Modos de fallo de las baterías de plomo-ácido

Debido a las diferencias en los tipos de placas, las condiciones de fabricación y los métodos de uso, las causas de fallo de las baterías varían. En resumen, el fallo de las baterías de plomo-ácido se produce en las siguientes situaciones:

↘ Variante de corrosión de placa positiva

Hay tres tipos de aleaciones que se utilizan actualmente en la producción: aleaciones tradicionales de plomo-antimonio, con un contenido de antimonio del 4% al 7% en masa; aleaciones de antimonio bajo o ultrabajo, con un contenido de antimonio del 2% en masa o menos del 1% en masa Fracción, que contiene estaño, cobre, cadmio, azufre y otros agentes cristalinos modificados; serie plomo-calcio, en realidad aleación cuaternaria de plomo-calcio-estaño-aluminio, el contenido de calcio es de 0,06% a 0,1% fracción en masa. Las rejillas positivas fundidas a partir de las aleaciones anteriores se oxidarán en sulfato de plomo y dióxido de plomo durante el proceso de carga de la batería, lo que eventualmente conducirá a la pérdida de la función de soporte de sustancias activas y la falla de la batería; o debido a la formación de una capa de corrosión de dióxido de plomo, conducir a dióxido de plomo. La aleación produce tensión, lo que hace que la rejilla crezca y se deforme. Cuando la deformación supera el 4%, toda la placa se destruirá y el material activo se caerá debido al mal contacto con la rejilla o a un cortocircuito en la barra colectora.

↘ El material activo de la placa positiva se desprende y se ablanda.

Además del desprendimiento del material activo causado por el crecimiento de la rejilla, con la carga y descarga repetidas, la unión entre las partículas de dióxido de plomo también se relaja, se ablanda y se desprende de la rejilla. Diversos factores, como la fabricación de la rejilla, la estanqueidad del conjunto y las condiciones de carga y descarga, influyen en el ablandamiento y el desprendimiento del material activo de la placa positiva.

↘ Sulfatación irreversible

Cuando la batería se descarga excesivamente y se almacena descargada durante un tiempo prolongado, su electrodo negativo forma un cristal grueso de sulfato de plomo que dificulta la carga. Este fenómeno se denomina sulfatación irreversible. Una sulfatación leve e irreversible puede recuperarse con algunos métodos. En casos graves, el electrodo falla y no se puede cargar.

↘ Pérdida prematura de capacidad

Cuando la aleación de la rejilla es de bajo antimonio o de plomo-calcio, la capacidad cae repentinamente en la etapa inicial de uso de la batería (aproximadamente 20 ciclos), lo que hace que la batería sea ineficaz.

↘ Grave acumulación de antimonio en sustancias activas

El antimonio de la rejilla positiva se transfiere parcialmente a la superficie del material activo de la placa negativa mediante el ciclo. Dado que el sobrepotencial de reducción de H+ en el antimonio es aproximadamente 200 mV menor que en el plomo, la tensión de carga disminuye cuando se acumula antimonio, y gran parte de la corriente se utiliza para la descomposición del agua, lo que impide que la batería se cargue correctamente.

Se analizó el contenido de antimonio del material activo del electrodo negativo de una batería de plomo-ácido con una tensión de carga de tan solo 2,30 V, y se observó que el contenido de antimonio en la capa superficial del material activo del electrodo negativo alcanzaba entre el 0,12 % y el 0,19 % de fracción másica. Algunas baterías, como las de submarinos, tienen ciertas restricciones en cuanto a la evolución de hidrógeno. Se analizó el material activo del electrodo negativo de la batería con una evolución de hidrógeno superior a la estándar, y el contenido promedio de antimonio alcanzó el 0,4 % de fracción másica.

↘ Fallo térmico

Para baterías de bajo mantenimiento, el voltaje de carga no debe exceder los 2,4 V de una sola celda. En condiciones de uso reales, como en automóviles, el regulador de voltaje puede estar fuera de control, el voltaje y la corriente de carga son demasiado altos, y el calor generado aumenta la temperatura del electrolito de la batería, lo que resulta en una disminución de la resistencia interna de la batería; aumento de la corriente de carga. El aumento de temperatura de la batería y el exceso de corriente se refuerzan mutuamente, lo cual es finalmente incontrolable y provoca deformaciones, grietas y fallas en la batería. Si bien el embalamiento térmico no es un modo de falla frecuente en las baterías de plomo-ácido, no es infrecuente. Al usarlas, preste atención al fenómeno de que un voltaje de carga demasiado alto pueda calentar la batería.

↘ Corrosión de la barra colectora negativa

En circunstancias normales, no hay problemas de corrosión en la rejilla negativa ni en la barra colectora, pero en la batería sellada regulada por válvula, cuando se establece el ciclo de oxígeno, el espacio superior de la batería se llena básicamente de oxígeno, y la barra colectora actúa prácticamente como el electrolito del diafragma. Las lengüetas ascienden hasta la barra colectora. La aleación de la barra colectora se oxidará, formando sulfato de plomo. Si la aleación del electrodo de la barra colectora no se selecciona correctamente, se formarán inclusiones de escoria y huecos en la barra, y la corrosión se profundizará a lo largo de estos huecos, provocando la separación de las pestañas de la barra colectora y la falla de la placa negativa.

↘ La perforación del diafragma provoca un cortocircuito

Las variedades individuales de diafragmas, como los diafragmas de PP (polipropileno), tienen tamaños de poro grandes y el fusible de PP se moverá durante el uso, lo que dará como resultado poros grandes y el material activo puede pasar a través de los poros grandes durante la carga y descarga, lo que provocará microcortocircuitos y la batería fallará.

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