AGM蓄電池的常見故障分析和處理

◆文/湖北 楊天峰 易琨 劉勛 楊春祺

一、AGM蓄電池概述

隨著汽車怠速啟停功能的廣泛應(yīng)用，人們對車載啟動型蓄電池的性能提出了更高的要求。吸附式玻璃纖維棉隔板鉛酸蓄電池(AGM)的高循環(huán)壽命可以滿足汽車頻繁的怠速啟停工況，在現(xiàn)實生活中得到了廣泛應(yīng)用。汽車用AGM蓄電池按結(jié)構(gòu)類型可分為AGM平板蓄電池和AGM卷繞式蓄電池，下文提到的AGM蓄電池均為AGM平板蓄電池。本文對AGM平板蓄電池常見故障分析和處理進行了闡述，并列舉了故障分析實例。

二、AGM蓄電池的常見故障模式及處理

1.外殼爆裂及處理

故障現(xiàn)象：爆裂，殼體爆裂并有酸液濺出。故障判斷：過充電、電池內(nèi)部打火或外面有明火打火?？赡艿脑颍哼^充電產(chǎn)生大量H2和O2且內(nèi)部電解液缺乏、連接裸露。電池處理：電池報廢并更換電池。

2.端柱污染及處理

故障現(xiàn)象：電池端柱周圍塑料蓋上顏色為暗紅色，出現(xiàn)“濕濕”的現(xiàn)象；向懷疑是酸跡的地方滴幾滴水，界面不模糊用PH試紙測試酸堿性顯示“中性”或“弱酸性”；線束的端柱連接頭無腐蝕或輕微腐蝕。故障判斷：電池端柱污染。可能的原因：端柱上端柱密封劑(紅色油狀物質(zhì))或工業(yè)油脂(如凡士林)等和塑料件浸潤的物質(zhì)在受熱的情況下在塑料蓋上擴散或其他油性物質(zhì)到此處。電池處理：正常使用，如有輕微腐蝕請用溫水或堿水洗盡后涂上凡士林。

3.電池被深放電導(dǎo)致虧電及處理

故障現(xiàn)象：蓄電池開路電壓在10.5～12.2V時，負(fù)載放電會出現(xiàn)電流、電壓下降較快，蓄電池電壓低于10.5V時，外加負(fù)載放電為0A、0V，充電開始階段電流較大(20A左右)，并能維持較長時間。如故障件解剖后，可發(fā)現(xiàn)負(fù)極發(fā)泡正極活性物質(zhì)泥化。故障判斷：蓄電池電池被深放電?？赡艿脑颍很囕v漏電嚴(yán)重或操作不當(dāng)；電池深度放電后未能及時補充電。電池處理：電池可通過補充電來恢復(fù)性能。

4.電池極板硫酸鹽化及處理

故障現(xiàn)象：充電時明顯酸霧從排氣孔中噴出，且有刺鼻的氣味產(chǎn)生；充電時蓄電池電壓和電池溫度上升快，放電測試時，蓄電池電壓快速下降。故障判斷：電池極板硫酸鹽化?？赡艿脑颍弘姵靥濍妵?yán)重，電池極板活性物質(zhì)出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的化學(xué)反應(yīng)，即硫酸鹽化。電池處理：電池可通過小電流補充電可恢復(fù)部分容量，但應(yīng)盡快更換。

5.電池發(fā)生內(nèi)部短路及處理

故障現(xiàn)象：蓄電池電壓為10.5V左右或以2.1V的倍數(shù)遞減，大電流放電時，電壓、電流均較低，但不會為0A、0V。故障判斷：電池發(fā)生內(nèi)部短路。可能的原因：隔板開裂、穿孔和錯位；金屬鉛枝晶形成，刺穿隔板；極板膨脹，活性物質(zhì)脫落。電池處理：電池報廢并更換新電池。

6.電池發(fā)生內(nèi)部斷格及處理

故障現(xiàn)象：電壓不穩(wěn)定，現(xiàn)象明顯時會呈現(xiàn)2.1V倍數(shù)遞減(如10.5V、8.4V等)；負(fù)載測試時，趨勢為0A、0V；充電電壓高(額定電壓16V)，但電流為0A。故障判斷：電池發(fā)生斷格，即電池內(nèi)部發(fā)生短路?？赡艿脑颍河羞B接處發(fā)生腐蝕；單格之間、單格和極板之間虛焊；單格和端柱間虛焊。電池處理：電池報廢并更換新電池。

7.負(fù)極柱端子爬酸及處理

故障現(xiàn)象：靜態(tài)開路電壓：12.5V左右或者偏高，CCA也正常，負(fù)極端子有明顯孔洞，可見腐蝕痕跡。故障判斷：負(fù)端子孔洞處存在端子爬酸，酸液可經(jīng)此處滲出，從而形成端子爬酸，腐蝕端子接線座?？赡艿脑颍荷a(chǎn)過程中在包裝測量電池尺寸時，卡尺同時接觸正負(fù)極，端子打火，在端子上形成凹坑，使得端子外壁變薄，端子經(jīng)過多次電流放電及酸液腐蝕，該處凹坑變成貫穿孔洞，酸液滲出；電池是在打磨后進行尺寸測量，測量完成后未進行再次檢驗就出貨，導(dǎo)致端子凹坑電池流出。電池處理：電池報廢并更換新電池。

三、AGM蓄電池的故障分析案例

1.負(fù)極爬酸故障分析實例

(1)不良問題描述

電池型號：AGM-L3；不良數(shù)量：1只；初始測試：電壓12.84V；CCA 781A電池外觀，檢查發(fā)現(xiàn)負(fù)端子有明顯孔洞，可見腐蝕痕跡。端子爬酸故障件外觀如圖1所示。

圖1 端子爬酸故障件外觀

(2)電池分析—氣密性檢測

檢測方法及標(biāo)準(zhǔn)：向電池單格內(nèi)加壓35～37kPa，充氣5s，保壓5s，氣壓下降不超過0.3kPa，且壓力放后殼體無變形，無漏氣。檢測結(jié)果：壓差為0.5kPa，測試NOK。結(jié)論：電池氣密性檢測NOK，說明負(fù)端子孔洞處漏氣。

(3)電池分析—解剖分析

根據(jù)上述分析可得出結(jié)論：負(fù)端子孔洞處存在端子腐蝕痕跡。

(4)小結(jié)

經(jīng)過以上測試后可知：該只電池氣密性檢測NOK；該只電池負(fù)極端子孔洞處有酸液腐蝕痕跡；因此，造成該只電池故障的原因為電池負(fù)端子有明顯孔洞，與端子內(nèi)部縫隙相連，酸液可經(jīng)此處滲出，從而形成端子爬酸，腐蝕端子接線座。

(5)原因分析

①5Why分析法分析制造原因，其具體內(nèi)容列于表1。

表1 5Why分析法分析制造原因

②5Why分析法分析流出原因，其具體內(nèi)容列于表2。

表2 5Why分析法分析流出原因

因此，流出原因為該只電池是在打磨后進行尺寸測量的，測量完成后未進行再次檢驗就出貨，導(dǎo)致端子凹坑電池流出。

(6)改善措施

①在包裝段設(shè)立GP12全檢工作站，包裝生產(chǎn)合格的電池經(jīng)過該工作站進行檢查；

②對員工進行教育培訓(xùn)，規(guī)范員工卡尺測量手法，避免正負(fù)極同時接觸。

2.單格微短路故障分析實例

(1)不良問題描述

電池型號：AGM-L3；不良數(shù)量：1只；初始測試：電壓(11.41V)；CCA(9A)初步判定：電池虧電或內(nèi)部故障。

(2)電池分析—性能測試

補電：恒壓14.4V，充電21h；靜置2h，測試電池電壓、CCA；儲備容量檢測：恒溫25℃，25A放電至10.5V。儲備容量曲線圖如圖2所示。補電后的測試數(shù)據(jù)列于表3。

表3 補電后的測試數(shù)據(jù)

圖2 儲備容量曲線

結(jié)論：電池CCA不足，儲備容量不合格，電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)故障。

(3)電池分析—解剖分析

①解剖測量方法如圖3所示。

圖3 解剖方法示意圖(紅色箭頭指向故障問題單格)

對6個單格進行大電流(456A)放電，再靜置。測電壓電流測試結(jié)果列于表4。

結(jié)論：負(fù)極方向第二格電壓異常。

②問題單格解剖分析方法如圖4所示。

圖4 問題單格的解剖分析(紅圈內(nèi)為故障點)

從電池殼體內(nèi)取出問題單格，查找故障點、發(fā)現(xiàn)故障點(圖4內(nèi)紅圈標(biāo)記處)。解剖故障問題單格結(jié)果：第二單格極群底部有鉛渣，硌穿隔板，正負(fù)極板接觸，形成微短路，電池故障。

(4)小結(jié)

經(jīng)過以上分析及測試后可知：①該只電池通過補電后電池CCA不能恢復(fù)正常；②該只電池儲備容量測試不合格；③解剖分析后，負(fù)極處第二單格極群底部有鉛渣，硌穿隔板。因此，造成該只電池故障的原因為：極群底部有鉛渣，硌穿隔板，正負(fù)極板接觸，電池微短路。

表4 大電流放電靜置后的單格電壓測試數(shù)據(jù)(紅圈內(nèi)為故障單格數(shù)據(jù))

(5)故障原因分析

①5Why分析法分析制造原因，具體內(nèi)容列于表5。制造原因：未對極群檢查方式做具體規(guī)定，員工習(xí)慣拿出檢查，極群底部接觸到有鉛渣的工作臺面，鉛渣被帶入電池中，硌穿隔板，正負(fù)極板接觸，電池微短路。②5Why分析法分析流出原因，流出內(nèi)容列于表6。

表5 5Why分析法分析制造原因

表6 5Why分析法分析流出原因

(6)改善措施

①改變極群的檢查方式，禁止把極群拿出殼體檢查；②對員工進行教育培訓(xùn)，及時做好5S清潔。

四、總結(jié)

以上對對AGM平板蓄電池常見故障分析和處理進行了闡述，并列舉了故障分析實例。只要按照以上介紹的分析方法和測試手段進行故障電池分析，一般能取得良好的分析效果，當(dāng)然電池故障的分析經(jīng)驗是不斷積累的，隨著故障分析經(jīng)驗的豐富和測試手段的完善，蓄電池的故障分析定能取得滿意效果。

如果在故障分析中，發(fā)現(xiàn)了蓄電池設(shè)計及制造生產(chǎn)過程中不符合項目和影響質(zhì)量的隱患，我們必須制定有針對性的控制計劃、PFEMA、DFEMA來實施改善，這里不再冗述。