أوضاع فشل بطاريات الرصاص الحمضية

نظراً لاختلاف أنواع الصفائح وظروف التصنيع وطرق الاستخدام، تختلف أسباب تلف البطاريات. باختصار، يحدث تلف بطاريات الرصاص الحمضية في الحالات التالية:

↘ متغير التآكل للوحة الإيجابية

هناك ثلاثة أنواع من السبائك المستخدمة حاليًا في الإنتاج: سبائك الرصاص والأنتيمون التقليدية، مع محتوى أنتيمون من 4٪ إلى 7٪ من حيث الكتلة؛ سبائك الأنتيمون المنخفضة أو سبائك الأنتيمون المنخفضة للغاية، مع محتوى أنتيمون من 2٪ من حيث الكتلة أو أقل من 1٪ من حيث الكتلة، والتي تحتوي على القصدير والنحاس والكادميوم والكبريت وعوامل بلورية معدلة أخرى؛ سلسلة الرصاص والكالسيوم، وهي في الواقع سبيكة رباعية الرصاص والكالسيوم والقصدير والألومنيوم، ومحتوى الكالسيوم هو 0.06٪ إلى 0.1٪ من الكسر الكتلي. ستتأكسد الشبكات الموجبة المصبوبة من السبائك المذكورة أعلاه إلى كبريتات الرصاص وثاني أكسيد الرصاص أثناء عملية شحن البطارية، مما سيؤدي في النهاية إلى فقدان وظيفة المواد الفعالة الداعمة وفشل البطارية؛ أو بسبب تكوين طبقة تآكل ثاني أكسيد الرصاص، يؤدي إلى ثاني أكسيد الرصاص. تنتج السبائك إجهادًا، مما يتسبب في نمو الشبكة وتشوهها. عندما يتجاوز التشوه 4%، سيتم تدمير اللوحة بأكملها، وستسقط المادة النشطة بسبب ضعف الاتصال بالشبكة، أو حدوث ماس كهربائي في قضيب الناقل.

↘ المادة الفعالة للوحة الإيجابية تتساقط وتصبح لينة

بالإضافة إلى تساقط المادة الفعالة الناتج عن تمدد الشبكة، ومع تكرار الشحن والتفريغ، ترتخي الروابط بين جزيئات ثاني أكسيد الرصاص وتلين وتنفصل عن الشبكة. وتؤثر مجموعة من العوامل، مثل تصنيع الشبكة، وإحكام التجميع، وظروف الشحن والتفريغ، على تليين المادة الفعالة للصفيحة الموجبة وتساقطها.

↘ كبريتات غير قابلة للعكس

عند تفريغ البطارية بشكل مفرط وتخزينها لفترة طويلة في حالة تفريغ، يُشكل قطبها السالب بلورة كبريتات رصاص خشنة يصعب شحنها. تُسمى هذه الظاهرة بالكبريتات غير القابلة للعكس. ويمكن استعادة بعض الكبريتات غير القابلة للعكس باستخدام بعض الطرق. في الحالات الشديدة، يتعطل القطب ويتعذر شحنه.

↘ فقدان القدرة قبل الأوان

عندما تكون نسبة الأنتيمون أو الرصاص والكالسيوم في سبيكة الشبكة منخفضة، تنخفض السعة فجأة في المرحلة المبكرة من استخدام البطارية (حوالي 20 دورة)، مما يجعل البطارية غير فعالة.

↘ تراكم خطير للأنتيمون على المواد الفعالة

ينتقل الأنتيمون الموجود على الشبكة الموجبة جزئيًا إلى سطح المادة الفعالة للصفيحة السالبة مع الدورة. ولأن الجهد الزائد لاختزال أيون الهيدروجين على الأنتيمون أقل بحوالي 200 ملي فولت منه على الرصاص، ينخفض ​​جهد الشحن عند تراكم الأنتيمون، ويُستخدم الجزء الأكبر من التيار في فصل الماء، مما يؤدي إلى عدم شحن البطارية بشكل صحيح.

تم اختبار محتوى الأنتيمون في المادة الفعالة للقطب السالب لبطارية الرصاص الحمضية بجهد شحن 2.30 فولت فقط، وتبين أن نسبة الأنتيمون في الطبقة السطحية للمادة الفعالة للقطب السالب تتراوح بين 0.12% و0.19%. في بعض البطاريات، مثل بطاريات الغواصات، توجد قيود معينة على انبعاث الهيدروجين. تم اختبار المادة الفعالة للقطب السالب للبطارية ذات انبعاث الهيدروجين الذي يتجاوز المعيار، وبلغ متوسط ​​نسبة الأنتيمون 0.4%.

↘ فشل حراري

بالنسبة للبطاريات منخفضة الصيانة، يجب ألا يتجاوز جهد الشحن خلية واحدة 2.4 فولت. في الاستخدام الفعلي، كما هو الحال في السيارات، قد يكون منظم الجهد خارج نطاق السيطرة، ويكون جهد الشحن مرتفعًا جدًا، ويكون تيار الشحن كبيرًا جدًا، وستؤدي الحرارة المتولدة إلى زيادة درجة حرارة إلكتروليت البطارية، مما يؤدي إلى انخفاض في المقاومة الداخلية للبطارية؛ مما يؤدي إلى زيادة تيار الشحن. يعزز ارتفاع درجة حرارة البطارية والتيار الزائد بعضهما البعض، وهو أمر لا يمكن السيطرة عليه في النهاية، مما يتسبب في تشوه البطارية وتشققها وفشلها. على الرغم من أن الانفلات الحراري ليس وضع فشل متكرر لبطاريات الرصاص الحمضية، إلا أنه ليس نادرًا. عند الاستخدام، انتبه لظاهرة ارتفاع جهد الشحن وارتفاع درجة حرارة البطارية.

↘ تآكل قضيب التوصيل السالب

في الظروف العادية، لا توجد مشكلة تآكل في الشبكة السالبة وقضيب التوصيل، ولكن في البطارية المغلقة المُنظَّمة بالصمام، عند بدء دورة الأكسجين، يُملأ الجزء العلوي من البطارية بالأكسجين، ويكون قضيب التوصيل بمثابة الإلكتروليت في الغشاء. ترتفع العروات إلى قضبان التوصيل. سيتأكسد سبيكة قضيب التوصيل لتكوين كبريتات الرصاص. إذا لم يتم اختيار سبيكة قطب قضيب التوصيل بشكل صحيح، فستكون هناك شوائب من الخبث والفجوات في قضيب التوصيل، وسيتعمق التآكل على طول هذه الفجوات، مما يؤدي إلى انفصال الألسنة عن قضيب التوصيل، وتلف اللوحة السالبة.

↘ ثقب الحجاب الحاجز يسبب ماس كهربائي

تحتوي الأنواع الفردية من الأغشية، مثل أغشية ب ب (البولي بروبيلين)، على أحجام مسام كبيرة، وسوف يتحول فتيل ب ب أثناء الاستخدام، مما يؤدي إلى مسام كبيرة، ويمكن للمادة النشطة أن تمر عبر المسام الكبيرة أثناء الشحن والتفريغ، مما يتسبب في حدوث دوائر قصيرة دقيقة، وسوف تفشل البطارية.

--نهاية--