JLG铅酸电池的潜在问题

JLG铅酸电池由氧化铅电极和铅浸入弱硫酸溶液中组成。铅酸电池遇到的潜在问题包括：

放气：放出氢气和氧气。电池中的气体会导致安全问题和电解质中的水分流失。失水增加了电池的维护要求，因为必须定期检查和更换水。

电极损坏。负电极处的引线柔软且容易损坏，特别是在电池可能经历连续或剧烈运动的应用中。

电解液分层。硫酸是一种重而粘稠的液体。随着电池放电，电解质中硫酸的浓度降低，而在充电期间硫酸浓度增加。硫酸浓度的这种循环可能导致电解液分层，较重的硫酸留在电池底部，而浓度较低的溶液水留在顶部附近。电池内的电极板非常接近，这意味着物理摇晃不会使硫酸和水混合。然而，电解液的受控气体会促使水和硫酸混合，但必须仔细控制以避免安全和失水问题。

电池硫酸盐化。在低充电状态下，大的硫酸铅晶体可能会在铅电极上生长，这与通常在电极上产生的细粒材料相反。硫酸铅是一种绝缘材料。

硫酸溢出。如果硫酸从电池外壳中泄漏，则会带来严重的安全风险。胶凝或固定液态硫酸可降低硫酸溢出的可能性。

电池在低放电水平下冻结。如果电池在整个电解质转化为水后处于低放电水平，则电解质的冰点也会下降。

电极活性物质的损失。电极活性材料的损失可能通过几个过程发生。可能导致容量永久损失的一个过程是由于 xxx 和硫酸铅之间的体积变化导致活性材料剥落。另外，xxx。充电条件不当和放气会导致活性材料从电极脱落，从而导致容量永久损失。

根据特定应用最关心的是上述问题中的哪一个，对基本电池配置进行适当修改可提高电池性能。对于可再生能源应用，上述问题将影响放电深度、电池寿命和维护要求。电池的变化通常涉及三个基本领域之一的修改：

• 改变电极成分和几何形状
• 电解质溶液的变化
• 修改电池外壳或端子以防止或减少产生的氢气逸出。

端子腐蚀

腐蚀由一组或还原/氧化区域组成，其中两种反应都发生在同一电极上。对于电池系统，腐蚀会导致多种不利影响。一个效果是它将金属电极转化为金属氧化物。

自放电

所有的化学反应都在正向和反向进行。为了进行逆反应，反应物必须获得足够的能量以克服反应物和产物之间的电化学差异以及过电压。通常在电池系统中，发生逆反应的概率很小，因为具有足够大能量的分子很少。然而，虽然很小，但有些粒子确实具有足够的能量。在充电电池中，存在一个过程，即使没有负载连接到电池，电池也可以通过该过程放电。电池在静置时的放电量称为自放电。

电池的一组理想化学反应应该是这样一种反应，其中化学势大，可释放大量电子，过电压低，仅在一个方向上自发进行，并且是唯一可能发生的化学反应。然而，在实践中，由于不需要的化学反应、反应物或产物的体积相变化以及电池内反应物和产物的物理运动等影响，有多种影响会降低电池性能。

材料形态的变化

在进行化学反应时，许多材料会发生相变，或者如果它们保持在同一相，则化学反应可能会改变材料的体积和密度。最后，电池中使用的材料，主要是阳极和阴极，可能会改变其结晶度或表面结构，进而影响电池中的反应。氧化还原反应中的许多成分在氧化或还原过程中都会发生相变。例如，在铅酸电池中，硫酸根离子从固态（如硫酸铅）变为溶液（如硫酸）。如果硫酸铅在阳极或阴极以外的任何地方再结晶，那么这种材料就会流失到电池系统中。充电时，只有正负极相连的材料才能参与电子交换，因此，如果材料未接触阳极或阴极，则无法再充电。电池中气相的形成也存在特殊问题。首先，气相通常具有比初始反应物更大的体积，从而引起电池中压力的变化。其次，如果预期的产品处于气态变化，则必须将其限制在阳极和阴极，否则将无法充电。

音量的变化通常也会对电池操作产生不利影响。

电解液的修改

标准的“富液式”铅酸电池的电极浸入液态硫酸中。对电解质的几种改进用于在几个领域之一提高电池性能。控制电池性能的电解质的关键参数是电解质的体积和浓度以及形成“捕获”电解质。

电解质体积和浓度

电解质体积的变化可用于提高电池的稳健性。增加电解液的体积可以降低电池对失水的敏感度，从而降低定期维护的重要性。增加电池的体积也会增加其重量，降低电池的能量密度。

俘虏电解质铅酸电池

在“俘虏”电解质电池中，硫酸通过“凝胶化”硫酸或使用“吸收性玻璃垫”来固定。与富液式铅酸电池相比，两者的放气都较低，因此经常出现在“免维护”密封铅酸电池中。

胶凝。在“凝胶”铅酸电池中，可以通过使用硅胶将硫酸凝胶化来固定电解质。凝胶电解质的优点在于减少了放气，因此电池的维护成本低。此外，凝胶电池不会发生电解液分层，因此不需要升压充电，并且由于电解液是凝胶状的，因此也减少了硫酸溢出的机会。然而，为了进一步减少放气，这些“凝胶电池”电池通常还使用铅钙板，使其不适合深度放电应用。另一个缺点是凝胶铅酸电池的充电条件必须更小心地控制以防止过度充电和损坏电池。

 

吸收性玻璃垫。可用于固定硫酸的第二种技术是“吸收性玻璃垫”或 JLG AGM 电池。在 AGM 电池中，硫酸被放置在电极板之间的玻璃纤维垫吸收。AGM 电池具有许多优点，包括能够在不影响寿命的情况下进行深度放电、允许高充电/放电率和扩展的工作温度范围。这些电池的主要缺点是它们需要更仔细地控制充电制度和更高的初始成本。