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碱性锌锰电池使用过程中的常见问题分析

2017-03-28江荣松苏永华

电池工业 2017年2期
关键词:节电池漏液电器

江荣松,彭 捷,苏永华

(福建南平南孚电池有限公司,福建 南平 353000)

作为售后服务工程师,对电池质量问题关注视野与工艺研发工程师有所不同,在日常处理市场用户的抱怨与投诉中,我们将遇到的各式各类碱性锌锰干电池(后面简称为电池)问题进行分析与梳理,将电池使用中经常遇到的问题总结如下:

(1)电池自短路(无电);

(2)单节电池被短路;

(3)多节电池被短路;

(4)电池漏液;

(5)电池爆炸。

售后服务工程师服务的对象是客户,经常要奔波于各个城市事发地,所以实验室虽然精准却又笨重的检测设备不适合携带,售后工程师身上经常携带着的,是一台万用表、两个负载电阻和自制的电流导入线。有了这些工具,可以测量电池的开路电压、工作电压、工作电流等。售后工程师随身携带的测量工具参见图1。

图1 简易测量工具

1 电池自短路(无电)

作为电池业内人,常说的“自短路”,指的是电池的正极与负极直接发生接触出现短路的现象。电池自短路是电池内部质量问题所致,对于消费者使用的直接体验就是电池“没电”了。自短路后的电池测试其开路电压接近于零,可见电池电量已全部耗尽。

自短路是一种极端的现象,大多在电池陈化贮存后就能很快检测出来并剔除,市场上一般很少发生。自短路后的电池除正极头部有轻微鼓起外,其他位置外观一般没有变化,商标纸也没有像急剧外短路产生高温[1]发烫后的痕迹。用数字万用表测量电池的电压值为零或接近于零。

这都说明,电池电量已经完全消耗完了。电池解剖分析,通常都能发现隔膜穿孔的痕迹,这通常是内部材料杂质反应所致。除此外,造成自短路的原因还有可能是电池钢壳或负极底镀层脱落,甚至其他电池的镀层脱落搭连到电池正负极交界处,以及密封圈断裂等因素造成电池正负极直接内部接触导通。

避免电池自短路造成“没电”问题发生,主要还是依靠生产厂家对原材料纯度或生产工艺上加强质量控制来实现。

2 单节电池被短路

前面我们所述电池自短路,是电池内部出现短路的情形,而这里说的 “被短路”指的是电池正负极由于外面因素形成短路的情形。“自短路”一般电池未使用时就发生,而“被短路”则是电池在使用过程产生的。

单节电池被短路,指的是一组(2节以上)电池装入电器具使用时,其中一节电池出现了外部短路,其他几节电池正常。电池出现短路后,电流急剧增大,伴随着的就是电池体会发烫,从电池外观看,由于电池体发烫,商标纸因受热接缝处会有灼烧后并收缩的痕迹,同时,电池的开路电压也会低于其他几节电池。

单节电池被短路,一种情况是,电池负极底[2]的商标纸破损,电器具电池舱弹簧片直接与电池正负极搭连造成这节短路;可能是电器具电池舱弹簧片由于设计或用户自行改造的原因,刺破电池商标和绝缘材料顶进到电池负极底环形沟槽,造成电池短路。由于出现问题时,消费者习惯性第一判断是电池质量问题,通常他们从器具中取出电池,所以第一现场往往被坏,虽然单只电池被短路的原因比较简单,但由于无法复原现场,甚至无法看到现场,仅从单只电池上很难和消费者解释清楚。

除了单只被短路这节电池外,其他电池剩余的电压会比较一致且比单短那节电池电压高,单短电池商标由于大电流放电发烫商标有灼烧收缩的痕迹,其他电池外观商标无此现象,这也是判定是单只被短路还是多只被短路的方法。

消费者安装使用电池时,为避免出现单只被短路,首先不要破坏电池商标及负极底的绝缘垫片,其次不要自行焊接改造电器具电池舱的弹簧片,还有装入电池时若电池出现发烫应立即取出电池停止使用。

3 多节被短路

多节电池被短路,指的一组电池装入电器具使用时,出现整组电池全部被短路。多只电池被短路的案例时有发生。从表面现象看,电器具的电池舱塑料由于受热出现变形,所使用的全部电池商标纸都有高温灼烧后收缩卷曲痕迹,且收缩程度基本一样。测量电池的剩余电压也基本一致。

图2是本人在哈尔滨处理一起投诉中涉及的进口品牌美容仪,因仪器内在发生短路,造成四节大号电池同时被短路。这类问题有时会有重现性,即重新装入一组新的电池仍然出现多只被短路并发烫,但大多时候没有重现性,甚至发生多只被短路后电器具已经被损坏无法正常使用了。

图2 某品牌美容仪

图3是一铁壳手电筒的组图,使用了三节碱性大号电池。从第三张图片标识的位置可以看到,固定灯座的金属弹簧一端有向内翘起,正常情况是搭在电池体商标纸处,但手电筒使用时遇到振动时,这个弹簧针就很大可能住上滑直接接触到电池的正极头裸露的金属部分。弹簧针本身与整个手电筒铁壳壳体相连的,导致手电筒里三节串联的电池与手机筒金属壳身形成一个回路,这样电池都同时发生了短路。铁壳手电筒是年代比较早的产品,这一问题的出现应是最初设计时参照的是普通锌锰电池(即碳性电池)。由于普通锌锰电池结构不同,之前使用普通电池时,即便接触到正极头也不会发生短路,但使用碱性电池,出现这种多节电池短路的机率就大大增多。事实上也是如此,通常这种情况,消费者首先直观地认为是电池问题,我们一般会建议消费者选用普通锌锰电池来配套老款铁壳手电筒,或者重新选购新的手电筒。

图3 铁壳手电筒组图

多节电池同时被短路,原因[3]肯定不在于电池本身,是由电器具整个电路问题所致。除了上述手电筒属于早期设计与碱性电池结构不匹配外,更多是电器具使用一段时间后,内部元器件失效故障引发所致,一般消费者很难发现,避免这类问题也只有等到出现问题,对电器具做进一步的维修或更换以避免。

4 电池漏液

碱性电池制造工艺已经越来越成熟,之前困扰消费者贮存使用时的漏液问题也很少发生。但碱性电池毕竟还是封装工艺,理论上只要电池在使用或长时间贮存过程中,内部都会有发生化学反应,反应过程都会有产生一定的气体,产生气压,而且碱性电池的电解液氢氧化钾是液态,一旦封装不密或电池气压超出密封防爆阀压力,漏液的可能性发生的。

电池漏液有内部和外部原因。内部原因比如,电池生产使用的正负极材料不纯,密封圈防爆阀耐压偏低,封口涂胶不均,电池机械伤等;也有消费者使用不当的原因,如电池被过度使用,电池被短路,电池被反向安装,被剧烈振动、冲击等。

造成电池漏液的原因比较多,但从笔者多年售后服务实践发现,电池被过度使用是产生漏液最主要的原因,在此,建议消费者长时间不用或电池耗完电后应及时从电器具取出,给电器具更换电池时,应一次性更换全部电池,不要新旧混用。

5 电池爆炸

电池爆炸是所有投诉问题中,消费者抱怨程度最为强烈的问题。我国现行的电池国家标准对电池有相当严格的强制性规定,且各地质监系统都有不定期的监督抽查,只要正规生产厂家生产销售的电池都不应该出现爆炸。在此,我们关注到的爆炸问题,更多的是市场上假冒伪劣电池发生的“自爆”。

碱性电池内部并无爆炸物质,它不会像鞭炮那样出现粉碎性的爆炸,碱性电池的爆炸,指的是电池内部固体物质瞬间喷射出电池体超过25厘米。理论上,电池封口如果出现不牢,内部气压超出封口束缚力,电池有爆炸的可能。但事实如上述,正规厂家生产的电池使用的材料经过了严格的处理,内部[3]杂质含量极低,反应产生气体极少,电池内部密封结构上都有设置防爆阀,当电池内部产生的气压大于一定值时,防爆阀开启进行自动泄放,以确保电池不发生爆炸。

市场的假冒伪劣电池,不受国标标准的约束,它们粗制滥造,材料不纯净,钢壳卷边的束缚力小,无防爆阀设计。使用过程极其容易发生漏液、破裂甚至是产生爆炸。

CCTV-2曾在《为您服务》节目中,对碱性电池[3]爆炸做过专题报告,节目将电池爆炸分为二类。一类是指真品使用时出现急性短路时发生的爆炸,即所谓“有原因”的爆炸;另一类指的电池没有使用,拿在手里或放在桌上就发生的爆炸,即“无原因的爆炸”,也是我们常说的“自爆”。

上述第一类有原因的爆炸,节目指出以下四种情况:1、电池被急剧外短路;2、电池使用时装反;3、电池被当作为充电电池进行充电;4、电池被强烈冲击振动。这几种情况都属于使用过程中不正确的操作所致,但事实上,在现有国家标准GB 8897.5强制性要求下,电池在消费者可预见的误用情况下,都不允许发生爆炸,但可以漏液。事实上第一类的爆炸在消费者使用过程也是鲜有发生。

第二类的爆炸,即无原因的“自爆”,节目指的原因更多是指外界使用的原因,但事实上,这种爆炸是有原因的,原因就是假冒伪劣电池的粗制滥造,即内在的原因。市场上消费者反馈的电池使用无电后从电器具取出时在手里发生爆炸,小孩在玩具上使用发生爆炸,甚至未拆封放在柜台里就发生了爆炸,属于这类的爆炸。我们认为假货伪劣电池的最大危害不是电池寿命短,而是由于内在原因引起的“自爆”。这也是假冒电池的典型特征。这类电池发生爆炸时,电池体本身不发热,从电池商标可以辨别出电池爆炸时是冷态的。

如上所述,市场上出现的碱性电池爆炸事件主要来源于粗制滥造的假冒伪劣产品,消费者应保持高度警惕。对于普通消费者而言,要对市场上千千万万的产品自行去辨别真假,这是有难度的,也是苛刻的要求。选择当地值得信赖的商场超市购买产品,并尽可能保留购买购物凭证,这是目前阶段普通消费者避免所有假货商品最有效的方法。

除了以上常见问题外,电池被装反充电、电器具异常消耗,电池与电池舱接触不良、也是比较常出现的状况。

本文是从售后服务工程师的视野,呈现市场上使用过程中的常见问题,并对其产生的原因作了分析,同时提示消费者如何正确科学使用问题。其中有电池本身的质量问题,但对比广阔的销售市场比例还是相当少。

另外,我们也发现不少电器具的问题,让我们优质电池蒙受“不白之冤”。由谁来解决电器具问题?笔者寄希望于电器具厂商,更寄希望于行业自身。笔者高兴地看到,有关电池与电器具的适用性研究,我们已经开始了。

[1] 王金良, 麦国庆. 影响碱性锌锰电池自放电的因素[A], 中国电池工业协会2002年学术交流会论文集[C], 2002年.

[2] 袭妙云, 黄锦文. 碱性锌锰电池技术讲座第二讲碱性锌锰电池的正极[J]. 电池, 1987年03期.

[3] 戈汝肇, 许扬明, 孙志坚. 碱性锌锰电池充放电时气体发生原因和规律的探讨[J]. 电池, 1984年02期.

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