Modos de falha de baterias de chumbo-ácido

Devido às diferenças nos tipos de placas, condições de fabricação e métodos de uso, as causas da falha das baterias são diversas. Em resumo, a falha das baterias de chumbo-ácido ocorre nas seguintes situações:

↘ Variante de corrosão da placa positiva

Existem três tipos de ligas atualmente usadas na produção: ligas tradicionais de chumbo-antimônio, com um teor de antimônio de 4% a 7% em massa; ligas de baixo antimônio ou ultrabaixo antimônio, com um teor de antimônio de 2% em massa ou menos de 1% em massa Fração, contendo estanho, cobre, cádmio, enxofre e outros agentes de cristal modificados; série chumbo-cálcio, na verdade liga quaternária de chumbo-cálcio-estanho-alumínio, o teor de cálcio é de 0,06% a 0,1% em fração de massa. As grades positivas fundidas das ligas acima serão oxidadas em sulfato de chumbo e dióxido de chumbo durante o processo de carregamento da bateria, o que eventualmente levará à perda da função de suporte de substâncias ativas e à falha da bateria; ou devido à formação de camada de corrosão de dióxido de chumbo, chumbo a dióxido de chumbo. A liga produz estresse, o que faz com que a grade cresça e se deforme. Quando a deformação excede 4%, toda a placa será destruída e o material ativo cairá devido ao mau contato com a grade ou curto-circuito na barra de distribuição.

↘ O material ativo da placa positiva cai e amolece

Além do desprendimento do material ativo causado pelo crescimento da grade, com as repetidas cargas e descargas, a ligação entre as partículas de dióxido de chumbo também se relaxa, amolece e se desprende da grade. Uma série de fatores, como a fabricação da grade, a estanqueidade do conjunto e as condições de carga e descarga, influenciam o amolecimento e o desprendimento do material ativo da placa positiva.

↘ Sulfatação irreversível

Quando a bateria é descarregada em excesso e armazenada em estado descarregado por um longo período, seu eletrodo negativo forma um cristal grosso de sulfato de chumbo, difícil de aceitar a carga. Esse fenômeno é chamado de sulfatação irreversível. Uma leve sulfatação irreversível ainda pode ser recuperada por alguns métodos. Em casos graves, o eletrodo falha e não pode ser carregado.

↘ Perda prematura de capacidade

Quando a liga da grade tem baixo teor de antimônio ou chumbo-cálcio, a capacidade cai repentinamente no estágio inicial de uso da bateria (cerca de 20 ciclos), o que torna a bateria ineficaz.

↘ Acúmulo grave de antimônio em substâncias ativas

O antimônio na grade positiva é parcialmente transferido para a superfície do material ativo da placa negativa com o ciclo. Como o sobrepotencial de redução de H+ no antimônio é cerca de 200 mV menor do que no chumbo, a tensão de carga diminui com o acúmulo de antimônio, e grande parte da corrente é usada para a separação da água, e a bateria não carrega corretamente.

O teor de antimônio do material ativo do eletrodo negativo da bateria de chumbo-ácido com uma tensão de carga de apenas 2,30 V foi testado, e constatou-se que o teor de antimônio na camada superficial do material ativo do eletrodo negativo atingiu uma fração de massa de 0,12% a 0,19%. Para algumas baterias, como as de submarinos, existem certas restrições à evolução de hidrogênio. O material ativo do eletrodo negativo da bateria com evolução de hidrogênio acima do padrão foi testado, e o teor médio de antimônio atingiu uma fração de massa de 0,4%.

↘ Falha térmica

Para baterias de baixa manutenção, a tensão de carga não deve exceder 2,4 V para uma única célula. Em uso real, como em automóveis, o regulador de tensão pode estar fora de controle, a tensão de carga pode ser muito alta e a corrente de carga pode ser muito alta, e o calor gerado pode aumentar a temperatura do eletrólito da bateria, resultando em uma diminuição na resistência interna da bateria; Corrente de carga aumentada. O aumento da temperatura da bateria e o excesso de corrente se reforçam mutuamente, o que acaba sendo incontrolável, fazendo com que a bateria se deforme, rache e falhe. Embora a fuga térmica não seja um modo de falha frequente para baterias de chumbo-ácido, não é incomum. Ao usar, preste atenção ao fenômeno de que a tensão de carga está muito alta e a bateria esquenta.

↘ Corrosão da barra negativa

Em circunstâncias normais, não há problemas de corrosão na grade negativa e no barramento, mas na bateria selada regulada por válvula, quando o ciclo de oxigênio é estabelecido, o espaço superior da bateria é basicamente preenchido com oxigênio, e o barramento é mais ou menos o eletrólito no diafragma. Os terminais sobem até os barramentos. A liga do barramento será oxidada para formar sulfato de chumbo. Se a liga do eletrodo do barramento não for selecionada corretamente, haverá inclusões de escória e lacunas no barramento, e a corrosão se aprofundará ao longo dessas lacunas, fazendo com que as abas se separem do barramento, e a placa negativa falhará.

↘ Perfuração do diafragma causa curto-circuito

Variedades individuais de diafragmas, como diafragmas de PP (polipropileno), têm poros grandes, e o fusível de PP se deslocará durante o uso, resultando em poros grandes, e o material ativo pode passar pelos poros grandes durante o carregamento e descarregamento, causando microcurtos-circuitos, e a bateria falhará.

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