堿性鋅錳電池使用過程中的常見問題分析

江榮松，彭 捷，蘇永華

(福建南平南孚電池有限公司，福建 南平 353000)

作為售后服務(wù)工程師，對電池質(zhì)量問題關(guān)注視野與工藝研發(fā)工程師有所不同，在日常處理市場用戶的抱怨與投訴中，我們將遇到的各式各類堿性鋅錳干電池(后面簡稱為電池)問題進行分析與梳理，將電池使用中經(jīng)常遇到的問題總結(jié)如下：

(1)電池自短路(無電);

(2)單節(jié)電池被短路;

(3)多節(jié)電池被短路;

(4)電池漏液;

(5)電池爆炸。

售后服務(wù)工程師服務(wù)的對象是客戶，經(jīng)常要奔波于各個城市事發(fā)地，所以實驗室雖然精準卻又笨重的檢測設(shè)備不適合攜帶，售后工程師身上經(jīng)常攜帶著的，是一臺萬用表、兩個負載電阻和自制的電流導(dǎo)入線。有了這些工具，可以測量電池的開路電壓、工作電壓、工作電流等。售后工程師隨身攜帶的測量工具參見圖1。

圖1 簡易測量工具

1 電池自短路(無電)

作為電池業(yè)內(nèi)人，常說的“自短路”，指的是電池的正極與負極直接發(fā)生接觸出現(xiàn)短路的現(xiàn)象。電池自短路是電池內(nèi)部質(zhì)量問題所致，對于消費者使用的直接體驗就是電池“沒電”了。自短路后的電池測試其開路電壓接近于零，可見電池電量已全部耗盡。

自短路是一種極端的現(xiàn)象，大多在電池陳化貯存后就能很快檢測出來并剔除，市場上一般很少發(fā)生。自短路后的電池除正極頭部有輕微鼓起外，其他位置外觀一般沒有變化，商標紙也沒有像急劇外短路產(chǎn)生高溫[1]發(fā)燙后的痕跡。用數(shù)字萬用表測量電池的電壓值為零或接近于零。

這都說明，電池電量已經(jīng)完全消耗完了。電池解剖分析，通常都能發(fā)現(xiàn)隔膜穿孔的痕跡，這通常是內(nèi)部材料雜質(zhì)反應(yīng)所致。除此外，造成自短路的原因還有可能是電池鋼殼或負極底鍍層脫落，甚至其他電池的鍍層脫落搭連到電池正負極交界處，以及密封圈斷裂等因素造成電池正負極直接內(nèi)部接觸導(dǎo)通。

避免電池自短路造成“沒電”問題發(fā)生，主要還是依靠生產(chǎn)廠家對原材料純度或生產(chǎn)工藝上加強質(zhì)量控制來實現(xiàn)。

2 單節(jié)電池被短路

前面我們所述電池自短路，是電池內(nèi)部出現(xiàn)短路的情形，而這里說的 “被短路”指的是電池正負極由于外面因素形成短路的情形。“自短路”一般電池未使用時就發(fā)生，而“被短路”則是電池在使用過程產(chǎn)生的。

單節(jié)電池被短路，指的是一組(2節(jié)以上)電池裝入電器具使用時，其中一節(jié)電池出現(xiàn)了外部短路，其他幾節(jié)電池正常。電池出現(xiàn)短路后，電流急劇增大，伴隨著的就是電池體會發(fā)燙，從電池外觀看，由于電池體發(fā)燙，商標紙因受熱接縫處會有灼燒后并收縮的痕跡，同時，電池的開路電壓也會低于其他幾節(jié)電池。

單節(jié)電池被短路，一種情況是，電池負極底[2]的商標紙破損，電器具電池艙彈簧片直接與電池正負極搭連造成這節(jié)短路；可能是電器具電池艙彈簧片由于設(shè)計或用戶自行改造的原因，刺破電池商標和絕緣材料頂進到電池負極底環(huán)形溝槽，造成電池短路。由于出現(xiàn)問題時，消費者習(xí)慣性第一判斷是電池質(zhì)量問題，通常他們從器具中取出電池，所以第一現(xiàn)場往往被壞，雖然單只電池被短路的原因比較簡單，但由于無法復(fù)原現(xiàn)場，甚至無法看到現(xiàn)場，僅從單只電池上很難和消費者解釋清楚。

除了單只被短路這節(jié)電池外，其他電池剩余的電壓會比較一致且比單短那節(jié)電池電壓高，單短電池商標由于大電流放電發(fā)燙商標有灼燒收縮的痕跡，其他電池外觀商標無此現(xiàn)象，這也是判定是單只被短路還是多只被短路的方法。

消費者安裝使用電池時，為避免出現(xiàn)單只被短路，首先不要破壞電池商標及負極底的絕緣墊片，其次不要自行焊接改造電器具電池艙的彈簧片，還有裝入電池時若電池出現(xiàn)發(fā)燙應(yīng)立即取出電池停止使用。

3 多節(jié)被短路

多節(jié)電池被短路，指的一組電池裝入電器具使用時，出現(xiàn)整組電池全部被短路。多只電池被短路的案例時有發(fā)生。從表面現(xiàn)象看，電器具的電池艙塑料由于受熱出現(xiàn)變形，所使用的全部電池商標紙都有高溫灼燒后收縮卷曲痕跡，且收縮程度基本一樣。測量電池的剩余電壓也基本一致。

圖2是本人在哈爾濱處理一起投訴中涉及的進口品牌美容儀，因儀器內(nèi)在發(fā)生短路，造成四節(jié)大號電池同時被短路。這類問題有時會有重現(xiàn)性，即重新裝入一組新的電池仍然出現(xiàn)多只被短路并發(fā)燙，但大多時候沒有重現(xiàn)性，甚至發(fā)生多只被短路后電器具已經(jīng)被損壞無法正常使用了。

圖2 某品牌美容儀

圖3是一鐵殼手電筒的組圖，使用了三節(jié)堿性大號電池。從第三張圖片標識的位置可以看到，固定燈座的金屬彈簧一端有向內(nèi)翹起，正常情況是搭在電池體商標紙?zhí)?，但手電筒使用時遇到振動時，這個彈簧針就很大可能住上滑直接接觸到電池的正極頭裸露的金屬部分。彈簧針本身與整個手電筒鐵殼殼體相連的，導(dǎo)致手電筒里三節(jié)串聯(lián)的電池與手機筒金屬殼身形成一個回路，這樣電池都同時發(fā)生了短路。鐵殼手電筒是年代比較早的產(chǎn)品，這一問題的出現(xiàn)應(yīng)是最初設(shè)計時參照的是普通鋅錳電池(即碳性電池)。由于普通鋅錳電池結(jié)構(gòu)不同，之前使用普通電池時，即便接觸到正極頭也不會發(fā)生短路，但使用堿性電池，出現(xiàn)這種多節(jié)電池短路的機率就大大增多。事實上也是如此，通常這種情況，消費者首先直觀地認為是電池問題，我們一般會建議消費者選用普通鋅錳電池來配套老款鐵殼手電筒，或者重新選購新的手電筒。

圖3 鐵殼手電筒組圖

多節(jié)電池同時被短路，原因[3]肯定不在于電池本身，是由電器具整個電路問題所致。除了上述手電筒屬于早期設(shè)計與堿性電池結(jié)構(gòu)不匹配外，更多是電器具使用一段時間后，內(nèi)部元器件失效故障引發(fā)所致，一般消費者很難發(fā)現(xiàn)，避免這類問題也只有等到出現(xiàn)問題，對電器具做進一步的維修或更換以避免。

4 電池漏液

堿性電池制造工藝已經(jīng)越來越成熟，之前困擾消費者貯存使用時的漏液問題也很少發(fā)生。但堿性電池畢竟還是封裝工藝，理論上只要電池在使用或長時間貯存過程中，內(nèi)部都會有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)過程都會有產(chǎn)生一定的氣體，產(chǎn)生氣壓，而且堿性電池的電解液氫氧化鉀是液態(tài)，一旦封裝不密或電池氣壓超出密封防爆閥壓力，漏液的可能性發(fā)生的。

電池漏液有內(nèi)部和外部原因。內(nèi)部原因比如，電池生產(chǎn)使用的正負極材料不純，密封圈防爆閥耐壓偏低，封口涂膠不均，電池機械傷等；也有消費者使用不當?shù)脑?，如電池被過度使用，電池被短路，電池被反向安裝，被劇烈振動、沖擊等。

造成電池漏液的原因比較多，但從筆者多年售后服務(wù)實踐發(fā)現(xiàn)，電池被過度使用是產(chǎn)生漏液最主要的原因，在此，建議消費者長時間不用或電池耗完電后應(yīng)及時從電器具取出，給電器具更換電池時，應(yīng)一次性更換全部電池，不要新舊混用。

5 電池爆炸

電池爆炸是所有投訴問題中，消費者抱怨程度最為強烈的問題。我國現(xiàn)行的電池國家標準對電池有相當嚴格的強制性規(guī)定，且各地質(zhì)監(jiān)系統(tǒng)都有不定期的監(jiān)督抽查，只要正規(guī)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)銷售的電池都不應(yīng)該出現(xiàn)爆炸。在此，我們關(guān)注到的爆炸問題，更多的是市場上假冒偽劣電池發(fā)生的“自爆”。

堿性電池內(nèi)部并無爆炸物質(zhì)，它不會像鞭炮那樣出現(xiàn)粉碎性的爆炸，堿性電池的爆炸，指的是電池內(nèi)部固體物質(zhì)瞬間噴射出電池體超過25厘米。理論上，電池封口如果出現(xiàn)不牢，內(nèi)部氣壓超出封口束縛力，電池有爆炸的可能。但事實如上述，正規(guī)廠家生產(chǎn)的電池使用的材料經(jīng)過了嚴格的處理，內(nèi)部[3]雜質(zhì)含量極低，反應(yīng)產(chǎn)生氣體極少，電池內(nèi)部密封結(jié)構(gòu)上都有設(shè)置防爆閥，當電池內(nèi)部產(chǎn)生的氣壓大于一定值時，防爆閥開啟進行自動泄放，以確保電池不發(fā)生爆炸。

市場的假冒偽劣電池，不受國標標準的約束，它們粗制濫造，材料不純凈，鋼殼卷邊的束縛力小，無防爆閥設(shè)計。使用過程極其容易發(fā)生漏液、破裂甚至是產(chǎn)生爆炸。

CCTV-2曾在《為您服務(wù)》節(jié)目中，對堿性電池[3]爆炸做過專題報告，節(jié)目將電池爆炸分為二類。一類是指真品使用時出現(xiàn)急性短路時發(fā)生的爆炸，即所謂“有原因”的爆炸；另一類指的電池沒有使用，拿在手里或放在桌上就發(fā)生的爆炸，即“無原因的爆炸”，也是我們常說的“自爆”。

上述第一類有原因的爆炸，節(jié)目指出以下四種情況：1、電池被急劇外短路；2、電池使用時裝反；3、電池被當作為充電電池進行充電；4、電池被強烈沖擊振動。這幾種情況都屬于使用過程中不正確的操作所致，但事實上，在現(xiàn)有國家標準GB 8897.5強制性要求下，電池在消費者可預(yù)見的誤用情況下，都不允許發(fā)生爆炸，但可以漏液。事實上第一類的爆炸在消費者使用過程也是鮮有發(fā)生。

第二類的爆炸，即無原因的“自爆”，節(jié)目指的原因更多是指外界使用的原因，但事實上，這種爆炸是有原因的，原因就是假冒偽劣電池的粗制濫造，即內(nèi)在的原因。市場上消費者反饋的電池使用無電后從電器具取出時在手里發(fā)生爆炸，小孩在玩具上使用發(fā)生爆炸，甚至未拆封放在柜臺里就發(fā)生了爆炸，屬于這類的爆炸。我們認為假貨偽劣電池的最大危害不是電池壽命短，而是由于內(nèi)在原因引起的“自爆”。這也是假冒電池的典型特征。這類電池發(fā)生爆炸時，電池體本身不發(fā)熱，從電池商標可以辨別出電池爆炸時是冷態(tài)的。

如上所述，市場上出現(xiàn)的堿性電池爆炸事件主要來源于粗制濫造的假冒偽劣產(chǎn)品，消費者應(yīng)保持高度警惕。對于普通消費者而言，要對市場上千千萬萬的產(chǎn)品自行去辨別真假，這是有難度的，也是苛刻的要求。選擇當?shù)刂档眯刨嚨纳虉龀匈徺I產(chǎn)品，并盡可能保留購買購物憑證，這是目前階段普通消費者避免所有假貨商品最有效的方法。

除了以上常見問題外，電池被裝反充電、電器具異常消耗，電池與電池艙接觸不良、也是比較常出現(xiàn)的狀況。

本文是從售后服務(wù)工程師的視野，呈現(xiàn)市場上使用過程中的常見問題，并對其產(chǎn)生的原因作了分析，同時提示消費者如何正確科學(xué)使用問題。其中有電池本身的質(zhì)量問題，但對比廣闊的銷售市場比例還是相當少。

另外，我們也發(fā)現(xiàn)不少電器具的問題，讓我們優(yōu)質(zhì)電池蒙受“不白之冤”。由誰來解決電器具問題？筆者寄希望于電器具廠商，更寄希望于行業(yè)自身。筆者高興地看到，有關(guān)電池與電器具的適用性研究，我們已經(jīng)開始了。

[1] 王金良, 麥國慶. 影響堿性鋅錳電池自放電的因素[A], 中國電池工業(yè)協(xié)會2002年學(xué)術(shù)交流會論文集[C], 2002年.

[2] 襲妙云, 黃錦文. 堿性鋅錳電池技術(shù)講座第二講堿性鋅錳電池的正極[J]. 電池, 1987年03期.

[3] 戈汝肇, 許揚明, 孫志堅. 堿性鋅錳電池充放電時氣體發(fā)生原因和規(guī)律的探討[J]. 電池, 1984年02期.