汽车蓄电池常见故障排除与日常维护

   1 前言

    铅蓄电池是汽车上非常重要的装置之一。它为汽车起动提供电源，使汽车电机转动，并供给汽车发动，点火及照明用电，又称SLI[1](Starting Lighting Ignition)。按额定电压分，SLI主要有6V、12V系列，但应用最广泛的是12V蓄电池。对于蓄电池的用户，蓄电池的维护是十分重要的环节[1]。维护工作做得好，蓄电池的寿命长。反之，则寿命短。在使用蓄电池的过程中，难免会出现故障，蓄电池常见故障包括内部故障和外部故障。内部故障包括：极板硫化、活性物质脱落、极板栅架腐蚀、极板短路、自放电、极板拱曲等，外部故障包括：外壳裂纹、极柱腐蚀、极柱松动、封胶干裂等。

    2 内部故障

    2.1 极板硫化

    极板硫化故障的现象，表现为极板上生成难溶解的白色粗结晶硫酸铅，在正常充电时不能转化为活性物质。产生故障的蓄电池在放电时，电压急剧降低，过早降至终止电压，电池容量降低；电解液密度低于正常数值。蓄电池在充电时，单格电压上升过快，电解液温度迅速升高，但密度增加缓慢，过早产生气泡，甚至充电时就有气泡。以下几种情况会造成极板硫化：①长期充电不足或放电后没有及时充电，导致极板上的硫酸铅有一部分溶解于电解液中，环境温度越高，硫酸铅溶解度越大，当环境温度降低时，溶解度减小，溶解的硫酸铅就会析出，由于蓄电池工作时温度变化，因此析出硫酸铅在极板上再次结晶析出，形成硫化。不能将半放电的蓄电池长期搁置，尤其要注意给蓄电池定期补充充电，使之保持完全充电状态；②电解液液面过低，使极板上部与空气接触而被氧化，在行车中，电解液上下波动与极板氧化部分接触，会生成大晶粒硫酸铅硬化层，使极板上部硫化，因此要定期检查电解液面高度和密度，发现液面降低应及时添加蒸馏水；③长期过量放电或小电流深度放电，使极板深处活性物质的孔隙内生成硫酸铅，不能让蓄电池过度放电，每次接通启动机时间不应超过5s，避免低温大电流放电；④新蓄电池初充电不彻底，活性物质未得到充分还原；⑤电解液密度过高、成分不纯。

    对于轻度硫化的蓄电池，可用小电流充电和换加蒸馏水的方法予以排除，硫化较严重者采用去硫化充电方法消除硫化。由于各公司蓄电池的性能和极板硫化的程度不一样,各蓄电池去硫化修复工艺不一样,也有用去硫化仪[2]等蓄电池修复设备。江西真龙电源科技有限公司的修复已经硫化蓄电池的工艺[3]如下：①对于极板轻微硫化的蓄电池，可用均衡充电法即小电流长时间充电的方法加以克服，即用初次充电的第二阶段电流连续进行过量充电，待电解液中产生大量气泡，电解液比重达到1.280g/cm3即可；②硫化充电严重者采用“水治疗法”修复。此时电解液液面下降，出现半干涸状态，先向电池内补足纯水，再用补充第二阶段电流均衡充电法连续充电数日，当放电容量能达到额定容量的80%时,表示处理工作基本完成。若放电容量仍很小时则继续重复上述充电方法，直到电池恢复正常为止。硫化特别严重的蓄电池应报废。不过随着电池再生技术的进步而得到改进。电池再生方法主要有反充与化学充电法、电解液浸润法与更电池电解法、反充法[4]。

    活性物质脱落的现象主要表现为正极活性物质二氧化铅脱落，充电时从加液孔中可看到有褐色物质，电解液浑浊，会造成蓄电池容量减小。以下几种情况会造成活性物质脱落：①蓄电池充电电流过大，电解液温度过高，使活性物质膨胀、松软而易于脱落；②蓄电池经常过充电，极板孔隙中逸出大量气体，在极板孔隙中造成压力，而使活性物质脱落；③蓄电池经常低温大电流放电使极板弯曲变形，导致活性物质脱落,因此铅蓄电池在使用过程中，将放电电流和电解液比重控制在最低值，是防止正极板活性物质脱落的可行措施；④汽车行驶中的颠簸振动，这在汽车行驶过程中是不可避免的。

    对出现活性物质脱落的铅蓄电池，排除故障的方法是：若沉积物较少时，可清除后继续使用；若沉积物较多时，应更换新极板和电解液。实践证明，极板活性物质的脱落主要发生在蓄电池的放电过程中。

    2.3 极板板栅腐蚀

    极板板栅腐蚀主要是指正极板板栅架腐蚀，极板呈腐蚀状态，活性物质以块状堆积在隔板之间。此故障的现象表现为蓄电池输出容量降低。以下几种情况会造成极板板栅腐蚀：①蓄电池经常过充电，正极板处产生的氧气使板栅氧化；②电解液密度和温度过高、充电时间过长，会加速极板腐蚀；③电解液不纯。

    对极板板栅腐蚀的铅蓄电池，排除方法为：对于腐蚀较轻的蓄电池，电解液中如果有杂质，应倒出电解液，并反复用蒸馏水清洗，然后加入新的电解液，充电后即可使用；对腐蚀较严重的蓄电池，如果是电解液密度过高，可将其调整到规定值，在不充电的情况下继续使用；对于腐蚀严重的蓄电池，如筋条、框架断裂、活性物质脱落等，则需要更换极板。

    2.4 极板短路

    蓄电池正、负极板直接接触或被其它导电物质搭接称为极板短路。此故障的现象表现为蓄电池充电时端电压回升相对缓慢，若用蓄电池放电测试端电压时，电压很低且会迅速下降为零。电解液温度迅速升高，相对比重上升很慢，充电未期气泡很少。以下几种情况会造成极板短路：①隔板损坏使正、负极板直接接触；②活性物质沉积过多，会将正、负极板连通；③极板组弯曲，铅蓄电池过量放电，或者极板活性物质脱落较多，或者蓄电池中含有杂质，都会造成极板弯曲；④导电物体落入电解液内。

    对出现极板短路的铅蓄电池，排除故障的方法为：出现极板短路时，必须将蓄电池拆开检查，找出出现极板短路的原因。或者更换破损的隔板，或消除沉积的活性物质，或校正或更换弯曲的极板组等。对出现极板短路的蓄电池充放电流不要过大，更不要过放电。

    蓄电池的自放电，是指蓄电池在开路搁置状态时，其容量自然损耗的现象称为自放电[5]。完全消除自放电是不可能的。一般情况下，维护良好、充足电的蓄电池在20℃～30℃的环境中开始搁置28天，其容量损失超过20%，称为自放电过大。以下几种情况会造成自放电故障：①电解液不纯，杂质与极板之间以及沉附于极板上的不同杂质之间形成电位差，通过电解液产生局部放电，新蓄电池添加的电解液应是使用纯净的蓄电池专用硫酸和蒸馏水按要求配制成的，蓄电池的加液孔必须完好无损，加液孔盖上的通气孔应保持通畅，保证充放时产生的氢气、氧气能及时逸出；②蓄电池长期存放，硫酸下沉，使极板上、下部产生电位差引起自放电，对闲置待用的蓄电池，应定期补充充电；③蓄电池溢出的电解液堆积在电池盖的表面，使正、负极柱连通，应经常检查蓄电池盖是否清洁，有无积垢或电解液，确保蓄电池盖清洁；④蓄电池过热，蓄电池离热源过近，处于高温环境下工作，使负极海锦状铅溶解加快，析氢时增加，负极板自放电加剧，因此蓄电池离热源过近应有隔热措施。

    排除的方法为：如果因其电解液混入金属杂质，可将其正常放完电后，倒出电解液，用蒸馏水反复清洗干净，再加入新电解液；在充电的同时，用蒸馏水调电解液密度至1.26g/cm3,充足后将密度调至规定值。自放电较为严重时，应将电池完全放电，倒出电解液，取出极板组，抽出隔板，用蒸馏水进行清洗，清除极板和隔板之间的杂质，加入纯净的电解液重新充电后使用。如果只有少数单格自放电，可分解后更换隔板以及清除槽底沉淀物。

    3 外部故障

    常见汽车蓄电池的外部故障见表1[6] 。

    表1  常见汽车蓄电池的外部故障

    4.3蓄电池电解液密度的检查

    蓄电池要经常检查电解液的密度，一般汽车蓄电池每行驶（6000-7500）km , 应检查电解液的相对密度。检查电解液密度用吸式密度计检测(图4)。                 

    由于充放电过程中，电解液密度随之变化，因此通过测量电解液密度可判断蓄电池充放电程度。12V蓄电池充电程度与电解液相对密度见表2。也可以通过测量电解液密度来判断蓄电池故障（见表4）。

    表2   蓄电池的充电程度与电解液相对密度

    4.4蓄电池放电程度的检测

    蓄电池的放电程度用高率放电计检测，对于技术状态良好的蓄电池，当以启动电流或规定的放电电流连续放电15s时，测量电压应不低于规定值。也可以测量电压判断蓄电池故障[6] ，见表3。

    表3    测量电压判断和处理蓄电池故障

    国标规定[7]将充电的新蓄电池在电解液温度为25 5℃条件下，以20h率的放电电流连续放电至单格电池平均电压降到1.75V时,输出的电量为额定容量。实际测量蓄电池按额定条件放电至终止电压，超过20小时为合格。放电时间小于20h,则其容量低于额定容量，为不合格产品。也可以通过容量测量法来判断和处理蓄电池故障[6]，见表4。

    表4  测量电解液密度、容量判断和处理蓄电池故障 

    汽车用铅蓄电池的技术性能和使用寿命不仅取决于其本身的结构和质量，而且还与使用时维护的好坏有关。总之，要延长蓄电池寿命，必须做到以下几点。①在使用汽车蓄电池时，检查蓄电池在车上安装是否牢靠，导线接头与电桩的连接是否紧固。用户要经常观察蓄电池外壳表面有无电解液漏出，经常清除蓄电池盖上的灰尘和污垢，保持蓄电池外表面的清洁干燥。擦去电池顶上的电液,疏通加液孔盖上的气孔，清除包桩和导线接头上氧化物。②定期检查和调整电解液的相对密度及液面高度，液面不足时，应补加蒸馏水。③经常保持汽车充电系统的正常工作，若发现发电机和调节器出现故障应予以及时排除。正确起动发动机。定期补充充电。④新蓄电池使用之前，需要合理选择电解液相对密度，根据不同使用条件进行选择，寒冷地区使用相对密度较高的电解液。⑤经常检查电气系统的绝缘性，排除漏电和短接。⑥定期检查端电压，应经常保持蓄电池充足电的状态，检查蓄电池放电程度，超过规定时立即充电。⑦ 防止冬季因充电不足而造成电解液结冰，防止大电流过充电、过放电，防止夏季过充电。总之，在车辆使用过程中，对蓄电池的要求较高，必须定期强制维护，维修时必须严格遵守工艺规范。

    参考文献

    [1] 朱松然.蓄电池手册[M].天津：天津大学出版社，1998，41.

    [2] 福州铅酸蓄电池去硫化仪获国家专利.http://www.ybzhan.cn/News/Detail/4586.html.

    [3] 汽车起动用铅酸蓄电池维护保养及故障判定知识. http://www.zldy.com.cn/china/ news_show.asp?id=148.

    [4] 陈红雨，熊正林，李中奇.先进铅酸蓄电池制造工艺[M].北京：化学工业出版社，2010，318-324.

    [5] 伊晓波.铅酸蓄电池制造与过程控制[M].北京：机械工业出版社,2004，334.

    [6] 杨忠敏，肖永清.车用蓄电池的使用维护与检修[J].客车技术与研究.2004,26(2): 35～37.

    [7] 国家技术监督局. GB5008-1991，启动用铅酸蓄电池技术条件[S].北京：中国标准出版社，1991.■