2.2　铅酸蓄电池

2.2.1　铅酸蓄电池的使用与维护

2.2.1.1　铅酸蓄电池的种类

以酸性水溶液为电解质的蓄电池称为酸蓄电池。因为酸蓄电池的电极是以铅及其氧化物为材料，所以又称为铅酸蓄电池。

铅酸蓄电池按照其工作环境可分为移动式和固定式，汽车上应用的铅酸蓄电池均为移动式；根据结构和原理不同又分为多种，常见的有干荷电式蓄电池、湿荷电式蓄电池、阀控式蓄电池、免维护蓄电池、胶体型蓄电池及水平板式蓄电池等。

牵引用铅酸蓄电池的性能和启动用铅酸蓄电池的要求是不同的，它既要求有瞬时大电流放电的能力，又要求有持续大电流放电的能力。牵引用铅酸蓄电池有以下几个特点。

①单格电压高。电动汽车用铅酸蓄电池的单格额定电压可达2.0V，开路电压为2.1V，工作电压为1.8～2.0V。

②比功率与功率密度大，内阻小，长时间可输出大电流。

③性能可靠，充放电可逆性好。

④循环次数多，寿命长。

⑤结构简单，价格低廉。

2.2.1.2　铅酸蓄电池的结构

铅酸蓄电池由正极板、负极板、隔板、电池盖、电解液、加液孔盖和电池外壳组成，如图2-2所示。正、负极板浸入稀硫酸电解液中形成单格电池。每个单格电池的标称电压为2V，所以6格串联起来电压为12V。

（1）极板　极板是电池的基本部件，它的作用是接收充入的电能和向外释放电能。

极板由栅架与活性物质组成，分为正极板和负极板。正极板上的活性物质是棕红色的二氧化铅（PbO₂），负极板上的活性物质为青灰色的海绵状纯铅（Pb）。如图2-3所示为蓄电池的极板结构。

蓄电池的极板栅架如图2-4所示，通常由铅锑合金铸成，其作用是固结活性物质。为了减小蓄电池的内阻，改善蓄电池的启动性能，有些铅酸蓄电池使用了放射型栅架结构。

将正、负极板各一片浸入电解液中，可以获得2V左右的电动势。为了增大蓄电池的容量，常将多片正、负极板分别并联，组成极板组，如图2-5所示。

在每个单格电池中，正极板的片数要比负极板少一片，这样每片正极板均处于两片负极板之间，可以使得正极板两侧放电均匀，避免因放电不均匀造成极板拱曲。

（2）隔板　隔板放置在正、负极板之间，以避免其接触而短路。

隔板的材料包括木质、微孔橡胶、微孔塑料、玻璃纤维纸浆、玻璃纤维丝绵及袋式隔板等。

隔板一面平整，一面有沟槽，沟槽应面对着正极板而且与底部垂直，以便充放电时电解液能通过沟槽及时供给正极板，当正极板上的活性物质二氧化铅脱落时能快速通过沟槽沉入容器底部。

（3）电解液　电解液是蓄电池内部发生化学反应的主要物质，它由纯净硫酸与蒸馏水按一定比例配制而成，也叫稀硫酸。蓄电池的电解液密度通常为1.24～1.30g/cm³。电解液的密度对蓄电池的工作有重要影响，密度大，能够减少结冰的危险并提高蓄电池的容量，但密度过大，则黏度变大，反而降低蓄电池的容量，缩短使用寿命。使用时，电解液的密度需根据地区、气候条件和制造厂家的要求而定。

（4）外壳　外壳用于盛装极板组和电解液。材料分为硬橡胶、聚丙烯塑料两种。

蓄电池每组极板所产生的电动势大约为2V，要想获得更高的电动势，一般要使多组极板串联起来。所以，在制造蓄电池外壳时，将一个电池外壳内分成数个单格，每个单格的底部制有凸筋，用来搁置极板组。凸筋之间的空隙能够积存极板的脱落物质，防止正、负极板短路。蓄电池外壳的结构如图2-6所示。

蓄电池各单格电池之间采用铅质连接条串联起来，包括传统跨越式连接、内部穿壁式连接、外露式连接三种方式，如图2-7所示。

目前，蓄电池通常采用内部穿壁式或跨越式连接方式。内部穿壁式连接方式是在相邻单格电池之间的间壁上打孔使连接条穿过，将两个单格电池的极板组极柱连接在一起。跨越式连接在相邻单格电池之间的间壁上边留有豁口，连接条通过豁口跨越间壁将两个单格电池的极板组极柱连接，所有连接条都布置在整体盖的下面。

加液孔用于向蓄电池单格内加注电解液或蒸馏水，加液孔盖上有通气小孔以确保蓄电池内部压力与大气的压力平衡。

2.2.1.3　铅酸蓄电池的型号

电动汽车使用的蓄电池通常为牵引铅酸蓄电池，型号为××V-××A·h。例如24V-360A·h，前面部分表示铅酸蓄电池的标称直流电压，后面部分表示铅酸蓄电池的标称容量。

2.2.1.4　铅酸蓄电池的工作原理

蓄电池中发生的化学反应是可逆的。铅酸蓄电池正极板上的活性物质为二氧化铅（PbO₂），负极板上是海绵状的纯铅（Pb），电解液是硫酸水溶液（H₂SO₄）。当蓄电池与负载接通放电时，正极板上的二氧化铅和负极板上的铅均将转变成硫酸铅（PbSO₄），电解液中的硫酸浓度降低，密度下降。当蓄电池接通直流电源进行充电时，正、负极板上的硫酸铅又将恢复成原来的二氧化铅与纯铅，电解液中的硫酸浓度增加，密度增大。

（1）蓄电池的放电过程　将蓄电池的化学能转换成电能的过程称为放电过程。放电前，正极板上的二氧化铅电离成为正四价铅离子（Pb⁴⁺）和负二价氧离子（O^2-），铅离子附着在正极板上，氧离子进入电解液中，使得正极板具有2.0V的正电位。负极板上的纯铅电离为正二价铅离子（Pb²⁺）与两个电子（2e），铅离子进入电解液中，电子留在负极板上，使负极板具有-0.1V的负电位。这样正、负极板之间就有了电位差，这个电位差是2.1V。

放电时，在2.1V电位差作用下，电流从正极流出，经过负载流回负极，如图2-8（a）所示。

理论上，放电过程将进行到负极板上的活性物质全部转变为硫酸铅为止。但实际上，因为电解液不能渗透到活性物质最内层，所以所谓完全放电的蓄电池事实上只有20％～30％的活性物质转变为硫酸铅。要提高活性物质的利用率，就必须增大活性物质和电解液之间的反应面积。目前常采用薄型极板及增大活性物质孔率的措施来达到目的。

（2）蓄电池的充电过程　将电能转换成蓄电池化学能的过程称为充电过程。充电时，蓄电池接直流电源，如图2-8（c）所示，在电场力作用下，电流由蓄电池正极流入，负极流出。

在负极板处有少量的PbSO₄进入电解液中，离解为Pb²⁺与。Pb²⁺在电源的作用下获得两个电子成为金属Pb，沉附在极板上。而则与电解液中的H⁺结合，生成硫酸。

在正极板处也有少量PbSO₄进入电解液中，离解为Pb²⁺与，Pb²⁺在电源作用下失去两个电子变为Pb⁴⁺，它又和电解液中水离解出来的OH-结合，生成Pb（OH）₄，Pb（OH）₄又分解为PbO₂与H₂O，而又与电解液中的H⁺结合生成硫酸。

由此可见，在充电过程中，正、负极板上的PbSO₄将慢慢恢复为PbO₂和Pb，电解液中硫酸成分逐渐增多，水慢慢减少。

2.2.1.5　铅酸蓄电池的充电

（1）充电方法　蓄电池的充电方法可分为定流充电、定压充电及脉冲快速充电。

①定流充电　充电过程中，使充电电流保持恒定的充电方法，称为定流充电。定流充电具有以下特点。

a.充电过程中，充电电流恒定，但充电电压是变化的。充电过程中，蓄电池的端电压不断升高，为确保充电电流的恒定，充电电源电压或调节负载应随时变化。

b.充电电流的大小可根据充电类型和蓄电池的容量确定。

c.不同端电压的蓄电池可以串联充电。

d.充电时间长。

②定压充电　充电过程中，加在蓄电池两端的电压保持不变的充电方法，称为定压充电。定压充电具有以下特点。

a.充电过程中，充电电压保持不变。充电开始时，充电电流较大，随着蓄电池电动势的不断升高，充电电流逐渐减弱，直至为零。

b.通常单格电池的充电电压选择2.5V。如果充电电压选择过低，则蓄电池会出现充电不足的现象；如果充电电压选择过高，则蓄电池充足电后还会继续充电，此时的充电则为过充电。

③脉冲快速充电　脉冲快速充电也称为分段充电，必须用脉冲快速充电机充电，其充电电流波形如图2-9所示。

脉冲快速充电的过程是，先用0.8～1倍额定容量的大电流进行恒流充电，使蓄电池在短时间内充到额定容量的50％～60％，当单格电池电压升至2.4V且开始冒气泡时，由充电机的控制电路自动控制，开始脉冲快速充电，首先停止充电25ms（称为“前停充”），然后放电或反向充电，使得蓄电池反向通过一个较大的脉冲电流（脉冲深度通常为充电电流的1.5～3倍，脉冲宽度为150～1000ms），再停止充电40ms（称为“后停充”），随后的过程为正脉冲充电→前停充→负脉冲瞬间放电→后停充→正脉冲充电……依次循环进行，直到充足电。

脉冲快速充电具有以下特点。

a.充电速度快、充电时间短（一次初充电仅需5h）。

b.可以增加蓄电池的容量（充电过程中，化学反应充分而且加深了化学反应的深度，并可使极板去硫化明显，所以蓄电池的容量增加）。

c.去硫化效果好。

d.充电过程中产生大量气泡，对活性物质的冲刷力较大，易使活性物质脱落，蓄电池的使用寿命下降。

（2）充电种类

①初充电　新蓄电池或修复后的蓄电池（更换极板）在使用前的首次充电称为初充电。

第一阶段的充电电流约为蓄电池容量的1/15，充电到电解液中有气泡析出，单格端电压达到2.4V；第二阶段的充电电流约为蓄电池容量的1/30。

注意：充电过程中应经常测量电解液的密度和温度。若电解液的温度超过40℃，则应将电流减小；若温度继续上升至45℃，则应停止充电，适当采取冷却措施以降低电解液的温度。

充电接近终了时，若电解液的密度不符合规定，应用蒸馏水或密度为1.40g/cm³的电解液调整，调整后再充电2h。

当蓄电池电解液产生大量气泡，呈沸腾状态，蓄电池电解液的密度和单格端电压达到规定值，且连续3h不变时，表示已充足了电。

②补充充电　蓄电池在使用过程中，如果符合下列条件应进行补充充电。

a.电动机运转无力、灯光比平时暗淡。

b.电解液的密度下降到1.15g/cm³以下。

c.单格电池的电压下降到1.75V以下。

d.储存不用近1个月的蓄电池。

第一阶段的充电电流大约为蓄电池额定容量的1/10；第二阶段的充电电流大约为蓄电池额定容量的1/20。

当电解液呈沸腾状态，电解液密度和蓄电池端电压达到规定值，且连续3h不变时，表示已充足电。

2.2.1.6　其他类型的铅酸蓄电池

（1）干荷电式蓄电池　干荷电式蓄电池是指极板组在干燥状态下仍然能长期保存自身电荷的蓄电池。这种蓄电池的负极板的活性物质是在铅中配有一定比例的抗氧化剂，如松香、羊毛脂、油酸、有机聚合物和脂肪酸等。经深化处理后，使得活性物质形成较深层的海绵状结构，再经防氧化浸渍处理，极板表面附着了一层极薄的保护膜，提高了抗氧化性能，最后经由惰性气体或真空干燥处理。经过这样的处理后，负极板上的海绵状纯铅在空气中长期以干态存在而不氧化，在反应中获得的大量负电荷不至于消失。

（2）湿荷电式蓄电池　湿荷电式蓄电池和普通蓄电池所不同的是它采用极板群组化成，化成后将极板浸入密度为1.35g/cm³（15℃）、内含0.5％（质量分数）硫酸钠的稀硫酸溶液中浸渍。硫酸钠在负极板活性物质表面起抗氧化作用，经过离心沥酸后，不经干燥即进行组装密封。

湿荷电式蓄电池极板和隔板仍带有部分电解液，蓄电池内是湿润的，因此叫作湿荷电式蓄电池。

（3）免维护型蓄电池　免维护型蓄电池是指在使用寿命期限内，除要保持表面清洁外，不需其他维护的蓄电池。这和它自身的结构特点密切相关。

①免维护型蓄电池采用低锑合金或铅钙合金做极板栅架　由于栅架含锑少或不含锑，提高了氢在蓄电池负极、氧在正极析出的低电位，从而有效地保留了蓄电池中的水分，也有效地减少了蓄电池的自放电，这使得蓄电池在使用过程中不需要补加蒸馏水。

②采用密封式隔板　这样就可有效地防止正极板上活性物质的脱落，延长蓄电池的使用寿命。

③采用内装式密度计　从密度计指示器指示的不同颜色，可以判断蓄电池的存电状态和液面高度。

④采用安全通气装置（阀控制装置）　这可避免蓄电池内部的硫酸气与外部的火花直接接触，防止爆炸。另外，通气塞处还安装有催化剂钯，可把氢气和氧气催化合成水，重新流回到蓄电池中，从而保证了水分。

⑤连接条采用穿壁式连接　这种连接方式可以减小蓄电池的内阻，提高蓄电池的容量。

车用阀控铅酸蓄电池如图2-10所示。

（4）胶体型蓄电池　胶体型蓄电池是指其电解液是由稀硫酸钠溶液与硅酸溶液混合成胶状物质的蓄电池。这种蓄电池由于其电解液的流动性不强，因此在储存、保管、运输及使用过程中都比较安全，但其容量与普通蓄电池相比有所降低。

（5）水平式蓄电池与双极式蓄电池　所谓“水平式蓄电池”就是极板水平安置的电池，其结构如图2-11中的（a）和（b）所示。

所谓“双极式蓄电池”是将原蓄电池的隔板去掉，正、负极板合一，一面涂正极板活性物质，另一面涂负极板活性物质，如图2-11（c）所示。据报道，英国一家公司用钛化合物作为电极制成的铅酸蓄电池比能量达到60W·h/kg，几乎接近镍氢电池和锂电池的比能量。若在技术上有突破的话，价格低廉的铅酸蓄电池会大力推动电动汽车的推广和普及。

2.2.1.7　铅酸蓄电池的维护

延长蓄电池寿命的方法如下。

（1）每天都充电，勤充电　每次使用以后，无论蓄电池的电量是否放完，均要进行充电。即便对电动汽车行驶里程要求不高，充1次电可以使用2～3天，但还是建议每天都充电，这样使得蓄电池处于浅循环状态，蓄电池的寿命就会延长。

多数充电机在指示灯变灯指示充满电以后，蓄电池充入电量可能是97％～99％。虽然只欠充电1％～3％的电量，对续驶能力的影响几乎可以忽略，但是也会形成欠充电积累。因此蓄电池充满电变灯以后还应尽量继续进行浮充电，这样对抑制蓄电池硫化有好处。

电动汽车蓄电池放电以后即开始硫化过程，从12h开始，就出现了明显的硫化。若及时充电，可以清除不严重的硫化。若不及时充电，这些硫化结晶将要聚积而逐步形成粗大的结晶，通常的充电机对这些粗大的结晶是无能为力的，会逐渐造成蓄电池容量下降，缩短蓄电池的使用寿命。因此，除了每天充电以外，还要注意蓄电池电量耗尽后要尽早充电，尽量使蓄电池电量处于饱满状态。

（2）防止过放电　蓄电池放电到终止电压后，继续放电称为过放电。蓄电池电量一旦用完以后，严禁再用。尽管蓄电池放完电以后，电压会慢慢恢复，能够再放电（使用），但这时候使用蓄电池对蓄电池的寿命影响极大。其原因在于，蓄电池放完电后可以供反应的物质已经消耗殆尽，此时若继续放电，是在使用不能使用的反应物质，它们一旦使用就无法恢复原来的性状。因此，过放电会严重损害蓄电池，对蓄电池的电气性能和循环寿命极为不利。蓄电池放电到终止电压时，内阻较大，电解液浓度非常稀薄，尤其是极板孔内及表面几乎处于中性；过放电时内阻有发热倾向，体积膨胀，放电电流较大时，明显发热（甚至出现发热变形），这时硫酸铅浓度非常大，生成晶枝短路的可能性增大，况且这时硫酸铅会结晶成较大颗粒，即形成不可逆硫酸盐，将进一步加大内阻，充电恢复能力很差，甚至无法修复。蓄电池使用时应避免过放电，采取欠压保护是很有效的措施。

（3）防止过充电　过充电会加大蓄电池的水损失，加快极板腐蚀、活性物质软化，增加蓄电池变形的概率，应尽可能避免过充电的发生。选择充电器的参数要和蓄电池良好匹配，要充分了解蓄电池在高温季节的运行状况以及整个使用寿命期间的变化情况。使用时不得将蓄电池置于过热环境中，尤其是充电时应远离热源。蓄电池受热后要采取降温措施，等到蓄电池温度恢复正常时方可进行充电。蓄电池的安装位置应尽量确保良好的散热，发现过热时应停止充电，对充电器和蓄电池进行检查。蓄电池放电深度较浅时或是环境温度偏高时应缩短充电时间。在夏季充电时最好找低温环境；反之，冬季最好找高温环境，充电的环境温度最好接近25℃。

（4）防止大电流放电　大电流放电对蓄电池损害很大。若电动汽车严重超载或电动机电流过大，会造成蓄电池过放电。

（5）防止大电流充电　蓄电池的充电电流有一定的要求，应当按照说明书的要求使用合适的充电机。

（6）防止短路　蓄电池在短路状态时，其短路电流可以达数百安培。短路还会产生大量热量，在薄弱环节发热量更大，会使连接处熔断，发生短路现象。蓄电池局部可能产生易爆气体，在连接处熔断时会产生火花，引起蓄电池爆炸。若蓄电池短路时间较短或电流不是非常大，可能不会引起连接处熔断，但短路仍会有过热现象，损坏蓄电池连接导线，使其留下隐患。所以，蓄电池绝对不能有短路产生，在安装或使用时应格外小心，所用工具应采取绝缘措施，连线时应先将蓄电池以外的电器连好，经检查无短路后，再连接蓄电池，布线要规范，绝缘需良好，而且不要使用过细的连接导线。

（7）防止连接松动和不牢　如果接触不牢程度较轻时，会发生导电不良，使其线路接触部位发热，线路损耗较大，输出电压降低，影响电动机功率，使行驶里程减少或不能正常行驶。若接线端子接触不牢，端子就会大量发热，影响端子和密封胶的结合，时间一长就会发生漏液“爬酸”现象。如果在行驶过程或充电过程中出现接触不牢，可能会产生断路，断路时会产生强烈的火花，可能点燃蓄电池内部的可爆气体，尤其是刚充好电的蓄电池，由于这时蓄电池内可爆气体较多，且蓄电池电量足，断路时火花较强烈，爆炸的可能性相当大。

（8）防止亏电存放　蓄电池放电后应及时充电，不能在没电状态下长时间放置，否则蓄电池极板就会发生硫化。蓄电池在电量不足的情况下放置，会生成硫酸盐，其原因是蓄电池在电量不足的情况下，内部液体的密度提高，溶解度降低，就会有硫酸盐析出导致硫化。

蓄电池若长期不使用，要充足电后存放，并且每隔1个月进行1次补充充电。

（9）不要随便更换充电机，保护好充电机　各个电动汽车制造商的充电机通常都有个性化需求，在没有把握的时候不要随意更换充电机。若续驶里程要求比较长，为了异地充电而必须配备多个充电机，则白天补充充电用的充电机采用其他充电机，而晚上采用原配的充电机。

电动汽车通常在使用说明书上面都有关于保护充电机的说明。充电机要防止发生振动和颠簸，此外需注意充电的时候要保持充电机的通风，否则不仅影响充电机的寿命，还可能发生热漂移而影响充电状态，这样均会对蓄电池形成损伤。因此，保护好充电机也是非常重要的。

2.2.2　铅酸蓄电池的检测

（1）外观检测

①蓄电池外观正常，无变形、破损、裂纹及碰伤等机械损伤。

②蓄电池表面干净，无电解液渗漏。

③蓄电池端子位置正常，方向一致，无锈蚀。

④蓄电池正负极标志清晰，极性正确。

⑤印刷商标、出厂日期位置正确，不得歪斜，字迹清晰。

（2）检测开路电压　用万用表直流电压挡先测量总电压，然后测量单个蓄电池电压。整组蓄电池中各单体电池的开路电压差不得大于50mV，单个蓄电池开路电压为10.5～13V，超过此电压值表示蓄电池存在故障。若发现单个电池电压不正常，再检查单格电压是否正常。测量单个蓄电池电压的方法如图2-12所示。

（3）检查电池带载电压　用蓄电池容量检测表测量单个蓄电池带载电压，若低于红色刻度，表明蓄电池有故障。

（4）检测放电容量　将蓄电池用充电器充电至红灯点亮后，再按标准电流使用蓄电池常量放电仪进行常量检测，应符合国家标准2小时率放电的要求。

2.2.3　铅酸蓄电池的故障诊断

2.2.3.1　蓄电池热失控

蓄电池在充电或运行过程中，若温度升高，而充电电压未做降低调整，将产生大量气体。在电解液流动的蓄电池中，生成的气体通过安全阀排出蓄电池，可以将大部分热量散发到蓄电池外，但排气将增加水的损失，冲击正极板活性物质，以及增加正极板栅架的腐蚀速度。在缺少电解液的蓄电池中，一般内部的温度要比流动电解液的蓄电池温度高，而散热较为困难。因为内部气体复合产生热量，在本已发热的蓄电池中聚集，若产生的热量大于散出的热量，将导致热失控。已经处于热失控状态的蓄电池几乎无法恢复到原有状态，严重时还会引起蓄电池变形。

2.2.3.2　蓄电池漏液

（1）常见的漏液现象

①上盖的阀帽渗酸漏液。

②极柱渗酸漏液，出现爬酸。

③外壳破裂漏液。

④其他部位出现渗酸漏液。

（2）检查维修　先进行外观检查，找出渗酸漏液部位。若上盖阀帽渗酸漏液，重新将阀帽封好。若极柱渗酸漏液，可将酸液擦净，再用AB胶封好。若外壳破裂渗酸漏液，可用塑料焊枪焊好。维修完毕后，检查蓄电池内的电解液，若缺液，需补充电解液。

2.2.3.3　蓄电池充不进电

（1）故障现象　蓄电池充电10h，仍充不进电。

（2）检查维修

①首先检查充电插头与插座是否损坏，是否连接可靠。

②检查充电机有无损坏，充电参数是否符合要求。36V充电机的额定电压是42V；48V充电机的额定电压是56V；60V充电机的额定电压是72V。检测充电机的输出电压如图2-13所示。

③查看蓄电池内部是否有干涸现象，若缺液需补充电解液。

④最后检查蓄电池极板是否存在不可逆硫酸盐化。极板的不可逆硫酸盐化，可以通过充放电测量其端电压的变化进行判定。在充电时，蓄电池的电压上升非常快，某些单格电压非常高，超出正常值很多；放电时电压下降非常快，蓄电池不存电或存电很少。出现上述情况，可判断电池出现不可逆硫酸盐化。若蓄电池硫化，可用蓄电池修复仪修复。

2.2.3.4　蓄电池自放电

（1）故障现象　蓄电池充足电后，储存1个月，电能容量大约损失一半，这种现象说明蓄电池自放电严重。蓄电池的自放电是指蓄电池在不使用的情况下，电量逐渐下降的现象。通常认为每天消耗本身电量的1％～2％是正常的，如果超过此数值，为不正常放电。

（2）故障原因

①隔板破裂，造成局部短路放电。

②极板活性物质脱落，使得极板短路造成放电。

③极板材料或电解液中有杂质，使得蓄电池放电。

④蓄电池盖上有电解液或水，使正、负极形成通路而放电。

⑤蓄电池长期存放，电解液中硫酸下沉，使得上部密度小，下部密度大，引起自行放电。

（3）预防措施

①加强保养，保持蓄电池上盖清洁。

②确保电解液有较高的纯度，在配制电解液、添加蒸馏水时，都应严防杂质进入。

③蓄电池在存放过程中需经常充电，使蓄电池电量保持充足，电解液密度保持均匀，并使液面不会下降。

④冲洗蓄电池外表时需预防污水从加液口盖或通气孔处进入蓄电池内部。

⑤隔板、极板损坏时应及时修复或更换。

⑥若电解液发黑，在更换电解液时，一定要将蓄电池内的残液清除干净。

2.2.3.5　蓄电池内部短路

（1）故障现象

①大电流放电时，蓄电池端电压快速下降到零。

②充电末期冒气少或无气泡。

③充电时电解液温度上升快，密度上升慢，甚至不上升。

④开路电压低，闭路电压（放电）迅速达到终止电压。

⑤自放电严重。

⑥开路时电解液密度很低，在低温环境中电解液会出现结冰现象。

⑦充电时电压上升很慢，而且始终保持低值（有时降为零）。

⑧充电时电解液温度上升很慢或几乎无变化。

（2）故障原因

①隔板位置发生变化使正负极板相连。

②正极板活性物质脱落，由于脱落的活性物质沉积过多，致使正负极下部边缘或侧面边缘与沉积物相互接触而造成正负极板相连。

③焊接电极时形成的“铅流”未除尽，或是装配时有“铅豆”在正负极板间存在，在充放电过程中损坏隔板造成正负极板相连。

④导电物体落入蓄电池内部，使蓄电池短路。

（3）故障维修　若蓄电池发生短路现象，通常做报废处理，需更换新蓄电池。有条件的可以打开蓄电池外壳进行开盖维修。

2.2.3.6　蓄电池断格

（1）故障现象　电动汽车在行驶途中，若某个蓄电池断格，会造成全车无电，这时应首先检查断格的蓄电池。

（2）故障检测　通常12V蓄电池是由6个单格电池串联组成的，而每个单格电池的电压为2V。若出现蓄电池断格，就会减少串联的电池数量，造成电池电压达不到12V标称值。检测的方法非常简单，用万用表电压挡测量，标称电压不够就是断格了。故障原因可能是蓄电池内部连接过桥断了，质量不好的蓄电池因为振动等原因，过桥虚焊从而造成断开。

（3）故障维修　若蓄电池发生断格现象，通常做报废处理，需更换新蓄电池。有条件的可以打开蓄电池外壳进行开盖维修。维修时，需倒出电解液，用钢锯条锯断断格的连接板，将封口沥青清理干净，找到断格的过桥，重新进行焊接。若断格的是某个单格电池，可用灯泡放电法进行检测，将12V汽车灯泡夹在单格电池上放电，用万用表测量单格电池的电压。若电压下降过快，可能是单格断路，应更换断路的单格电池。方法是用尖嘴钳抽出断路的单格电池，如果极板无松散、膨胀、腐烂、脱落、硫化等现象，冲洗晾干后可继续使用，否则应更新。准备好正负极板、隔板等维修材料，通常维修一个单格电池需材料费50元左右。用乙炔、氧气焊接极板组。装配极板组时，将焊接时熔落在极板缝隙中的碎铅与毛刺清除干净。正负极板交错套好，隔板有槽的一面对向正极板，按照先中间、后两侧的顺序将隔板插入正负极板之间。隔板装入后，上缘需顶住焊铅，下端和两侧与极板平齐。组装时，按照电池串联的规律把极板组分别装入单格内，正极柱应位于面对厂牌标志的右下方。蓄电池盖需高于壳上沿3mm。打开相邻两单格的加液口，将正负极柱套上连接极，并连接起来。将沥青加热至沸腾，均匀地浇满上盖周围的沟槽，其高度应和壳边平齐。最后，将配置好的电解液加入单格内，静置2～4h后进行充放电循环，即可使用。

2.2.3.7　蓄电池组不均衡

（1）故障现象　蓄电池在使用8～10个月后，若电量下降很快，可能是某个蓄电池有故障，造成蓄电池组“不均衡”所致。

（2）故障原因　串联蓄电池组的均衡性是一个世界性的难题，因此蓄电池在出厂时要配组出厂。即使这样，在使用过程中总会有“落后”蓄电池存在。

蓄电池组出现“不均衡”的原因较多，有生产原因，也有原材料的原因和使用原因等。

（3）故障维修　首先用万用表和蓄电池容量表检测蓄电池，找到“落后”的单个蓄电池，再对其进行处理。若是蓄电池断格、短路，做报废处理。若是蓄电池容量不平均，需用蓄电池修复仪对其进行一般性的维护充电，然后按照2小时率将蓄电池进行放电检测，12V蓄电池2小时率放电电压与容量的关系见表2-2。在放电过程中不断测量蓄电池的电压，将放电容量不足的“落后”蓄电池选出来用蓄电池修复仪修复，并且将修复后的蓄电池进行重新配组。

2.2.3.8　蓄电池电解液缺液

（1）故障现象　蓄电池电解液缺液会产生充不进电、蓄电池充电时发热、充电机不变换绿灯等现象。

（2）故障原因

①蓄电池故障引起蓄电池缺液　蓄电池在正常充电的情况下根本不用考虑为其补充电解液，当蓄电池内部存在故障时，会引起蓄电池缺液。当蓄电池充电到最后时开始有气泡冒出，这是电解液中的水被电解的缘故，若长期过充电，会造成蓄电池缺液。此外，蓄电池的极板毛刺或蓄电池泥沉淀等造成蓄电池极板短路，以及所使用的蓄电池容量比整车所要求的蓄电池容量偏小，蓄电池的极板硫化，这些均会使蓄电池充电时过早出现气泡现象，加速蓄电池液的烧干，使蓄电池缺液。

②充电器故障引起蓄电池缺液　当充电器发生故障，使输出电压高出其设计规定电压时，在蓄电池充电完毕后，这一高电压仍然会对蓄电池产生一个较大的充电电流。此时的电能几乎全部浪费在水电解上。若过充电电流引起电解液沸腾，产生大量酸雾，就会加快蓄电池液的烧干，使蓄电池缺液。

（3）故障维修

①用万用表和蓄电池容量表检查蓄电池的电压及容量，若蓄电池的电压及容量不正常，需补加电解液并用蓄电池修复仪修复。

②用万用表的电压挡检查充电器输出电压高于额定值（36V充电机的额定电压为42V；48V充电机的额定电压为56V；60V充电机的额定电压为72V）时，需更换或维修充电器。

2.2.3.9　蓄电池电解液发黑

（1）故障现象　蓄电池修复充电时，打开蓄电池上盖，当充电至电解液产生气泡时，电解液呈现黑色。

（2）故障原因　蓄电池正极板活性物质膨胀脱落，使电解液发黑。

（3）故障维修　若是轻度发黑，可在蓄电池修复时将发黑的电解液吸出，加入新的电解液，反复几次。如果电解液发黑严重，表明蓄电池正极板活性物质脱落严重，极板已经软化，蓄电池修好的可能不大，应做报废处理。

2.2.3.10　蓄电池变形鼓包

（1）故障现象　蓄电池变形鼓包是指蓄电池组中有一个蓄电池变形鼓包或一组蓄电池均变形鼓包。

（2）故障原因

①蓄电池内部因缺少电解液或过充电造成温度过高时，会引起塑料外壳变软，极板变形鼓包。

②蓄电池内部有较大压力。

（3）预防措施

①防止蓄电池温度高于80℃　也就是说，蓄电池温度低于80℃，蓄电池就不会鼓包。若蓄电池已经热失控，可以采用较小的充电电流，使蓄电池发热量和蓄电池散热量持平。若仍采用充电电流过大的普通3段式充电器，温度80℃以上就会产生变形鼓包。

②防止蓄电池失水　首先不使用劣质充电器，而且要对充电器进行严格测试，达到与蓄电池的最佳配合，不得使用不合格充电器。另外还要定期复查充电器，若能使用高性能的脉冲充电器也是有效办法。

③定期对蓄电池补水　注意禁止补充含有杂质的水。建议使用纯净的去离子水。市面上的补充液应使用密度为1.03g/cm³的无色补充液，红色的补充液绝不能使用。

④不要对蓄电池过充电　有些用户有个错误概念，蓄电池充电时间越长，容量就越大。有些用户忘记拔下充电器，这样就会使蓄电池过充电而变形鼓包。

（4）故障维修　若整组蓄电池变形鼓包，则是充电器质量有问题或用户过充电造成的；若单个蓄电池变形鼓包，则是蓄电池组容量不均衡或单个蓄电池有故障。当蓄电池组中有一个蓄电池电压低，而且充电时永远无法充到13V以上，可以确定是蓄电池单格短路。蓄电池组中若有一个单格电池短路，其他单格电池就会全部过充电，不管充电器是否正常，永远不会转换绿灯。

充电器出现故障要及时维修或更换。若是单个蓄电池有故障，可以更换。若蓄电池容量不均衡，可以对蓄电池进行修复，并重新配组。

2.2.3.11　蓄电池极板硫化

（1）故障现象　原来充1次电电动汽车可以行驶100km，后来只能行驶50km，再后来能行驶20km，最后连10km也行驶不了，只能报废。

（2）硫化特征　蓄电池极板硫化是指蓄电池负极板上产生一层导电不良、白色坚硬的硫酸铅结晶，充电时这些结晶又很难还原为活性物质，这种现象称为硫酸盐化，简称“硫化”。上述现象一般发生在负极，被称为不可逆硫酸盐化。蓄电池极板发生硫化后，主要有以下特征。

①蓄电池容量降低，表现为充电时间缩短又很快将电放完。

②电解液密度低于正常值。

③开始充电和充电完毕时，蓄电池端电压过高。

④充电时过早产生气泡或开始充电就产生气泡。

⑤充电时，电解液温度升高较快。

（3）故障原因　蓄电池极板发生不可逆硫化现象，其原因为在极板上产生了白色硫酸铅结晶，使极板的有效面积越来越小，从而使得蓄电池容量越来越小。铅酸蓄电池极板产生硫酸铅结晶的原因包括多方面，最常见的原因是蓄电池长期放置不用。此外，电动汽车严重过放电，会使铅酸蓄电池极板大面积产生硫酸铅结晶而导致蓄电池报废，解剖这些全密封的铅酸蓄电池，可看到白色硫酸铅结晶已将两个极板紧紧地黏合在一起，拉都拉不开。

蓄电池硫化的原因主要有下列几点。

①新蓄电池初始充电不足。

②蓄电池已放电或半放电状态放置时间过久，自放电率高。

③蓄电池长期充电不足，长时间处于欠充电状态。

④蓄电池常常过量放电。

⑤电解液干涸或加入的电解液密度过高。

⑥电解液液面过低，导致极板上部露出液面。

⑦蓄电池放电后未对其进行充电。

⑧放电电流过大。

⑨电解液不纯。

（4）故障维修　蓄电池产生不可逆硫酸盐化时，应及时发现故障并查找原因，尽早采取有效措施进行排除。目前大多采用蓄电池修复仪进行脉冲修复除硫的方法排除故障。

2.2.4　铅酸蓄电池的修复

（1）修复前的检测

①蓄电池外面无变形、漏液、发热、极柱损坏等现象。

②电解液无明显浑浊或发黑等不良现象。

③用万用表和蓄电池容量表分别测量蓄电池电压及容量，检查蓄电池内部无短路、断格。

④所修复的蓄电池使用时间通常在2～3年。

⑤蓄电池的端电压不能低于标称值。

（2）修复方法

①打开安全阀（图2-14），检查蓄电池电解液是否发黑。

②加入电解液。用吸管将蓄电池高效修复剂由排气孔注入，如图2-15所示。对于10A·h的蓄电池，每个小孔加入5mL高效修复剂。若蓄电池电解液不足，应加入补充电解液，所加液体应恰好覆盖极板2mm，即液面要在最低液面和最高液面之间。

③初始容量检测。将加好电解液的蓄电池立即接入修复仪放电柜进行放电。当蓄电池放电到10.5V时做好放电时间（初始容量）记录，然后关闭报警开关，继续将蓄电池深放电至1～2V，注意深放电只可进行1次。

④修复蓄电池。将深放电结束的蓄电池和修复端子相连接，如图2-16所示，进行修复充电。

⑤再次放电检测。将充电结束的修复蓄电池和放电检测端相连接，如图2-17所示，每个蓄电池终止电压为10.5V，记录放电时间。

⑥再次修复充电。将放电、充电结束的蓄电池和修复端子相连接，再次修复充电。

（3）修复后封口和配组

①将修复好的蓄电池盖上安全阀，擦净蓄电池上盖。

②修复后的蓄电池放电时间达100min以上，表示被修蓄电池容量已达85％以上，可以交付使用。

③经过放电的蓄电池，根据开路电压及放电时间多少分别进行配组。将开路电压差在0.1V以内与放电时间差在5min以内的蓄电池配成一组使用，3个或4个蓄电池的容量差越小越好。

（4）修复注意事项

①蓄电池是否充满及修复时间的换算

a.蓄电池是否充满的测量。大容量蓄电池用密度计测量，密度一般在1.28g/cm³左右，越高越好。

b.修复时间按下式计算。

　　 （2-1） 　　

蓄电池修复电流与修复时间的关系见表2-3。

②进行蓄电池修复时的注意事项

a.在整个修复过程中蓄电池必须要保持在电解液充足的状态下，不能缺少电解液。充电过程中，如果有的加液孔中电解液变少了，要及时补充。

b.充电过程中会冒泡，属正常现象，但要注意不能让电解液溢出加液孔；若溢出，及时用吸管吸掉。

c.充电过程中，电解液可能出现发黑、浑浊现象，需及时用吸管吸掉，再补充上新的电解液。若黑色杂质较多，这样的蓄电池基本不能修好，只能报废。

d.充电过程中，蓄电池有温升，用手摸有温感，但不得烫手。

e.蓄电池电解液有腐蚀性，不得接触眼睛和身体各部位，并要远离小孩和家人。

f.应根据蓄电池标称容量选择合适的充/放电电流。

g.加水时必须要加补充液或纯水，不能用矿泉水或者开水，更不能用自来水。

③修复中的判别

a.修复中，应经常检查蓄电池壳体温度（可以用手触摸感觉），如局部温度高于其他部位温度时，或是某个单格电解液沸腾，析气严重，用手电筒一照即可看到白色气体冒出，说明此处极板有短路现象，这种蓄电池不能修复。

b.修复30min，测量蓄电池电压，还低于11V，可能是蓄电池内部断路，这种蓄电池应报废。

c.蓄电池局部发热严重，这可能是蓄电池单格内部发生短路，这样的蓄电池不能修复，需要开盖维修。

④蓄电池寿命终止的表现

a.蓄电池实际容量降低到额定容量的50％以下。

b.充电时蓄电池发热严重。

c.充电快（充电时间大为缩短）、放电快（自放电严重）。

d.各种性能大幅度下降，而且极其不稳定。例如充电发热、电池外壳变形，会产生短路、断路现象，甚至发生爆炸，更严重的是蓄电池长时间充电而充电机不变换灯，造成充电机烧毁或引起火灾等，需格外注意。

⑤确保修复效果

a.蓄电池本身的质量应该有保障，如极板及各种状态正常，蓄电池的初始检测放电时间应大于30min。

b.蓄电池维修仪器的修复作用和正确的维修方法。

c.蓄电池配组时的精细程度，特性完全一致是性能可靠的保证。