王海燕

【摘 要】虽然铅酸蓄电池有诸多优点，但是在实际使用与维护过程中发现，部分摩托车启动用干荷铅酸蓄电池在初期加液时，出现有少量硫酸溢出的现象，从而腐蚀摩托车；也有电池在安装使用半年后，部分电池壳体出现鼓胀现象，一方面客户担心电池爆炸安全，另一方面使用1～2年后，客户更换电池时往往取不出来。文章通过对摩托车启动用干荷铅酸蓄电池的上盖和电槽结构进行改进，可以解决客户自行加液过程中出现的硫酸溢出现象和使用过程中出现的侧面鼓胀现象。

【关键词】溢液；鼓胀；加液孔；安全阀；电池槽

【中图分类号】TM912.1 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2019）01-0062-03

1 概述

客户在使用摩托车启动用干荷铅酸蓄电池前，需将装有硫酸的液瓶倒插入电池加液孔，利用气压差使液瓶中的硫酸进入干电池。由于硫酸是铅酸蓄电池充放电过程必不可少的一种原料，因此，控制铅酸蓄电池每单格硫酸的加入速度十分关键，为有效避免客户自行加液过程出现硫酸溢出，腐蚀机车，需对加液图钉大小和加液孔进行改进；同时蓄电池在充电过程中，尤其在充电终了时，其内部产生大量的爆炸性气体，若此时蓄电池盖上的通气孔不顺畅、电池槽强度不够，这些气体便无法排除，从而积蓄在电池壳内，压力越来越大，最后使蓄电池鼓胀，因此需对摩托车启动用干荷铅酸蓄电池的上盖安全阀和电槽结构进行特殊的改进与设计。

2 工作原理

2.1 溢液

当摩托车启动用干荷铅酸蓄电池加液孔内径、长度设计不匹配时，在加入硫酸过程中，当极群吸收硫酸速度小于硫酸流入速度且预留空间不足时，加入的硫酸会从排气孔溢出，造成电池各个单格加入硫酸量不相同，不但腐蚀机车，而且影响电池性能和寿命。

2.2 鼓胀

2.2.1 电池盖上的加液孔排气不畅

铅酸蓄电池在充电过程中，内部会产生氢气和氧气，如果电池盖上的安全阀要求的开阀压力过大，不能及时开阀排出所产生的气体，电池槽内的压力会越来越大，从而使电池两侧产生鼓胀；如果电池盖上的安全阀要求的开阀压力过小，会造成蓄电池失水过快，从而降低蓄电池的使用寿命；因此，需要一个合理的安全阀开阀压，既保证不会爆炸和侧面鼓胀，又能控制过多的失水，保证电池的使用寿命。

2.2.2 启动电机时间较长

在电机动时，需要蓄电池在短时间内提供大电流给电动机，大电流输出蓄电池内部会产生剧烈的化学反应，如果装在蓄电池内部的正、负极板化成不彻底或负极板氧化或正极板半化板多，面积大，蓄电池内部的电解液温度会升高得很快，从而产生大量的氢气和氧气。如果安全阀不能及时开阀，或加液孔堵塞，会引起爆炸。若启动时间过长，氢气和氧气产生过多，不但电池侧面会鼓胀，而且有可能产生爆炸。

2.2.3 电池外壳鼓胀

柳州市动力宝电源科技有限公司摩托车启动用铅酸蓄电池的槽、盖的材料为PP塑料，在正常的温度下是不会鼓胀的，电池侧面鼓胀往往有一个过程，蓄电池在放电结束后，当充电器给蓄电池充电充到蓄电池容量的80%左右时，充电就进入高电压充电区，这时在正极板上先析出氧气。氧气通过AGM隔板的微孔达到负极，在负极板上进行氧复合反应。反应时产生热量，当充电容量达到90%时，氧气发生速度增大，负极开始产生氢气，大量气体的增加，使蓄电池的内压超过开阀压，气体带着水溢出，最终变为失水。随着蓄电池循环次数的增加，水分逐渐减少，最终蓄电池会出现下列情况。

（1）氧气通道变得通畅，正极产生的氧气很容易通过通道达到负极。

（2）热熔减小，在蓄电池中热熔最大的是水，水损失后，蓄电池热熔大大减小，产生的热量使蓄电池温度升高很快。

（3）由于失水后蓄电池中AGM隔板发生收缩现象，使之与负极板的附着力变差，内阻增大，充放电过程中热量加大。

（4）蓄电池内部产生的热量只能经过电池槽盒壁散即发生蓄电池外壳鼓胀现象。

（5）安全阀是安装在电池盖阀孔上的配件，安全阀的大小需要与阀孔合理匹配，如果安全阀与阀孔匹配过松，蓄电池容易失水，从而影响蓄电池的使用寿命；如果安全阀与阀孔匹配过紧，安全阀不容易开阀，气体聚集，不能及时排出，易发生电池侧面鼓胀或产生爆炸。为了方便开阀，不堵塞阀孔，安全阀里会涂抹一些硅油，硅油的多少和质量也影响安全阀的开阀压力。此外，对安全阀的散热性、弹性等质量也有很高的要求。

3 改进措施

3.1 溢液的改善措施

（1）縮小液瓶图钉的外径。通过缩小液瓶进气口孔径，降低酸液流速。如图1所示。

（2）缩小上盖加液孔内径。通过缩小加液孔内径，增加长度，降低酸液流量。国昌DTX9-BS上盖加液孔修改图如图2所示。

3.2 鼓胀的改进措施

（1）降低开启压力，更换安全阀。对国昌DTX14-BS摩托车启动用铅酸蓄电池，安全阀规格由原来的10 mm×7.4 mm×6 mm更换为10 mm×7.6 mm×6 mm，第一次开阀压力由原来的41.5 kPa降到36 kPa，第二次开阀压力由原来的39.5 kPa降到33 kPa。

（2）修改电池槽内部结构，增加电池槽的强度，如图3所示。

4 改进后的效果

4.1 溢液改进后效果

表1为改进后试验效果参数。从试验情况来看，选用同批、同规格极板和电槽，每单格加入相同浓度和相同量的稀硫酸，分析结果如下。

（1）从1～1到1～3共3只电池，图钉使用原图钉1.1 mm，加液孔直径2.1 mm未修改，加酸平均时间约为20 s，硫酸流入过快，电池化学反应激烈，极群吸收不及时，硫酸外溢，造成3只电池出现不同单格溢液现象，造成电池各格液量不均匀，影响电池使用寿命。

（2）从2～1到2～3共3只电池，图钉使用由原图钉1.1 mm改为0.8 mm的图钉，加液孔直径2.1 mm未修改，加酸平均时间约为28 s，硫酸流入稍慢，电池化学反应稍减缓，极群吸收仍存在不及时现象，硫酸仍有部分单格有轻微外溢现象，造成3只电池中有2只仍出现有1个不同单格溢液现象，造成电池单格液量不均匀，影响电池使用寿命。

（3）从3～1到3～3共3只电池，图钉使用由原图钉1.1 mm改为0.8 mm的图钉，加液孔直径由2.1 mm修改为1.6 mm并加液孔由原来的17 mm加长为19 mm，加酸平均时间约为35 s，硫酸流入平缓，电池化学反应稍平和，硫酸加入完毕电池即可使用，试验的3只电池各单格均未出现溢液现象，各单格加入硫酸量相同，保证了产品质量。

4.2 鼓胀改进后效果

表2为鼓胀改进后试验效果参数。从试验情况来看，选用同批、同规格极板和电槽，每单格加入相同浓度和相同量的稀硫酸，分析结果如下。

（1）从1～1到1～3共3只电池，电池盖和电池槽均使用原来的，未进行任何修改，电池加液后，检测干荷起动性能后充电5 h，测鼓胀程度，3只电池鼓胀均值为2.5 mm；检测10 HR容量后充电13 h，充电完成后静置2 h，测鼓胀程度，3只电池鼓胀均值为2 mm，比充电初期鼓胀稍下降，但仍很明显。

（2）从2～1到2～3共3只电池，电池盖上的安全阀规格由原来的10 mm×7.4 mm×6 mm更换为10 mm×7.6 mm×6 mm，第一次开阀压力由原来的41.5 kPa降到36 kPa，第二次开閥压力由原来的39.5 kPa降到33 kPa；电池槽仍使用原来的，未进行任何修改，电池加液后，检测干荷起动性能后充电5 h，测鼓胀程度，3只电池鼓胀均值为1.4 mm，比修改安全阀前鼓胀下降了1.1 mm；检测10 HR容量后充电13 h，充电完成后静置2 h，测鼓胀程度，3只电池鼓胀均值为1.1 mm，比未修改安全阀前鼓胀下降了0.9 mm，但仍能看出轻微鼓胀。

（3）从3～1到3～3共3只电池，电池盖上的安全阀规格由原来的10 mm×7.4 mm×6 mm更换为10 mm×7.6 mm×6 mm，第一次开阀压力由原来的41.5 kPa降到36 kPa，第二次开阀压力由原来的39.5 kPa降到33 kPa；增加了加强筋厚度，增大电池槽的强度，电池加液后，检测干荷起动性能后充电5 h，测鼓胀程度，3只电池鼓胀均值为0.8 mm，比未修改电池槽和电池盖前鼓胀下降了1.7 mm；检测10 HR容量后充电13 h，充电完成后静置2 h，测鼓胀程度，3只电池鼓胀均值为0.5 mm，比未修改电池槽和电池盖前鼓胀下降了1.5 mm，国昌DTX14-BS电池侧面鼓胀现象已得到解决。

5 结论

通过对摩托车启动用国昌DTX14-BS铅酸蓄电池进行改进，采用同批同规格极板来装配，并在电池每单格加入相同液量和相同密度的稀硫酸，液瓶图钉外径减小0.3 mm，加液孔加长2 mm，直径减小0.4 mm，从而加酸时间延长了15 s，硫酸流入平缓，电池化学反应平和，解决了电池加酸过程中出现溢液现象；电池盖的安全阀更换采用10 mm×7.6 mm×6 mm的规格，第一次开阀压力下降了5.5 kPa，第二次开阀压力下降了6.5 kPa，电池槽内加强筋增厚了0.2 mm，电池的侧面鼓胀下降了1.5 mm左右，可以看出摩托车启动用国昌DTX14-BS铅酸蓄电池加酸时的溢液和充电后使用时的侧面鼓胀均得到解决。

参 考 文 献

[1]伊晓波.铅酸蓄电池制造与过程控制[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2]刘广林.铅酸蓄电池工艺学概论[M].北京：机械工业出版社，2009.

[3]柴树送.铅酸蓄电池制造技术[M].北京：机械工业出版社，2010.

[责任编辑：钟声贤]