Основные неисправности свинцовых кислотных аккумуляторов

Коррозия решеток положительных пластин, идущая вследствие термодинамической неустойчивости свинца при высоких анодных потенциалах (при перезарядах). Выделяющийся на PbO ₂ кислород входит в виде сверхстехиометрических атомов в кристаллическую решетку PbO ₂ и может окислить оголившиеся участки решетки. Защита от коррозии проводится легированием сплава Pb - Sb, из которого отливают решетки пластин, добавками серебра (до 3%), мышьяка (0,1 – 0,3%), кальция, таллия и др. Добавки модифицируют структуру металла, делают ее более мелкозернистой, так что продукты коррозии полностью экранируют межкристаллитное пространство от коррозионно-активных веществ, предохраняя металл от дальнейшей коррозии.

Деформация решеток положительных пластин, происходящая вследствие разбухания и сжатия активных масс при циклировании, предотвращается плотной сборкой блока пластин, выбором соответствующей, более жесткой конструкции решеток овального сечения, введением в сплав добавок серебра.

Оплывание положительной активной массы (отрыв мельчайших – до 0,1 мкм – частиц активной массы и оседание ее на дне сосуда в так называемом шламовом пространстве), которое зависит от структуры активной массы и уменьшается при низких плотностях тока разряда, при повышении температуры и понижении концентрации H ₂ SO ₄. Оплывание резко увеличивается (происходит «вынос активной массы») при попадании в активную массу положительной пластины даже следов BaSO ₄. В силу изоморфности кристаллов PbSO ₄ и BaSO ₄ при разряде PbO ₂ на центрах кристаллизации – вкраплениях BaSO ₄ – растут «друзы» кристаллов сульфата свинца. Кристаллы оксида свинца опадают на дно аккумулятора и не участвуют в последующем токообразующем процессе.

Оплывание положительной активной массы предотвращают разделением линий производства положительных и отрицательных пластин (во избежание попадания в массу расширителя BaSO ₄), плотной сборкой блока пластин, а также введением в электролит добавок сернокислого гидроксиламина (до 1%) либо NH ₄ VO ₃ или (NH ₄)₂ Cr ₂ O ₇ в концентрациях ~ 0,03 моль/л.

Вредная сульфатация отрицательных пластин проявляющаяся в том, что аккумулятор «не держит емкость» при разряде (рис. 5.2, кривая 2), а при заряде (кривая 1 там же) газовыделение на электроде (плато на зарядной кривой) наблюдается уже при напряжении 2,3 – 2,4 В. Отрицательные пластины покрываются при этом сплошным твердым слоем PbSO ₄, белесого цвета. След от проведения по такой пластине неметаллическим предметов «аморфен», не имеет металлического блеска

Рис. 5.2 Зарядно-разрядные кривые для отрицательных пластин кислотных свинцовых аккумуляторов

Причиной вредной сульфатации свинцовых пластин считают их поляризацию вследствие адсорбции поверхностно-активных загрязнений при длительном стоянии незаряженного аккумулятора. Вредной сульфатации способствуют также неполная формировка пластин, систематические недозаряды аккумулятора, повышенный саморазряд. Лечение засульфатированных пластин заключается в длительных, многократно повторяющихся зарядах малыми токами в разбавленной серной кислоте.

Короткие замыкания положительных и отрицательных пластин, предотвращающиеся применением мелкопористой сепарации, примерно на 0,5 см выступающей за края пластин (иногда применяется конвертирование пластин), а также созданием на дне аккумуляторных емкостей шламового пространства (в стартерных аккумуляторах пластины устанавливают на призмы дна сосуда).

Саморазряд свинцовых кислотных аккумуляторов достигает 30% в месяц и происходит вследствие самопроизвольно идущих при стоянии аккумулятора химических реакций

Pb + H ₂ SO ₄ → PbSO ₄ + H ₂­ (5.г)

2 Pb + 2 H ₂ SO ₄ + O ₂ → 2 PbSO ₄ + 2 H ₂ O (5.д)

и в меньшей степени:

2 PbO ₂ + 2 H ₂ SO ₄ → 2 PbSO ₄ + 2 H ₂ O + O ₂ (5.е)

Саморазряд увеличивается в присутствии добавок (Ag, Sb), снижающих перенапряжение выделения газов на электродах. Поэтому легирование решеток пластин серебром используют при производстве стартерных (работающих в режиме подзаряда) аккумулятора. Способствуют саморазряду возникновение в аккумуляторах коротких замыканий, присутствие в электролите легко восстанавливающихся и окисляющихся ионов, например Fe ³⁺/ Fe ²⁺ (поэтому недопустимо использование для добавки электролита недистиллированной воды).

Хранение аккумуляторов и уход за ними должны проводиться с учетом необходимости предотвращения заболеваний аккумуляторов и повышения их саморазряда. Хранение загерметизированных новых сухих аккумуляторов не должно превышать 3 года, а залитых электролитом – 0,5 года при 5 – 30°С. Необходимо следить за чистотой контактов и вентильных отверстий в пробках банок стартерных и тяговых аккумуляторов, чтобы обеспечить свободное газовыделение при саморазряде и при заряде ХИТ. Залитые кислотой аккумуляторы необходимо заряжать ежемесячно, систематически проверять уровень электролита и плотность кислоты в каждой банке аккумуляторной батареи. При снижении уровня электролита, который должен быть на 115 – 120 мм выше верхнего края пластины, в аккумулятор доливают нужное количество дистил­лированной воды (либо при необходимости раствора серной кислоты “чда” или “для аккумуляторов” требуемой плотности). При эксплуатации батарей с последовательным соединением аккумуляторов необходимо систематически проверять напряжение на каждой банке, используя для этого нагрузочную вилку. Это вызвано тем, что при неисправности пластин аккумулятора и резком снижении напряжения на таком отстающем аккумуляторе может произойти переполюсовка его пластин за счет “навязывания” им соответствующих потенциалов от соседних аккумуляторов (рис. 5.3).

Рис. 5.3 Переполюсовка пластин свинцового аккумулятора

Дата добавления: 2014-01-13