鉛酸蓄電池漏夜問題的技術改進

房月飛

【摘要】蓄電池漏液是蓄電池故障中比較常見的一種現(xiàn)象，蓄電池漏夜會降低蓄電池的使用壽命，而且從極柱漏出的酸液可以腐蝕蓄電池電纜正負極扎頭，長時間的這種故障可以給電器系統(tǒng)帶來嚴重的CCA（嚴重短路）風險和整車拋錨故障。這個故障是所有蓄電池廠家都面臨的一個售后市場比較棘手的問題。當然，通過對蓄電池本身結構和工藝的更新，可以有效的降低蓄電池漏液的風險，提高蓄電池的壽命。

【關鍵詞】端子爬酸 壓鑄 冷壓 螺紋行程

【中圖分類號】TP311 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）04-0010-01

正文：

1.電池在整車上的作用及工作原理

蓄電池是一種可逆直流電源，在汽車上與發(fā)電機并聯(lián)，它的主要作用是：

（1）發(fā)動機起動時，向起動機和點火系供電。

（2）發(fā)電機不發(fā)電，或電壓較低時，向用電設備供電。

（3）當發(fā)電機超載時，可以協(xié)助發(fā)電機向用電設備供電。

（4）當發(fā)電機的端電壓高于蓄電池的電動勢時，蓄電池會將一部分電能轉(zhuǎn)化為化學能儲藏起來，也就是我們所說的充電。另外，它還相當于一個較大的容器，具有穩(wěn)定電網(wǎng)電壓的作用。

2.鉛酸蓄電池漏液的幾種狀態(tài)及危害

鉛酸蓄電池漏液故障是蓄電池常見的一種故障模式。毛細現(xiàn)象是導致電池端子爬酸的主要原因。根據(jù)蓄電池的工作原理可以知道，發(fā)動機在運轉(zhuǎn)時，發(fā)電機會以一定的電壓給蓄電池充電。在整個充電過程中，蓄電池內(nèi)部發(fā)生化學反應，再加上整車上蓄電池周圍環(huán)境的因素，在蓄電池槽體內(nèi)部會產(chǎn)生一些氣體。比如，H2，O2和酸霧。正常情況下，H2和O2由于是小分子，在整車運動過程中大部門會通過蓄電池小蓋憎水的濾氣片排出，而蓄電池內(nèi)部的酸霧則會蓄電池殼體上有裂紋或殼體與端子接觸的部位，由于不同的物相界面間存在微小的縫隙，鉛與PP料的結合存在著這一問題，酸液會沿著這些微小的縫隙向外滲出。這就是因為毛細現(xiàn)象的存在導致了蓄電池的端子爬酸。

在鉛酸蓄電池的售后市場上，蓄電池漏液的方式主要有以下幾種：

（1）蓄電池正負極極柱爬酸：鉛圈與塑料接觸處

蓄電池極柱與外殼蓋之間的密封質(zhì)量也是影響蓄電池循環(huán)壽命的主要因素之一。極柱的密封結構有樹脂密封結構、樹脂兩次密封結構、機械壓縮式密封結構、HAGEN專利極柱密封結構。起動用蓄電池極柱密封普遍采用的方法是，先將熔融的PP料與鉛圈通過注塑工藝連接在一起，再將極柱同蓄電池蓋上的鉛圈焊接在一起。一般蓄電池使用一年以上就會有個別蓄電池端子外產(chǎn)生漏液，并且正極比負極嚴重，這是目前國內(nèi)生產(chǎn)的蓄電池普遍存在的問題。通過對端子漏液的蓄電池解剖發(fā)現(xiàn)，極柱端子已被腐蝕，硫酸沿著腐蝕通道在毛細現(xiàn)象作用下，滲到端子表面產(chǎn)生漏液。這種現(xiàn)象也叫爬酸或滲漏，端子腐蝕是在酸性條件下被氧氣氧化所致。

腐蝕產(chǎn)生的氧化鉛和硫酸鉛都是多孔狀的，硫酸在內(nèi)部氣壓和毛細現(xiàn)象的作用下，會沿著縫隙滲到外面而產(chǎn)生漏液。相對而言，當鉛圈與PP料結合正常時，由于毛細現(xiàn)象的作用，酸液會逐步腐蝕鉛圈，由于時間的推移，腐蝕現(xiàn)象一步步延伸，一步步加重，再加上蓄電池工作環(huán)境溫度可能達到70℃以上，鉛與塑料的膨脹系數(shù)并不相同，隨著時間的推移，端子與PP料間的縫隙越來越大，越來越深，直至滲出。這種腐蝕速度比較緩慢，因此要在使用較長一段時間后才產(chǎn)生漏液，同時正極腐蝕速度大于負極，因此正極漏液更嚴重。

由于焊接一般采用的是乙炔氧氣焊接，焊接時極柱表面會形成一層氧化鉛，氧化鉛很容易同硫酸反應，因而更加快了腐蝕速度，縮短了產(chǎn)生漏液時間。（端子焊接時產(chǎn)生的氧化鉛似乎不會跟端子爬酸有明顯關系。）

（2）蓄電池核電指示器（觀察孔）處的漏液：

蓄電池的核電指示器是用來觀察蓄電池的狀態(tài)的，正常情況下觀察孔顯示藍色說明蓄電池狀態(tài)良好；觀察孔顯示黑色說明電池需要充電；觀察孔顯示白色說明電池需要更換。由于核電指示器與蓄電池配合的不夠緊密，再加上殼體與指示器的熱膨脹狀況。經(jīng)常會有酸霧通過指示器與蓄電池之前的裝配間隙而發(fā)散出來形成一種白色的結晶體，從而容易造成指示器失靈，造成誤判。

（3）蓄電池槽體的漏液。大多數(shù)是因為槽體質(zhì)量和材料的原因，或者槽體受到震動或外部損壞產(chǎn)生裂紋等，在蓄電池充放電或整車運轉(zhuǎn)的時候造成電解液的滲漏。滲出的電解液可以腐蝕蓄電池支撐架并給周圍環(huán)境帶來影響。

3.蓄電池漏液的改進方案（1）端子的形成采用自動焊接設備，冷壓成型工藝。冷壓端子與壓鑄端子的對比

自動焊接設備可以保證焊接工藝的一致性，采用冷壓工藝可以有效的改善端子外表面的粗糙度，減少端子與PP料間的縫隙，從而使端子和蓋體進行良好的銜接。

（2）改進端子的結構設計，增大端子上的螺紋行程。端子和蓋體是兩種不同的材料，隨著時間和外界環(huán)境溫度的影響以及伸縮比的不同容易出現(xiàn)裂紋。由于毛細現(xiàn)象，端子爬酸難于根除，所以會導致極柱的腐蝕。增加端子的行程后，相當于增長了酸液的爬酸路徑，可以提高其壽命。

4.總結

端子爬酸是蓄電池常見的一種失效模式。此種問題不至直接導致蓄電池本身報廢，還會腐蝕連接線，長時間的這種故障甚至可以給電器系統(tǒng)帶來嚴重的短路風險和整車拋錨故障。為了使電池能夠使用的更加長久，汽車能夠正常運行，更為了保護客戶的生命和財產(chǎn)安全，我們需要采取各種方法，盡力減少這方面的問題。

對于起動型鉛酸蓄電池而言，毛細現(xiàn)象是導致端子爬酸的根源，由于不同材料結合在一起，無法避免兩者之間有小縫隙，所以無法保證端子與塑料的完美結合。但我們可以通過種種辦法改進，從而減少或減小縫隙。改進的思路主要有三種：1、改善端子：使用更光滑，行程更長的端子。2、改善塑料：選用與鉛結合較好的塑料，如：熱膨脹系數(shù)更加相近。3、改善端子與塑料的結合方式：如用特殊材料處理端子表面，使其跟塑料有更好的結合能力。

本文主要是根據(jù)第一種思路提出了解決辦法：使用冷壓端子來改善端子與塑料的結合，從而還減少縫隙，并通過增加爬酸行程的方式使酸需要消耗更長的時間才能從端子部滲出。這可以在蓄電池的使用期間有效地減少端子爬酸的可能性，從而達到改善蓄電池性能，減少汽車故障的目的。