摘要：依據標準技術要求、標準試驗方法通過對蓄電池安全閥性能試驗，分析目前產品壽命過早終止的主要原因，及如何在生產控制過程中，有效實施檢驗、化驗分析手段，以確保產品質量穩定。
關鍵詞：安全閥;鉛酸蓄電池；循環壽命
 

鉛酸蓄電池作為一種化學能源出現以來，給人們的生產、生活帶來了很大方便。隨著現代工業的飛速發展，市場需求的不斷更新，人們對鉛酸蓄電池質量的要求也越來越高，但鉛酸蓄電池本身卻不可避免的存在這樣或那樣的問題，蓄電池壽命性能過早失效就是其中一例。

目前，在國家蓄電池質量監督檢驗中心測試的閥控式鉛酸蓄電池中出現的性能失效主要表現為循環耐久能力不符合相關標準要求。

 

 

蓄電池在試驗過程中，當壽命提前終止時，對電池進行解剖分析，其中發現了正極板腐蝕變形、正極活性物質脫落、極板硫酸鹽化、電解液干涸、正負極群竄位、隔板偏移、隔板與極群之間的壓力變化而變形等現象^[1]。

表1所采集18組檢驗數據為2005～2006年18家企業所提供樣品的試驗結果，因其集中體現為循環壽命性能失效，所以通過對安全閥開、閉壓力的測試及逐一解剖進行分析。表2為經測試循環壽命符合標準要求的12家企業產品的試驗結果。

編 號	型 號	開 閥 壓 (kPa)	閉 閥 壓 (kPa)	壽命循環(次)	壽命終止原因
1#	6 V 4 Ah	42.67	13.38	150	電解液干涸
2#	6 V 4 Ah	39.98	12.16	150	電解液干涸
3#	6 V 4 Ah	46.20	13.17	100	電解液干涸
4#	6 V 4 Ah	40.13	16.16	100	電解液干涸
5#	6 V 4 Ah	39.66	12.17	25	極群組掉片
6#	12 V 6.5 Ah	42.51	16.66	150	電解液干涸
7#	12 V 6.5 Ah	40.67	15.56	125	電解液干涸
8#	12 V 7 Ah	46.16	12.16	175	電解液干涸
9#	12 V 7 Ah	48.19	15.67	175	電解液干涸
10#	12 V 7 Ah	39.67	10.98	175	電解液干涸
11#	12 V 7.2 Ah	36.66	20.68	275	活性物質脫落
12#	12 V 7.2 Ah	39.66	12.66	200	電解液干涸
13#	6-DZM-10	40.28	12.16	168	電解液干涸
14#	6-DZM-10	44.18	13.18	128	電解液干涸
15#	6-DZM-10	42.66	12.16	96	隔板偏移
16#	6-DZM-10	41.78	12.87	142	電解液干涸
17#	6-DZM-10	32.19	18.19	320	活性物質脫落
18#	6-DZM-10	42.67	16.02	161	電解液干涸
平均值		41.44	14.22

 

 

 

 

解剖樣品發現：

5#樣品出現極群組與匯流排之間斷裂而掉片的現象。

11#、17#樣品出現正極活性物質成泥狀，與板柵之間無應附著力；板柵機械強度差，邊框斷裂及負極板膨脹現象，同時極群出現側面連電現象。

15#樣品出現極板連電現象，主要原因是隔板竄位、偏移而引起正、負極板發生連電。

以上3種情形在所采集的不合格數據中占的比例不大，樣品不合格的主要原因是電池的電解液干涸所致。電池電解液出現干涸的原因是多方面的，比如：灌酸液量少、陰極吸收能力差、極群壓縮比低等、安全閥的性能差等。

 

 

從表1試驗數據可以看出，開閥壓力平均值為41.44 kPa，閉閥壓力平均值為14.22 kPa。其中14組樣品占不合格樣品率77.8 %，解剖后未發現明顯裝配質量問題，而集中表現為電解液出現不同程度的干涸，AGM隔板與正極板已完全粘連，無法剝離，且正、負極板出現不同程度硬化。其中7組在解剖過程開啟壓板時發現，6個注液孔上的安全閥中有2～3個安全閥無法復位，呈常開狀態，使閥控式結構電池的氧復合效率大大降低，造成電解液損失，從而導致壽命提早終止。由此可見由于安全閥失效而使電解液干涸，從而導致電池循環壽命過早失效占的比例相當大，所以企業在生產控制過程中應找出引發此類問題的原因，避免由此而影響電池性能。

從表2試驗數據看出，開閥壓力平均值為31.12 kPa，閉閥壓力平均值為20.93 kPa，該12組樣品依據標準技術要求進行循環耐久能力試驗，完全符合要求。解剖分析發現，AGM隔板內有少量游離態電解液，正極板活性物質輕度疏松，正極板柵在機械外力作用下折斷面有金屬光澤，負極板輕度膨脹，有韌性，膨脹部分在極群組之間無連電現象。抽取極群間AGM隔板無短路連電現象。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

從測試結果發現，開閥壓力在29.00～32.67 kPa范圍內，閉閥壓力在17.68～22.19 kPa范圍內，樣品循環壽命均可達到標準規定的要求。但在此范圍內的壓力在實際生產過程中難以控制，至使通常選取開閥壓力在25～35 kPa范圍之內，同時閉閥壓力在15～25 kPa范圍之間的電池，如無其它裝配質量問題，電解液損耗相對較少，基本可達到標準循環壽命次數。

由此可見，開、閉閥壓力差基本在10 kPa范圍之內時，同時閉閥壓力20 kPa左右的電池其循環壽命次數明顯提高。

目前企業已充分意識到電解液干涸是產品壽命終止的重要原因，因此在生產過程中，常通過增加酸量以期延長電解液損失周期，而對于安全閥的選購及進貨檢驗，則未進行嚴格的控制。常情況下，在選購安全閥時，應選用彈性好，型狀完美，無飛邊色澤不勻為前題的條件下。選擇厚度約為1 mm，閥帽直徑φ約為8 mm，注液孔直徑φ約為7.8 mm左右，具備良好的耐酸性和耐熱性的安全閥。眾所周知，在實際使用過程中，安全閥在酸性高溫的環境條件下會逐漸老化，從而使造成以下兩種情況^[2]。

① 開閥壓力增加過高，如遇充電電流不穩的條件下，存在熱失控，電池變形、開裂甚至爆炸的隱患。

② 閥常開，即安全閥已老化變形或與注液孔不相匹配等原因而無法發揮閥控作用，大大降低負極氧復合能力，造成嚴重失水干涸，性能失效。為了延緩安全閥老化的問題，通常可以在安全閥上涂一層甲基硅油，此方法可降低開閥壓力約10 kPa。

 

 

綜上所述，建議企業在整個行業艱難的大環境下，從細節入手，通過對安全閥、密封膠、隔板等輔助材料進行嚴格質量控制和檢驗，有效避免因此類占整個產品成本比例微小的材料原因而造成不必要的經濟損失。

 

 

[1] 潘麗云. 閥控鉛酸蓄電池達不到設計使用壽命的分析及對策[J]. 科學之友, 2009, (4): 110-113.

[2] 魏榮澄. 通信閥控式鉛酸蓄電池的使用及維護[J]. 通信電源技術. 2009, 26(3): 75-76.