鉛蓄電池の故障原因は、加硫、水分の損失、熱暴走、活物質の脱落、プレートの軟化などさまざまです。次に、それらを1つずつ紹介して分析します。

1. 加硫

鉛蓄電池の充電と放電のプロセスは、電気化学反応のプロセスです。放電すると硫酸鉛が生成され、充電すると硫酸鉛が還元されて酸化鉛になります。この電気化学反応プロセスは、通常の状況下では周期的に可逆的ですが、硫酸鉛は結晶化しやすい塩です。バッテリー内の電解液中の硫酸鉛の濃度が高すぎるか、静的アイドル時間が長すぎると、これらの小さな結晶が周囲の硫酸鉛を引き付けて雪玉のような大きな不活性結晶を形成し、バッテリーを破壊します。もともと可逆的なサイクルであり、硫酸鉛を部分的に不可逆的にします。結晶化した硫酸鉛を充電すると、酸化鉛に還元できず、グリッドにも吸着し、その結果、グリッドの作業領域が減少し、鉛蓄電池は熱により水分を失い、鉛蓄電池の容量が減少します。この現象を加硫といいます。エイジングとも呼ばれます。加硫は、短絡、活物質の緩和と脱落、グリッドの変形と破壊などの「合併症」を引き起こすこともあります。

鉛蓄電池であれば使用中に加硫しますが、他の分野の鉛蓄電池は電動自転車に使用される鉛蓄電池よりも長寿命です。これは、電気自動車の鉛蓄電池の方が加硫作業環境が容易だからです。自動車の始動用バッテリーとは異なり、自動車用バッテリーは着火・放電後は常に浮遊状態にあり、放電により生成した硫酸鉛は速やかに酸化鉛に変化します。電気自動車が放電すると、同時に充電することができず、硫酸が発生します。大量の鉛が蓄積します。深く放電すると、この時点で硫酸鉛の濃度が高くなり、乗車後に電気自動車を充電するのが難しくなります。放電によって形成された硫酸鉛は充電できず、時間内に酸化鉛に変換され、結晶が形成されます。したがって、サイクル寿命は放電深度によって大きく異なります。放電深度が深いほどサイクル数が少なく、放電深度が浅いほどサイクル数が多くなります。テスト結果によると、放電深度とサイクル数は次の表に関連しています。

一部の鉛蓄電池は、70% の 1C 充電と 60% の 2C 放電を行います。これは、継続的な高電流サイクルが使用されているためです。これは、バッテリーが大きな硫酸鉛結晶を生成する条件を破壊するためです。加硫はバッテリーを損傷します。. 試験を途中で止めると、鉛蓄電池の加硫の問題が発生します。バッテリーの重量が重いため、一部のユーザーは、複数回使用して放電した後にバッテリーを充電することが多いため、鉛蓄電池は放電後に充電が間に合わず、鉛蓄電池の加硫はより深刻です。さらに、鉛蓄電池の硫酸の割合は比較的高く、これも鉛蓄電池の加硫における重要な要素です。鉛蓄電池の加硫は、酸素を循環させる負極板の能力を破壊し、水分の損失を加速させます。これにより、鉛蓄電池における硫酸の割合が高くなり、鉛蓄電池が加硫しやすくなる。したがって、鉛蓄電池の加硫の程度は異なる場合がありますが、鉛蓄電池の寿命への影響は一般的です。

2.水分の損失

密閉型鉛蓄電池の最も基本的な原理の 1 つは、正極板の酸素発生後、酸素の水素発生が直接負極板および負極板に還元されて水になることです。鉛蓄電池の技術指標を評価するパラメータを「封口反応効率」といいます。この現象を「酸素循環」と呼んでいます。このように、鉛蓄電池の水分損失は非常に少なく、水を一切加えない「メンテナンスフリー」を実現しています。しかし、密閉型鉛蓄電池のこの酸素サイクルは電動自転車では中断され、バッテリー内で大量の水分が失われます。

バッテリーが 8 時間以内に完全に充電されるようにするために、3 段階の定電圧電流制限充電では、たとえば、36 ボルトの充電器の定電圧は 44.4 ボルトで、3 つの単一充電器には 18 セルがあります。このように電池の正極板の酸素発生電圧2.35V、負極板の水素発生電圧2.42Vを大きく上回っています。充電時間の表示を減らすために、一部の充電器メーカーの製品は、定電圧からフロート充電に電流を増加させるため、充電表示が完全に充電された後、完全に充電されず、フロート電圧が増加して補います。 . このように、多くの充電器のフロート電圧は単セル電圧の 2.35V を超えています。フロート充電段階で大量の酸素が発生するようにします。鉛蓄電池の酸素サイクルは良くないため、フロート充電段階でも常に消耗しています。

36ボルトの鉛蓄電池のセットには3つの単セルがあり、各単セルには6つのセルがあり、各セルには15を超える正と負のグリッドプレートがあり、バッテリーのセットには少なくとも270のはんだ接合部があります. 仮想溶接の 1000 分の 1 は、必然的に不適格な 4 つのバッテリーのグループにつながります。また、鉛カルシウム板はカルシウムの析出により仮想溶接が非常に発生しやすいため、バッテリー メーカーは一般的に低アンチモン合金板を使用し、低アンチモン合金 バッテリーのガス発生電圧が低くなり、バッテリーのガス出力が大きくなり、水の損失がより深刻になります。

フローティング鉛蓄電池の硫酸の標準比率は、1.21 から 1.28 の間でなければなりません。ただし、電動自転車の大容量および大電流放電の要件を満たすために、バッテリー内の硫酸の割合は一般的に約 1.36 から 1.38 です。バッテリー内の硫酸の割合が比較的高いため、バッテリーの加硫は比較的深刻です。硫酸の比重の高いバッテリーの加硫は、バッテリーの放電から翌日の充電まで明らかです。このようにして、陰極板が酸素を循環させる能力はさらに低下する。バッテリーが水を失った後、主な損失は水であり、硫酸の組成が残ります。これは、硫酸の割合をさらに増やすことに相当します。これにより、鉛蓄電池の加硫が容易になります。したがって、鉛蓄電池の加硫は水分損失を悪化させ、水分損失は加硫を悪化させる。ユーザーにとっては「封印」が必要であり、さもなければ酸のオーバーフローは悲惨な結果を招きますが、電気自動車の分野で「メンテナンスフリー」の概念を過度に促進することは適切ではありません。

3. 熱暴走

鉛蓄電池が 70% まで充電されると、鉛蓄電池の分極電圧が比較的高くなり、充電の副反応が徐々に増加し始め、水の電気分解が始まります。充電セル電圧が 2.35V に達すると、正極板は酸素を発生し始め、2.42V に達すると、負極板は水素を発生し始めます。このとき、充電された電気エネルギーが化学エネルギーに変換され、電解水に変換されるエネルギーが増加します。充電中のガス発生の有無は充電電圧に依存し、ガス発生量はガス発生電圧到達後の充電電流に依存します。したがって、充電プロセス中、充電電圧が定電圧に入った後、電圧が最高値に近づき始め、充電電流も電流制限値を維持します。この時、ガスの発生は最大です。定電圧に入った後、充電電流は徐々に減少し、ガス発生も徐々に減少するはずです。充電自体は発熱反応です。一般的に、鉛蓄電池は熱設計により温度上昇を抑えることができます。鉛蓄電池の大量のガス発生後、酸素は負極板上で水に合成され、発熱量は充電時よりもはるかに大きくなります。密閉型鉛蓄電池は、負極板に良好な酸素循環能力があることを期待していますが、酸素循環により熱が発生します。したがって、酸素循環は諸刃の剣です。利点は、水分損失が減少することであり、

定電圧充電では、酸素サイクル電流も充電電流に関与するため、充電電流の減少速度が遅くなります。鉛蓄電池の熱により、充電電流の低下が遅くなるか、電流が増加することさえあります。バッテリーの加熱作用下では、電流が上昇すると充電電流が加熱を増加させます。このように、充電電流は常に電流制限値まで上昇します。バッテリーは高熱を発生し、バッテリーケースが熱軟化して変形するまで熱を蓄積します。バッテリーが熱変形すると、内部の空気圧が高くなるため、バッテリーが膨張します。これは、バッテリーを損傷するバッテリーの熱暴走です。鉛蓄電池がひどく膨張すると、酸漏れやガス漏れの問題も現れ、鉛蓄電池は急激に故障します。バッテリーの膨張を誘発する多くの理由があります。充電電圧が高く、ガス発生量が多いと熱暴走します。バッテリーのグループまたは単セルバッテリーが大幅に遅れており、充電の定電圧値が変わらない場合、他の単セルバッテリーの充電電圧も比較的高くなり、熱暴走の問題も発生します。バッテリーの熱暴走の可能性を減らすために、多くの充電器メーカーは定電圧値を 43 ボルトに下げますが、これは必然的に充電不足につながります。充電電圧が高く、ガス発生量が多いと熱暴走します。バッテリーのグループまたは単セルバッテリーが大幅に遅れており、充電の定電圧値が変わらない場合、他の単セルバッテリーの充電電圧も比較的高くなり、熱暴走の問題も発生します。バッテリーの熱暴走の可能性を減らすために、多くの充電器メーカーは定電圧値を 43 ボルトに下げますが、これは必然的に充電不足につながります。充電電圧が高く、ガス発生量が多いと熱暴走します。バッテリーのグループまたは単セルバッテリーが大幅に遅れており、充電の定電圧値が変わらない場合、他の単セルバッテリーの充電電圧も比較的高くなり、熱暴走の問題も発生します。バッテリーの熱暴走の可能性を減らすために、多くの充電器メーカーは定電圧値を 43 ボルトに下げますが、これは必然的に充電不足につながります。

鉛蓄電池の充電と加熱のもう 1 つの原因は、加硫です。加硫は電池の内部抵抗の増加に直接つながり、充電中に鉛蓄電池がさらに発熱し、その熱によって酸素循環電流が増加します。したがって、加硫が激しいバッテリーでは熱暴走の可能性が高くなります。非常に大きい。電動自転車の鉛蓄電池の故障モードの分析から、故障したバッテリーの 90% が深刻な水分損失を伴うことが証明されています。ゲル電池は通常の電池よりも水の損失が少ないため、通常の電池よりも寿命が長くなるはずです。ゲル電池の内部自己放電は、保管中の通常のバッテリーよりも大きくはありません。これは、保管後の容量低下の比較によって証明できます。鉛蓄電池の同じ内圧条件下では、ゲル電池のガス発生は通常の電池よりも少なくなります。そして、バルブが開くたびに、ガスが熱の一部を奪います。コロイド鉛蓄電池は通常の鉛蓄電池に比べて弁開度が小さく、水分の損失が少ない。. バッテリーの内部温度が上昇し、自己放電も大きくなり、発熱が大きくなります。そのため、夏季の周囲温度が高い条件下では、ガス発生量が減少するため、ガス発生量が最も近くなり、温度上昇も高くなります。このように、コロイド状鉛蓄電池が熱暴走に陥る確率ははるかに高くなります。ゲル電池のガス発生は、通常の電池よりも少ないです。そして、バルブが開くたびに、ガスが熱の一部を奪います。コロイド鉛蓄電池は通常の鉛蓄電池に比べて弁開度が小さく、水分の損失が少ない。. バッテリーの内部温度が上昇し、自己放電も大きくなり、発熱が大きくなります。そのため、夏季の周囲温度が高い条件下では、ガス発生量が減少するため、ガス発生量が最も近くなり、温度上昇も高くなります。このように、コロイド状鉛蓄電池が熱暴走に陥る確率ははるかに高くなります。ゲル電池のガス発生は、通常の電池よりも少ないです。そして、バルブが開くたびに、ガスが熱の一部を奪います。コロイド鉛蓄電池は通常の鉛蓄電池に比べて弁開度が小さく、水分の損失が少ない。. バッテリーの内部温度が上昇し、自己放電も大きくなり、発熱が大きくなります。そのため、夏季の周囲温度が高い条件下では、ガス発生量が減少するため、ガス発生量が最も近くなり、温度上昇も高くなります。このように、コロイド状鉛蓄電池が熱暴走に陥る確率ははるかに高くなります。コロイド鉛蓄電池は通常の鉛蓄電池に比べて弁開度が小さく、水分の損失が少ない。. バッテリーの内部温度が上昇し、自己放電も大きくなり、発熱が大きくなります。そのため、夏季の周囲温度が高い条件下では、ガス発生量が減少するため、ガス発生量が最も近くなり、温度上昇も高くなります。このように、コロイド状鉛蓄電池が熱暴走に陥る確率ははるかに高くなります。コロイド鉛蓄電池は通常の鉛蓄電池に比べて弁開度が小さく、水分の損失が少ない。. バッテリーの内部温度が上昇し、自己放電も大きくなり、発熱が大きくなります。そのため、夏季の周囲温度が高い条件下では、ガス発生量が減少するため、ガス発生量が最も近くなり、温度上昇も高くなります。このように、コロイド状鉛蓄電池が熱暴走に陥る確率ははるかに高くなります。ガス発生量が最も近く、温度上昇も高い。このように、コロイド状鉛蓄電池が熱暴走に陥る確率ははるかに高くなります。ガス発生量が最も近く、温度上昇も高い。このように、コロイド状鉛蓄電池が熱暴走に陥る確率ははるかに高くなります。

4.活物質が脱落し、プレートが柔らかくなる

鉛蓄電池の正極板活物質の有効成分は酸化鉛です。酸化鉛はα-PbO2とβ-PbO2に分けられます。その中でもα-PbO2は、物性が硬く、容量が比較的小さい。プレートエリアとサポートプレート; β-PbO2はα-PbO2からなる骨格にくっついており、その充電容量はα-PbO2よりもはるかに強力です。酸化鉛が放電された後、硫酸鉛が形成され、硫酸鉛は充電中に酸化鉛に還元されます。強酸性環境では、硫酸鉛はβ-PbO2しか生成できず、活性物質の脱落はα-PbO2の脱落です。活性物質の脱落には多くの理由があります。

1.鉛蓄電池プレートの活物質分布が不均一であるため、放電中に膨張張力が異なり、脱落します。

2. 鉛蓄電池が過放電および低電圧になると、β-PbO2 が大幅に減少し、α-PbO2 が放電反応に参加して硫酸鉛を生成します。

3. 極板上に成長する硫化物結晶の膨張張力も、活物質の脱落の原因となります。正極板が軟化すると、支持多孔質構造が破壊され、電池板の圧力によって正極板の細孔が圧縮され、反応に関与する実際の面積が減少し、鉛蓄電池の容量が減少します。このように過放電を防止し、硫化を抑制・解消することは、正極板の軟化を抑制する重要な対策です。放電するとき、それぞれの放電は多かれ少なかれ常に反応に関与するα-PbO2 を少し含んでいます。

したがって、通常使用される鉛蓄電池の場合、水の損失、加硫、または過放電がなければ、電池の寿命は正極板の軟化に依存します。電池容量は、活物質と使用率の影響を受けます。電気自動車の鉛蓄電池には特定の形状とサイズがあり、プレートの品質はある程度制限されています。活性物質の利用率を改善することによってのみ、容量を増やすことができます。鉛蓄電池の高容量化には、空隙率の増加、PbO2の含有量の増加、硫酸の割合を増加させる必要がありますが、これらの対策は正極板の軟化を促進し、寿命の低下を加速させます。鉛蓄電池、また、活物質は充電および放電プロセス中に膨張および収縮します（特に正極板です）。放電深度が深くなるほど、活物質の膨張および収縮が大きくなり、活物質の軟化が加速されます。したがって、初期容量が大きすぎると、鉛蓄電池の寿命に直接影響します。

5.短絡

鉛蓄電池の短絡とは、鉛蓄電池内の正と負のグループの接続を指します。鉛蓄電池の容量を増やすために、電気自動車の鉛蓄電池のプレートの数は、プレートの数を増やすことによって一般的に増加します。これにより、セパレーターは他のバッテリーのセパレーターよりも相対的に薄くなり、陰極板の硫酸鉛結晶が成長します。充電後、少量の硫酸鉛がセパレーターに残ります。セパレーターに残った硫酸鉛が鉛に還元され、蓄積しすぎると、鉛蓄電池に微小短絡が発生します。この現象は「鉛枝橋」と呼ばれています。. 微小短絡は軽度の単セル電圧ラグを生じ、深刻な場合は単セル短絡が発生します。

6. 均衡問題

多くの鉛蓄電池は、1 回のテストでより良い結果を得ることができます。ただし、直列接続された鉛蓄電池の場合、容量差や開回路電圧差などの元の構成エラーにより、充電中の高電圧のバッテリーが損傷します。水の損失が増加すると、低電圧のバッテリーは過充電になり、放電すると低電圧のバッテリーは過放電になり、鉛蓄電池の加硫が起こります。充電と放電のサイクルにより、鉛酸バッテリーの加硫モノマーはより簡単に加硫され、この差が拡大し、最終的にバッテリーパック全体の寿命に影響します。

7.充電できない

12V 鉛蓄電池の放電終了電圧は 10.5 ボルトです。強制的に終了電圧以下で放電すると、鉛蓄電池は再充電能力を失う可能性が高くなります。電気自動車のコントローラには保護装置があります。鉛蓄電池が終止電圧に達すると、保護装置が強制的に回路を遮断しますが、保護装置が上向きにドリフトしたり、停電後に電池電圧が上昇したりすると、保護装置が正しく判断できなくなります。

8. 鉛蓄電池の自己放電

満充電した鉛蓄電池を放置しておくと、徐々に力が抜けていく現象を自己放電といいます。自己放電は避けられず、通常の状況下では、毎日の放電率は 0.35% ~ 0.5% を超えてはなりません。鉛蓄電池の自己放電の主な原因: (1) 電極板または電解液に不純物があり、不純物と電極板または異なる不純物間に電位差が発生し、局部電池になります。となり、電解液を介して回路が形成され、局所電流が発生する。鉛蓄電池を放電します。(2) セパレーターが破損し、正極板と負極板が短絡した。(3) 鉛蓄電池シェルの表面には電解液または水があり、極間の導体となります。鉛蓄電池の放電を引き起こします。(4) 活物質が脱落しすぎて電池の底に堆積し、極板がショートして放電する。

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