Основные неисправности свинцовых кислотных аккумуляторов.

Коррозия решеток положительных пластин, идущая вследствие термодинамической неустойчивости свинца при высоких анодных потенциалах (при перезарядах). Выделяющийся на PbO₂ кислород входит в виде сверхстехиометрических атомов в кристаллическую решетку PbO₂ и может окислить оголившиеся участки решетки. Защита от коррозии проводится легированием сплава Pb-Sb, из которого отливают решетки пластин, добавками серебра (до 3%), мышьяка (0,1 – 0,3%), кальция, таллия и др. Добавки модифицируют структуру металла, делают ее более мелкозернистой, так что продукты коррозии полностью экранируют межкристаллитное пространство от коррозионно-активных веществ, предохраняя металл от дальнейшей коррозии.

Деформация решеток положительных пластин, происходящая вследствие разбухания и сжатия активных масс при циклировании, предотвращается плотной сборкой блока пластин, выбором соответствующей, более жесткой конструкции решеток овального сечения, введением в сплав добавок серебра.

Оплывание положительной активной массы (отрыв мельчайших – до 0,1 мкм – частиц активной массы и оседание ее на дне сосуда в так называемом шламовом пространстве), которое зависит от структуры активной массы и уменьшается при низких плотностях тока разряда, при повышении температуры и понижении концентрации H₂SO₄. Оплывание резко увеличивается (происходит «вынос активной массы») при попадании в активную массу положительной пластины даже следов BaSO₄. В силу изоморфности кристаллов PbSO₄ и BaSO₄ при разряде PbO₂ на центрах кристаллизации – вкраплениях BaSO₄ – растут «друзы» кристаллов сульфата свинца. Кристаллы оксида свинца опадают на дно аккумулятора и не участвуют в последующем токообразующем процессе.

Оплывание положительной активной массы предотвращают разделением линий производства положительных и отрицательных пластин (во избежание попадания в массу расширителя BaSO₄), плотной сборкой блока пластин, а также введением в электролит добавок сернокислого гидроксиламина (до 1%) либо NH₄VO₃ или (NH₄)₂Cr₂O₇ в концентрациях ~ 0,03 моль/л.

Вредная сульфатация отрицательных пластин проявляющаяся в том, что аккумулятор «не держит емкость» при разряде (рис. 5.2, кривая 2), а при заряде (кривая 1 там же) газовыделение на электроде (плато на зарядной кривой) наблюдается уже при напряжении 2,3 – 2,4 В. Отрицательные пластины покрываются при этом сплошным твердым слоем PbSO₄, белесого цвета. След от проведения по такой пластине неметаллическим предметов «аморфен», не имеет металлического блеска

Рис. 5.2 Зарядно-разрядные кривые для отрицательных пластин кислотных свинцовых аккумуляторов

Причиной вредной сульфатации свинцовых пластин считают их поляризацию вследствие адсорбции поверхностно-активных загрязнений при длительном стоянии незаряженного аккумулятора. Вредной сульфатации способствуют также неполная формировка пластин, систематические недозаряды аккумулятора, повышенный саморазряд. Лечение засульфатированных пластин заключается в длительных, многократно повторяющихся зарядах малыми токами в разбавленной серной кислоте.

Короткие замыкания положительных и отрицательных пластин, предотвращающиеся применением мелкопористой сепарации, примерно на 0,5 см выступающей за края пластин (иногда применяется конвертирование пластин), а также созданием на дне аккумуляторных емкостей шламового пространства (в стартерных аккумуляторах пластины устанавливают на призмы дна сосуда).

Саморазряд свинцовых кислотных аккумуляторов достигает 30% в месяц и происходит вследствие самопроизвольно идущих при стоянии аккумулятора химических реакций

Pb + H₂SO₄ → PbSO₄ + H₂ (5.г)

2Pb + 2H₂SO₄ + O₂ → 2PbSO₄ + 2H₂O (5.д)

и в меньшей степени:

2PbO₂ + 2H₂SO₄ → 2PbSO₄ + 2H₂O + O₂ (5.е)

Саморазряд увеличивается в присутствии добавок (Ag, Sb), снижающих перенапряжение выделения газов на электродах. Поэтому легирование решеток пластин серебром используют при производстве стартерных (работающих в режиме подзаряда) аккумулятора. Способствуют саморазряду возникновение в аккумуляторах коротких замыканий, присутствие в электролите легко восстанавливающихся и окисляющихся ионов, например Fe³⁺/Fe²⁺ (поэтому недопустимо использование для добавки электролита недистиллированной воды).

Хранение аккумуляторов и уход за ними должны проводиться с учетом необходимости предотвращения заболеваний аккумуляторов и повышения их саморазряда. Хранение загерметизированных новых сухих аккумуляторов не должно превышать 3 года, а залитых электролитом – 0,5 года при 5 – 30С. Необходимо следить за чистотой контактов и вентильных отверстий в пробках банок стартерных и тяговых аккумуляторов, чтобы обеспечить свободное газовыделение при саморазряде и при заряде ХИТ. Залитые кислотой аккумуляторы необходимо заряжать ежемесячно, систематически проверять уровень электролита и плотность кислоты в каждой банке аккумуляторной батареи. При снижении уровня электролита, который должен быть на 115 – 120 мм выше верхнего края пластины, в аккумулятор доливают нужное количество дистил­лированной воды (либо при необходимости раствора серной кислоты “чда” или “для аккумуляторов” требуемой плотности). При эксплуатации батарей с последовательным соединением аккумуляторов необходимо систематически проверять напряжение на каждой банке, используя для этого нагрузочную вилку. Это вызвано тем, что при неисправности пластин аккумулятора и резком снижении напряжения на таком отстающем аккумуляторе может произойти переполюсовка его пластин за счет “навязывания” им соответствующих потенциалов от соседних аккумуляторов (рис. 5.3).

Рис. 5.3 Переполюсовка пластин свинцового аккумулятора