起动型负板添加剂在电解液中的可溶性对电池早期失效的影响.doc

起动型负板添加剂在电解液中的可溶性对电池早期失效的影响
作者：陈玉松 加入时间：2004-11-5 14:21:05

起动用铅酸蓄电池负板添加剂对电池放电性能的影响是每一个电池设计者和工艺人员所必须关注的，选择适当的负板添加剂是一项相当复杂的工作，它不仅直接关系到电池性能优劣，甚至影响电池寿命，本文主要是对后者加以论述。有一时期据用户反映，电池在使用一、二月后即失效，而这些退换电池被打开后，经过检查未发现任何故障，而对同批电池检测又完全符合标准，这两种情况使我们非常困惑，无奈只能定义为“无名连电”。为何电池在测试过程未发现任何问题，
而到用户手中却发生这些问题呢?因此决定首先从返馈电池人手进行调查，结果发现这些电池大多由于汽车车况较差和放电较深，而且电解液颜色发红。随后我们对这些电池进行补充电后，进行放电，放电时我们对正、负极群分别进行了镉压测试，最初我们认为问题出在正板上，而实际情况恰恰相反，问题出在负板上，因此决定在负板上寻找原因。负板出现问题不外乎以下三部分：板栅、铅粉、添加剂，而前二者通过工艺参数检查被排除在外，最后确定毛病出在添加剂上，只能从负板配方中的添加剂上寻找原因，当时负板添加剂中有栲胶、硫酸钡、乙炔黑、1、2酸、纤维、硫酸、水，在上述配方中只有栲胶是新进的，其他为工厂车间通用产品没有发现任何问题，原因可能就出在栲胶上。栲胶作为低温起动电池负板膨胀剂被各蓄电池生产厂广泛应用，工艺要求蓄电池用栲胶主要成分是橡碗栲胶和少量花香果栲胶混合物，我们将车间用栲胶与专业生产厂家提供的样品进行比较，结果见表1，
表1
栲胶名称
PH值随温度变化情况
在水中溶解性
随电解液浓度情况
颜色
车间栲胶
不变
易溶
浓度下降溶解度增加
深黄色
橡碗栲胶
温度升高PH值下降
微溶
浓度下降溶解度略有增加
棕红色
花香果栲胶
不变
不溶
浓度下降溶解度不变
褐色
通过对比和化验，确定此栲胶非橡碗栲胶，问题可能出在栲胶上。蓄电池用负板添加剂要求非常稳定，不能随电池充放电变化而变化。作为负板膨胀剂的栲胶溶解度随电解液变化应当是比较稳定的，橡碗栲胶和少量花香果栲胶混合物具备这些条件，而车间用栲胶溶解度随着电解液密度下降而增加，甚至在水中可以完全溶解，由于这种栲胶溶解度变化的随意性导致电池在汽车上使用产生一些不确定因素，如果电池在汽车使用过程中经常过放电，当电池过放电时电解液密度接近水的密度，此时栲胶溶解度加大，使负板中部分栲胶溶解到电解液中，随着反复过放，栲胶大部分溶解在电解液中，负板失去作为膨胀剂的栲胶将变为一个死板，这就是负板早期失效以及电解液发红，电池整体失效原因。所以所谓无名连电，实际上就是电池负板早期失效。通过上述研究可见，负板添加剂在电解液中的溶解度是影响电池性能不可忽略的主要问题。
目前在蓄电池行业中广泛采用的膨胀剂主要有：栲胶、腐植酸、橡木粉、木素磺酸钠等，腐植酸、橡木粉的各项条件比较稳定，而木素磺酸钠却存在着这方面问题，有些国产木素随着硫酸电解液浓度下降溶解度增加，而从国外进口的木素磺酸钠在这方面影响较小，可见木素磺酸钠对电池早期失效也有一定影响，目前有些生产膨胀剂厂家在生产木素磺酸钠时加入一定量腐植酸以补尝木素磺酸钠在使用过程中损耗，但这些办法是否影响电池充电接受能力有待验证。
在试验中我们还发现另一个问题，负极板失效多发生于薄型极板的电池之中，而厚板却较少，这可能是因为薄型负板中添加剂更易于扩散有关，因而在使用负板膨胀剂时一定要考虑电池所处工作状况的使用条件，避免用在会使电池经常发生过放电的汽车中，防止电池早期失效，以达到电池最佳合理配置。