下面,就以電池失效模式來探討設(shè)備條件、使用條件和維護(hù)條件對電池失效的影響及其應(yīng)對方法：

　　一、電池的失效模式及其原因

　　1、電池的正極板軟化

　　電池的正極板是由板柵和活性物質(zhì)組成的,其中活性物質(zhì)的有效成分就是氧化鉛。放電的時候氧化鉛轉(zhuǎn)為硫酸鉛,充電的時候硫酸鉛轉(zhuǎn)為氧化鉛.氧化鉛是由α氧化鉛和β氧化鉛組成的,在2種氧化鉛中以其中α氧化鉛荷電能力小但是體積大,比為β氧化鉛堅(jiān)硬,主要起支撐作用;β氧化鉛恰好相反,荷電能力大但是體積小,比為β氧化鉛軟,主要起荷電作用。α氧化鉛是在堿性環(huán)境中生成的,在電池內(nèi)部一旦出現(xiàn)參與放電以后,在充電只能夠生產(chǎn)β氧化鉛。正極板的活性物質(zhì)是多孔結(jié)構(gòu)的,就與電解液——硫酸的接觸面積來說,多孔結(jié)構(gòu)是平面的數(shù)十倍。如果α氧化鉛參與放電以后,重新充電以后只能夠生成β氧化鉛,這樣就失去了支撐,不僅僅會產(chǎn)生正極板活性物質(zhì)脫落,而且脫落的活性物質(zhì)還會堵塞正極板的微孔,導(dǎo)致正極板參與反應(yīng)的真實(shí)面積下降,形成電池容量的下降。后備電源的電池使用年限要求比較嚴(yán)格,對電池的比容要求比較寬,因此后備電源使用的電池的后備電源的電池α氧化鉛和β氧化鉛比例比深循環(huán)的動力型電池大一些.為了減少α氧化鉛參與放電,一般控制放電深度僅僅為40%.隨著電池的使用時間的增加,電池的容量下降,新電池放電40%的電量,對于舊電池來說必然上超過40%的,所以舊電池就相當(dāng)于放電深度深,電池的正極板軟化也會被加速.所以,電池的容量壽命曲線的后期下降速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于中期.電池容量越小,放電深度越深,α氧化鉛損失也越多,正極板軟化也越嚴(yán)重,導(dǎo)致電池容量下降越快,形成了惡性循環(huán)。

　　這樣,電池的放電深度需要嚴(yán)格控制.實(shí)現(xiàn)這個控制的是靠基站的電源管理系統(tǒng)的國內(nèi)和設(shè)置。目前控制電池放電深度的主要標(biāo)準(zhǔn)還是一次放電量和放電電壓.這樣,盡可能避免在應(yīng)急的時候強(qiáng)制放電,而應(yīng)該按照放電量來增加電池的容量。

　　2、電池的正極板腐蝕

　　正極板的板柵中的鉛在充電過程中或被氧化為氧化鉛,并且不能夠再還原為鉛,形成正極板腐蝕。而氧化鉛的體積比鉛的體積大,形成體積線性增加變形,使正極板活性物質(zhì)與板柵脫離,導(dǎo)致正極板失效.而過充電會嚴(yán)重加速正極板腐蝕.我們一般以為不會產(chǎn)生過充電狀態(tài).實(shí)際上,基站的浮充電壓如果跟不上環(huán)境溫度的上升而進(jìn)行下降的補(bǔ)償,過充電就產(chǎn)生了.如基站的空調(diào)不夠或者損壞,電池的過充電也會產(chǎn)生。這樣電池的正極板板柵在不同的使用條件下會有不同的腐蝕速度.這與電池的使用環(huán)境溫度關(guān)系密切。

　　3、消除硫化

　　消除電池硫化的方法有幾種方法,各有特點(diǎn)。

　　a. 水療法

　　如果硫化不太嚴(yán)重,可以使用較稀的電解液,密度在1.100g/cm3以下,即向電池中加水稀釋電解液,以提高硫酸鉛的溶解度。并用20h率以下的電流,在液溫30℃~40℃的范圍內(nèi)較長時間充電,可能得以恢復(fù).如果電解液密度較高,則充電時只進(jìn)行水分解,活性物質(zhì)難以恢復(fù).對于密封電池來說,水療法是無法進(jìn)行的.另外,水療法的成本和使用工時都比較大.現(xiàn)在有了脈沖修復(fù)的方法,已經(jīng)很少見到水療法了。

　　b. 化學(xué)處理方法

　　采用化學(xué)添加劑,在電池發(fā)生硫化的時候使用.這種方法對消除硫化是行之有效的,但是其副作用不可忽視.主要問題是會形成自放電明顯增加,所以一般的電池制造商都不敢使用。

　　c. 大電流充電

　　若認(rèn)為吸附是造成硫酸鹽化的原因,則可以用高電流密度充電(達(dá)100mA./cm2)。在這樣的電流密度下,負(fù)極可以達(dá)到很負(fù)的電勢值,這時遠(yuǎn)離零電荷點(diǎn),使φ-φ(0)<0,改變了電極表面帶電的符號,表面活性物質(zhì)會發(fā)生脫附,特別是對陰離子型的表面活性物質(zhì),這種有害的表面活性物質(zhì)從電極表面上脫附以后,就可以使充電順利進(jìn)行.目前國內(nèi)幾乎沒有人使用這種方法處理不可逆硫酸鹽化,可能出于以下考慮:高電流密度下極化和歐姆壓降增加,這部分能量轉(zhuǎn)化為熱,使蓄電池內(nèi)部溫度升高,同時又有大量的氣體析出,尤其是正極大量氣析出氣體,其沖刷作用易使活性物質(zhì)脫落。