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分析及检修铅酸蓄电池故障(一)
来源:本站整理  作者:佚名  2012-10-14 05:21:29

在发动机起动时,铅酸蓄电池向起动机和点火系供电;在发电机不发电或者超载时,它协助发电机供电;在发电机端电压高于蓄电池电动势时,它将电能转变为化学能储存起来。同时,它能够吸收发电机的过电压,保护车用其它电子元件。起动型铅酸蓄电池是在盛有稀硫酸的容器中,插入两组极板而构成的电能存储器,它由极板、隔板、外壳、电解液等组成。由于其结构简单、内阻小、起动性能好、性价比高,因此在各种机动车辆上得到了广泛应用。

由于蓄电池导致的车辆故障占整车维修故障的 10%左右。造成车用蓄电池故障的原因大体上可分为质量问题和使用不当两大方面。质量问题方面的原因有:原材料质量欠佳、工艺粗糙、极性装反造成极柱标错等;使用方面的原因也称人为原因,主要是指:充电不及时产生硫化,充电时极性接反,外壳不干净,电解液不纯、杂质多、密度过高或过低,没有及时定期维护等。

 

在铅蓄电池的检测过程中,常常会遇到铅蓄电池出现故障和异常数据而使检测无法进行或使试验提前终止的情况。因此,掌握故障分析对检测工作是很重要的。

 

1.极板弯曲和腐蚀断裂

极板弯曲多发生于正极板,而负极板很少发生,有的负极板弯曲则是由于正极板弯曲过甚而迫使负极板亦随之弯曲所致。正常使用的蓄电池达到规定年限后,将因板栅腐蚀、强度变小而造成极板断裂,尤其正极板表现更为严重,这属于正常的寿命终止。但若使用维护不当,则会造成极板弯曲和加速板栅腐蚀。

 

极板的断裂多发生于使用寿命过程中,由于板栅腐蚀,强度变小,造成极板断裂,尤其正极板栅表现更为严重,造成极板弯曲主要原因有以下几个方面:极板活性物质在制造过程中因形成或涂膏分布不均匀,因此,在充放电时极板各部分所起的电化作用强弱不均匀,致使极板上活性物质体积的膨胀和收缩不一致而引起弯曲,有的造成开裂。极板在运输保管中受潮,蓄电池在充、放电时极板各部分所引起的电化学变化也不一样,即极板各部分的膨胀和收缩不一致。大电流放电或高温放电时,极板活性物质反应较激烈,容易造成化学反应不均匀而引起极板弯曲。过量充电或过量放电,增加了内层活性物质的膨胀和收缩,恢复过程不一致,造成极板的弯曲,如极板断裂严重应更换极板组。蓄电池中含有杂质,在引起局部作用时,仅有小部分活性物质变成硫酸铅,致使整个极板的活性物质体积变化不一致,造成弯曲。

 

造成正极板腐蚀断裂主要有以下几方面原因:制造板栅合金工艺有问题,引起极板在充放电过程中不耐腐蚀而断裂;充电时,正极板栅处于阳极极化的条件下,经常过量充电是正极板腐蚀断裂的主要原因;电解液密度过高,温度过高,正极板氧化腐蚀加剧;铅蓄电池的电解液中,含有正极板栅有腐蚀作用的酸类或其它有机物盐类,都会逐渐腐蚀正极板栅。这些对正极板栅有害的酸类、盐类可能来自硫酸蒸馏水中,也可能从隔板或其它部件里浸出,因此,在充放电循环中,极板或正极板栅不断地,被腐蚀;正极板受腐蚀的过程,也就是氧化膜生成的过程,因此板栅的线性尺寸有所增加,这就造成了板栅的变形或膨胀。如果极板有少量的大筋断裂(对大型、固定型蓄电池或厚型极板而言),可将断裂处锉出金属光泽,再行焊补修理。

 

正极板栅腐蚀和变形的特征:电解液混浊,极板呈腐烂状。正极板活性物质,由于板栅受到腐蚀而失去了应有的强度和凝固性,造成脱落,这种脱落往往是呈块粒状。由于正极板栅的腐蚀,引起活性物质脱落,这不仅破坏了活性物质的细孔组织,而且有效物质的数量也逐渐减少。这必然造成电池的容量下降,循环寿命缩短。

 

正极板栅腐蚀机理。二氧化铅表面析出氧腐蚀:当阳极充电时,正极析出氧,这些氧以“超化学当量的原子”的形式进入二氧化铅的晶格中,并透过氧化物层扩散到金属表面,把金属氧化。氧化金属是决定铅的正极腐蚀速度的基本过程,温度升高极化加强,引起氧扩散速度增加,腐蚀速度加快。正极板在阳极极化时腐蚀,基本上是沿着晶粒边界进行的。由于在合金每一小晶粒的外层都有另一固溶体的外层,于是在晶粒之间形成了组份与晶粒本身不同的夹层———晶间夹层,合金腐蚀发生在夹层里。

 

2.极板硫化

蓄电池长期处在放电状态或者充电不足状态下,会在极板上逐渐生成一层导电不良、白色的粗大而坚硬的硫酸铅晶体,正常充电时,不能完全使其转化为铅和二氧化铅,这种现象称为“硫酸铅硬化”简称“极板硫化或硫化”。粗晶粒硫酸铅堵塞了极板孔隙,使电解液渗入困难并增加了内阻,因而蓄电池容量降低。起动时不能供给足够的电源,发动机不能起动。

 

蓄电池硫化的主要表现是:放电时蓄电池容量明显降低,起动无力;用高率放电计检查时,单格电池电压急剧下降;充电时单格电池电压迅速上升到 2.5V 左右,电解液温度过高,但相对密度却增加缓慢,且过早出现“沸腾”现象。电解液温度很快上升到40℃以上。使用时电容量显著不足,且电压下降很快。

 

极板硫化的主要原因有:蓄电池经常在电量不足的情况下使用,特别是当单格电压低于 1.76V 以下时,仍以较大电流放电,如使用起动机等;充电不足的蓄电池较长时间放置不用,又没能定期进行补充充电;电解液的硫酸密度经常过高;电解液的液面高度太低,使极板上部长期暴露在空气中(主要是负极板),汽车行驶过程中,上下波动的电解液与极板氧化部分接触,造成极板活性物质氧化生成粗晶粒的硫酸铅,使极板上部硫化;配制电解液用的浓硫酸或蒸馏水不纯,杂质造成蓄电池内部短路:蓄电池在车上固定的位置不合理,导致蓄电池长期工作温度高于45℃。若蓄电池极板轻度硫化,可换加蒸馏水,采用去硫充电法,以 2~3A 的小电流进行充电,充电时应使温度低于40℃。当电解液有较多的气泡产生时,将充电电流减少到原充电电流的1/2 或 1/3。当电解液出现剧烈沸腾时,将充电电流重新升到原充电电流,再继续充电 3~4h。若检查蓄电池电压基本稳定时,则表明硫化基本消除。这时,结束充电,迅速倒出蓄电池内全部电解液,换正常使用的电解液,仍采用小电流充电。充足后再放电,经过几次充放电循环,就可以装车使用。若蓄电池极板较严重硫化,应拆开蓄电池,将硫化程度相同的极板装配成一组,使同一蓄电池每个单格内的极板硫化程度基本相同。再把选好的极板放在热水中刷洗干净并晾干,将硫化程度相同的极板焊接到一起,装入清洗干净的蓄电池壳内。向蓄电池壳内加入蒸馏水,使之高出极板10~15mm,放宜4~6h。然后,先以该蓄电池额定容量的1/20 电流充电,当壳内电解液密度达 1.20~1.25时,马上降低电流,以1/30的电流充电,一般连续电解40h左右,即可全部去硫。在电解过程中,应每隔 3~4h检查一次电解液密度及电压。若在电解进行 35h 后,经多次检查电解液的密度都不再增加,单格电压能保持在2~2.5V,且冒泡激烈,应将极板取出检查,看是否已全部去硫。如果极板表面上的硫化物已全部去掉,极板会全部变软。若极板四个角仍发硬,则须再次电解去硫,并重新换加蒸馏水。通入电流为第一次电解去硫的 2/3,再充电 10~15h。等待极板完全去硫后,倒出电解液,冲洗干净,装入蓄电池内,然后装上盖板,并封好胶。把正常的电解液加入蓄电池内放置3~5h后,即可按常规方法进行充电。大量实践表明,用快速充电机充电,对消除硫化有显著效果。维修极板硫化较严重的蓄电池,必须事前给用户讲清楚,由于维修工序复杂,而且没有百分之百的把握,双方都要有思想准备。

 

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