銀鋅蓄電池的主要故障
銀鋅蓄電池常見的主要故障是內部短路。單體電池短路時將出現這些現象,即充電電壓很低或開路時電動勢迅速降低,溫度則迅速升高,導致極柱上的焊錫熔化,連接條燒紅,塑料外殼變形,冒電解液,散發出難聞的氣味。造成內部短路的直接原因有:
(1)極板上端出現海綿狀鋅而短路。
(2)鋅酸鹽在負極沉積,生成鋅枝,穿透隔板,延伸到正極而短路。
(3)氧化銀溶解后,在隔板上沉積,使隔板強烈氧化,同時氧化銀生成金屬銀微粒,使隔板失去絕緣性而短路。
前兩種短路主要是由于過量充、放電所致。過量充電時,正、負極分別產生氧氣和氫氣,再加上溫度高,氣體膨脹,不斷上移逸出,于是海綿狀鋅被擠壓到極板上端而短路;過量充電時,電解液中的鋅酸根離子會在負極板上逐步沉積,形成樹枝狀的鋅枝。
至于氧化銀對隔板的氧化損壞,主要是蓄電池在充足電和高溫下,較長期保存所致。為此,應盡量防止充足電的蓄電池在高溫下擱置。如果預計一個月內不使用蓄電池,應在放電狀態下保存,這一點與鉛蓄電池不同。
銀鋅蓄電池放電特性
電動勢
銀鋅蓄電池電動勢的變化,主要受正極板的化學反應階段性影響,而與電解液的密度無關。 銀鋅蓄電池正、負極的電極電位φ與氫氧化鉀百分比濃度N的關系如圖1所示。從圖中可以看出氫氧化鉀濃度變化(相當于密度變化)時,正、負極的電極電位都要變化,但它們的差值即電池的電動勢基本保持不變。因此,銀鋅蓄電池的電動勢與電解液的密度無關。
從圖1中可以看出,銀鋅蓄電池的電動勢隨正極活性物質的變化而有所不同。在放電過程中的第一階段,正極的電極電位主要取決于過氧化銀的電極電位。但在放電過程中,部分過氧化銀生成氧化銀,氧化銀的電極電位較低,所以正極電極電位逐漸下降,因此電動勢隨正極電極電位的下降而減小。放電過程的第二階段,正極電極電位變成以氧化銀的電極電位為主,電極電位有所降低,因此電動勢仍將繼續下降,但比第一階段緩慢。
圖1 銀鋅蓄電池電極電位與氫氧化鉀濃度關系
內電阻
與鉛蓄電池一樣,銀鋅蓄電池的內電阻也由極板電阻、電解液電阻和極板與電解液的接觸電阻組成。由于銀鋅蓄電池在充、放電過程中不消耗氫氧化鉀,因此內電阻的變化受電解液的影響較小,主要由極板生成物質的電阻決定。例如在放電過程的第一階段,正極板生成阻值較高的氧化銀,負極板也部分被氫氧化鋅所遮蓋,因此內電阻將逐漸增大。笫二階段由于正極板生成導電性很好的銀,因此內電阻反而有所減小。?
放電電壓
放電時電壓的變化情形如圖2所示,銀鋅蓄電池的放電電壓也有明顯的階段性。
圖2 單體電池的放電電壓特性
放電過程的第一階段,一方面電動勢要減小,一方面內壓降隨內電阻的加大而增大,因此端電壓下降較快,如圖中AB段。第二階段電動勢繼續下降,但比較緩慢,而內壓降則隨內電阻的減小而減小,因此端電壓保持不變,如圖BC中段。到C點以后,剩下的活性物質已經很少,若過量放電,端電壓將迅速降低到D點或0伏,單體電池的終了電壓一般取1.3-1.1 V。
由于放電的第二階段有銀與過氧化銀結合,生成氧化銀后參與放電反應,所以這個階段持續的時問一般都大于放電總時間的70%,成為放電的主要階段。