铅酸蓄电池的原理以及爆炸原因分析

由于人们在蓄电池的使用中并不十分了解，所以在蓄电池使用中多多少少会出现一些错误。

产品概述

铅酸蓄电池（VRLA）是一种电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池。铅酸电池荷电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；放电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。一个单格铅酸电池的标称电压是2.0V,能放电到1.5V,能充电到2.4V；在应用中，经常用6个单格铅酸电池串联起来组成标称是12V的铅酸电池，还有24V、36V、48V等。

VRLA电池是这样设计的：在电池中，一部分数量的电解液被吸收在极片和隔板中，以此增加负极吸氧能力，阻止电解液损耗，使电池能够实现密封。

VRLA电池结构

Parts组件材料作用

正极正极为铅-锑-钙合金栏板，内含氧化铅为活性物质保证足够的容量长时间使用中保持蓄电池容量，减小自放电

负极负极为铅-锑-钙合金栏板，内含海绵状纤维活性物质保证足够的容量长时间使用中保持蓄电池容量，减小自放电

隔板先进的多微孔AGM隔板保持电解液，防止正极与负极短路。防止正负极短路保持电解液防止活性物质从电极表面脱落

电解液在电池的电化学反应中，硫酸作为电解液传导离子使电子能在电池正负极活性物质间转移

外壳和盖子在没有特别说明下，外壳和盖子为ABS树脂提供电池正负极组合栏板放置的空间

安全阀材质为具有优质耐酸和抗老化的合成橡胶。电池内压高于正常压力时释放气体，保持压力正常阻止氧气进入

端子根据电池的不同，正负极端子可为连接片、棒状、螺柱或引出线。密封端子有助于大电流放电和长的使用寿命

电极中的电化学反应

阀控铅酸电池的电化学反应式如下所示。充电是将外部直流电源连在蓄电池上进行充电，使电能转化成化学能储存起来。放电是电能从电池中释放出来去驱动外部设备。

当VRLA蓄电池充电将达到顶点时，充电电流只被用来分解电解液中的水，此时，电池正极产生氧气，负极产生氢气，气体会从蓄电池中溢出，造成电解液减少，需不定时加水。

另一方面，充电末期或过充条件下，充电能量被用来分解水，正极产生的氧气与负极的海绵状铅反应，使负极的一部分处于未充满状态，抑制负极氢气的产生。

新旧电池串联使用

新蓄电池由于化学反应物质较多，端电压较高，内阻较小，而旧蓄电池端电压较低，内阻较大，一般12V新蓄电池内阻为0.015-0.018欧姆，旧蓄电池的内阻却多在0.085欧姆以上，如果将新旧蓄电池串联使用，那么在充电状态下，旧蓄电池两端的充电电压将高于新蓄电池两端的充电电压，结果造成新蓄电池尚未充满，而旧蓄电池早已经过高，而在放电状态下，由于新蓄电池的容量比旧的蓄电池容量大，结果造成旧蓄电池过量放电，甚至引起旧蓄电池反极，蓄电池鼓胀造成副作用。它会损耗新蓄电池的电能，同时也会造成电器内部的电压不稳，也存在着旧蓄电池使用过度所带来的危险。

引起爆炸的三种原因：

蓄电池内压过高引起蓄电池壳爆炸

由铅酸蓄电池工作原理，人们知道在蓄电池充电过程中，尤其是充电末期由于过充电，水分解为氢气和氧气，短路、严重硫化以及充电时电解液温度急剧上升，都会使水分大量蒸发，这时若加液孔盖的通气孔堵塞，由于气体太多来不及溢出，蓄电池内部的压力将升得很高，先引起蓄电池槽变形，当内压达到一定压力会从蓄电池槽盖结合处或其他薄弱处爆裂，这是一种物理过程。当蓄电池内部压力高于0.25MPa时蓄电池发生爆裂，爆裂位置位于槽盖热风结合处或应力集中的边角处。

氢气遇明火形成的蓄电池爆炸

氢气和氧气混合气体的爆炸极限为氢气占混合气体体积的4%-96%,氢气和空气的混合气体的爆炸极限为氢气占混合气体体积的4%-74%。如果过充电量的80%用于电解水，蓄电池内部的氢气含量大于爆炸范围之内，当蓄电池中或空气中的含氢量累积至爆炸极限时，遇到明火就会形成爆炸，这是一种化学反应。研究发现蓄电池的爆炸属于支链爆炸反应。此类爆炸太多发生在过充电情况下，如果蓄电池内部极柱、穿壁焊等处存在虚焊点，蓄电池的爆炸几率较高。一个合格的蓄电池在正常的使用条件下不会发生自发热爆炸反应。当蓄电池充电电压汽油车高于14.4V,柴油车高于28.8V，在火种同时存在的条件下，可能发生爆炸现象。通过对蓄电池爆炸的车辆检查，发现大部分电压调节器存在缺陷，蓄电池处于严重的过充电状态。

排气孔堵塞形成爆炸

由于蓄电池排气孔堵塞，蓄电池先爆裂，爆裂引起蓄电池震动，极柱接线不牢产生火花，从而形成爆炸。