矿用铅酸蓄电池常见故障分析与维护

薛慧珍

（中国煤炭科工集团太原研究院有限公司， 山西 太原 030006）

引言

随着矿用纯电动车辆生产使用规模的不断扩大和新型电池的不断涌现，铅酸电池检测设备实时性、多功能和智能化等方面的实际需要决定了今后电池管理单元的发展趋势，为了提高铅酸蓄电池的使用寿命，防止电池过充过放现象的发生，保障电池系统的可靠性，最大限度地发挥铅酸电池的特性，电池的日常维护显得尤为重要。

1 铅酸蓄电池概述

铅酸蓄电池通过极板上的活性物质（正极板二氧化铅，负极板纯铅）与电解液硫酸的电化学反应，建立电动势实现充电和放电。铅酸蓄电池具有内阻小、电压稳、结构简单、成本低的特点，能迅速提供大电流，同时铅酸蓄电池存在比能低，维护工作量大、使用寿命短等不足。电动车辆使用的动力铅酸蓄电池组主要包括一个装单电池的钢槽、一个电池组终端连接条、其他为确保电池牢固的必要保护部件，以及提供电力连接的必要部件。单电池是电池组的基本单元，在充电过程中，由充电柜提供的电能使电池组内发生电机械反应，这使活性物质恢复到充满电状态[1-2]。若想使矿用动力蓄电池组具有最佳的性能和使用寿命，应在每一班使用后进行充电或在电解液比重低于1.240就充电。并且在充电过程中，必须提供适当的通风，以确保充电快结束时产生的氢气能够散失掉，在正常操作时，单电池电解液的温度不超过110 ℉。

蓄电池组的使用期限是指在放电过程中能提供有用能量的时间段，通常用在电池组的安培小时容量下降到额定容量的80%之前所经历的时间或循环次来表示，为了获取最大的使用期限，建议每日（24 h）电池组只进行一个完整的操作循环或每年少于300次循环。矿井电动车辆所用电池组是循环使用的，对它们充电或放电。在大多数情形下，每班使用之后就充电，这样，在它们的使用期限内，循环很多次。几个循坏的不正确充电，对电池组的损害很小，但如果天天这样重复，电池组的使用期限将严重缩短。

2 铅酸蓄电池常见故障及解决方法

2.1 电池组过热

1）故障可能原因：充电时充电设备工作不正常；电池故障、性能不良、老化；电池组内部连接处阻值高；电解液液位低；车辆内充电的电池组室封闭或槽的封盖关闭；电池组充电时，电池组超过100 ℉；电池组的过度放电；轴承磨损，闸阻，或其他车辆问题导致电流过大，电池组过热。

2）解决方法：更换或修理充电柜的故障部件（定时器，电压敏感继电器，控制板等）；调整初始或终止充电率；更换或修理有问题的电池单体或电池组；检查过热的电线、电池、电池间连接条，充电插头等。修理或更换有故障的组件。放电时加到刚好覆盖隔板的护板；充电时打开电池组室，或在机组外充电并且打开槽的封盖；在充电前，将电池组冷却到90 ℉以下。

2.2 电池组不能完成整个工作班

1）故障可能原因：在投入运行前，电池组没有充满电；电池组中有性能不良的、泄露的或有故障的电池单体；电池组中有渣滓或短路；电池组老化且修理不合理；相对该工作，电池组容量太小；电力或机械存在问题。

2）解决方法：电池放电后及时充电；修理或更换电池或电池组；去除渣滓，处理短路；用相等或更高容量的电池组进行更换，且需定时或不定时替换；找到车辆故障并修理。

2.3 单体电池电压不相等

1）故障可能原因：电池中有渣滓；蓄电池供辅助设备用电；使用率低，电池组反应缓慢；电池或封盖泄露；电池有故障或性能不良；电池组老化；由于电池组翻倒造成一些电池酸液损失。

2）解决方法：清洗电池组；用减压电阻器代替分接头；将电池组深度放电并均衡充电；更换电瓶壳或封盖并调整比重；修理或更换有故障的电池单体；调整电解液比重。

3 蓄电池的日常维护

3.1 规范更换电池组中的电池

对于其基元取出过或更换了己损坏的电瓶壳的电池，应进行均衡充电，以及修理之后立即调整酸液，才能投入使用。在将电池放进电池组槽之前，应先确定与其连接的相邻电池正负极。一个电池的正极板侧必须串联连接到相邻电池的负极侧。

当问题已经纠正并且电池放回电池组的槽时，封盖必须重新与电瓶壳密封。除包含电瓶壳与封盖永久密封的电池外，将特殊沥青型密封复合剂加热直接熔化，温度不超过400 用冷复剂填充封盖唇边和电瓶壳壁面之间的大缝隙，然后分两步将热的复合剂倾倒入密封凹槽中。先将凹槽倒满并用火苗的软火提高粘合性，然后填满并再次用火如热，等复合剂冷却后修剪掉多余部分。密封后，用最大1.5psi 的压力测试电池10 s，并重新用焊接或烧接的方法将电池间的连接条安装到终端极柱上。推存使用小的热火，天然气与氧气或甲烷与氧气产生的标准的化学燃烧火苗，或成套的炭燃烧设备。

3.2 定期给电池组补水

电池中一定量的水损失是正常的，应该用“纯”自来水或蒸馏水补充，在一些地区，自来水可能合有化学物质或其它对电池组有害的杂质，建议电池更换水杂质的最大容许量（百万分之一）：固体总量为350 PPu；氯化物用CI 表示为25 PPM；硝酸盐用NO.表示为10 PPu；铁用Fe 表示为4 PPM。至少每周检查一次电解液的高度，如果需要，加入足够的水，使电解液升到适当的液位，但不要溢出。只有在放电时才能给电池组加水，并只加到覆盖带孔的塑料板，不要过高。经常足量加水，避免电解液液位降到穿孔隔板护板的下方。建立加水计划表，确保电池有足够的水。

3.3 定期清洗电池组

每月至少检查一次电池组以保证终端连接是牢固的，清除电池顶部的灰尘，脏物和累积的酸液。每周用清水冲洗，用小苏打和水的溶液（1 磅小苏打和1加仑水），中和电池和电池组端子上聚集的酸液，直到嘶嘶声停止。处理连接条下方的溶液，清除小苏打溶液和疏松脏物的所有痕迹，最后用低压软管中的清水向下冲洗电池组。在电池组的顶部被清洗或冲洗时，放气帽必须牢固。

3.4 定期将电池组深度放电并均衡充电

均衡充电—蓄电池组的均衡充电是一种加长时间的充电，其充电率通常为终止充电率或更低，以消除各单体电池在使用过程中产生的电压或比重的不等性，均衡充电包括一个常规充电和之后约4 h 的不高于终止充电率的充电，每周应对电池组进行至少一次均衡充电。

3.5 合理更换电瓶壳或封盖

密封复合剂和铅护套最常用的方法是，用沥青复台剂将封盖密封到橡胶或塑料的电瓶壳。铅护套作为插头模压进封盖中，并焊接或烧结到终瑞极柱以防止极柱周围的电解液泄漏。当替换封盖时，先用温热的油灰刀切开复合剂，在四周的每边从角到角，割开电瓶壳邻接处封盖，用一个柱修剪器剪断封盖以上伸出部分的极柱， 断开柱和铅衬间的结合物，将铅衬模置于极柱上并用锤头敲打。通过放气口插入一个挂钩将封盖掀掉，去除掉粘到电瓶壳壁上的密封复合剂，用浸有苏打溶液的布，中和这些表面以及所有终端极柱的上部，彻底干燥经中和的表面，最后安装一个新的封盖，重新烧结电池连接条，密封封盖与电瓶壳。

3.6 及时检查调整电解液的比重

充满电的电池运行时比重一般为1.275～1.295。一般情况下首先对电池或电池组均衡充电，以修正电解液比重。如均衡充电后电解液比重仍低于正常值，按下述方法进行调整：将电池组以终止充电率再次充电直到活跃放气以提供适当的混合；从读数低的电池中取出电解液直至液面达到隔板护板；在电池仍在放气时，缓慢加入比重为1.400 的硫酸；等待15～20 min 以待加人的酸充分混合，然后读取比重。如果仍低，重复此过程直至比重正常，作为一个指导值，取出1/4 的电解液并以1.400 的酸液替换，比重升高4 到5 点（0.004～0.005）。如果电池修正比重大于正常值，按下述步骤进行调整：当充电电池组正放气时，从电池中取出少量的电解液，并代之以合格的水；如果必要，每间隔20～30 min 重复一次，直到得到期望的读数。每1/4 的电解液被水取代，电池电解液的比重下降4 到5 点（0.004 到0.005）。

3.7 及时调整充电柜充电配置

根据电池组的容量及时调整充电柜配置（充电时间、充电容量、截止电压等），保证电池组适度充电。经常性地被过度充电的电池组需要更多的水，并且通常电池的温度比常规的要高，如果上述任一状况确属存在，应请向下调整充电率，使其处于正常终止充电率和正常终止充电率的一半之间。

3.8 保持记录的习惯

矿井动力铅酸蓄电池单体数量大，电池组的循环，维护和修理的记录对于一个电池组的有效维护是必不可少的。工作中需记录以下内容：建立一个电池组标识系统，给每一个电池组一个编号，建议使用多位数编号系统；每次充电前后，记录指示电池的比重，应从最接近电池组中心处选择指示电池，并用不同颜色的放气帽标识进行记录；当电池组比重读数的变化超过20 点（0.020），或均衡充电以后，充电电压变化大于0.15 V，记录下电池组累积的循环数，以及维护和修理信息；新电池第一年使用期内，读取并记录电池组中所有电池酸液的比重和开路电压。

4 结语

蓄电池是电驱车的唯一动力源，蓄电池的性能关系到整车的使用性能。实际使用过程中常见的故障，可以通过具体的方法得以解决，而规范、标准、定期地维护才是防止或降低故障发生，保证电池的高效使用的有效手段。