池重力作用架柜横梁变形，硬连接会使端子受力，密封胶层易脱离，更易漏液。
4电池漏液解决措施
4.1电池槽盖漏液解决措施
a. 对于热熔密封电池要严格控制热熔温度和时间，并保持热熔表面干净整洁。
b. 将热熔和胶粘剂密封相结合，先采用热熔密封，再用密封胶密封。
c. 对于环氧胶密封，应建立高温固化室，使环氧胶更好地固化。
d. 选用溶解类的密封胶进行密封，如 ABS塑料电池槽盖采用丙烯脂类密封胶，使电池槽盖溶为一体，密封更加可靠。
4.2**阀漏液解决措施
a. 采用耐老化的橡胶（如氟橡胶）制作**阀，延长耐老化时间。
b. 定期更换**阀，保证**阀的可靠性，一般 3 a更换一次较为适宜。
c. 改变**阀结构，使其开启压力可调。目前柱式**阀是较为**的结构，柱式**阀使用的橡胶较多，耐老化性能好，同时压力可调，发现老化（开启压力下降）可适当调整，增加开启压力，保证其密封性。
4.3极柱端子漏液解决措施
a. 采用惰性气体保护性焊接（如氩弧焊）使焊接面不被氧化，延缓腐蚀速度。
b. 加高极柱端子，延长密封胶层高度，延长腐蚀漏液时间。
c. 取消焊接密封方式，采用橡胶压紧密封，阻断 O2通道，延缓腐蚀速度。如果极柱端子密封高度设计合理，在电池使用寿命期可以实现不漏液。

　参考文献
［1］吴寿松.国内阀控电池的生产技术经验［ J］.电池，1996，（4）.
［2］张纪元.阀控密封电池的使用和维护［ J］.电池，1997，（6）.
［3］张胜永.阀控式密封铅酸蓄电池（ 4）［J］.电池，1999，（4）.
［4］李伟善.阀控式密封铅酸蓄电池正极腐蚀［ J］.电池1997，（4）.
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