论文部分内容阅读
【摘要】蓄电池漏液是蓄电池故障中比较常见的一种现象，蓄电池漏夜会降低蓄电池的使用寿命，而且从极柱漏出的酸液可以腐蚀蓄电池电缆正负极扎头，长时间的这种故障可以给电器系统带来严重的CCA（严重短路）风险和整车抛锚故障。这个故障是所有蓄电池厂家都面临的一个售后市场比较棘手的问题。当然，通过对蓄电池本身结构和工艺的更新，可以有效的降低蓄电池漏液的风险，提高蓄电池的寿命。
【关键词】端子爬酸 压铸 冷压 螺纹行程
【中图分类号】TP311 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0010-01
正文：
1.电池在整车上的作用及工作原理
蓄电池是一种可逆直流电源，在汽车上与发电机并联，它的主要作用是：
（1）发动机起动时，向起动机和点火系供电。
（2）发电机不发电，或电压较低时，向用电设备供电。
（3）当发电机超载时，可以协助发电机向用电设备供电。
（4）当发电机的端电压高于蓄电池的电动势时，蓄电池会将一部分电能转化为化学能储藏起来，也就是我们所说的充电。另外，它还相当于一个较大的容器，具有稳定电网电压的作用。
2.铅酸蓄电池漏液的几种状态及危害
铅酸蓄电池漏液故障是蓄电池常见的一种故障模式。毛细现象是导致电池端子爬酸的主要原因。根据蓄电池的工作原理可以知道，发动机在运转时，发电机会以一定的电压给蓄电池充电。在整个充电过程中，蓄电池内部发生化学反应，再加上整车上蓄电池周围环境的因素，在蓄电池槽体内部会产生一些气体。比如，H2，O2和酸雾。正常情况下，H2和O2由于是小分子，在整车运动过程中大部门会通过蓄电池小盖憎水的滤气片排出，而蓄电池内部的酸雾则会蓄电池壳体上有裂纹或壳体与端子接触的部位，由于不同的物相界面间存在微小的缝隙，铅与PP料的结合存在着这一问题，酸液会沿着这些微小的缝隙向外渗出。这就是因为毛细现象的存在导致了蓄电池的端子爬酸。
在铅酸蓄电池的售后市场上，蓄电池漏液的方式主要有以下几种：
（1）蓄电池正负极极柱爬酸：铅圈与塑料接触处
蓄电池极柱与外壳盖之间的密封质量也是影响蓄电池循环寿命的主要因素之一。极柱的密封结构有树脂密封结构、树脂两次密封结构、机械压缩式密封结构、HAGEN专利极柱密封结构。起动用蓄电池极柱密封普遍采用的方法是，先将熔融的PP料与铅圈通过注塑工艺连接在一起，再将极柱同蓄电池盖上的铅圈焊接在一起。一般蓄电池使用一年以上就会有个别蓄电池端子外产生漏液，并且正极比负极严重，这是目前国内生产的蓄电池普遍存在的问题。通过对端子漏液的蓄电池解剖发现，极柱端子已被腐蚀，硫酸沿着腐蚀通道在毛细现象作用下，渗到端子表面产生漏液。这种现象也叫爬酸或渗漏，端子腐蚀是在酸性条件下被氧气氧化所致。
腐蚀产生的氧化铅和硫酸铅都是多孔状的，硫酸在内部气压和毛细现象的作用下，会沿着缝隙渗到外面而产生漏液。相对而言，当铅圈与PP料结合正常时，由于毛细现象的作用，酸液会逐步腐蚀铅圈，由于时间的推移，腐蚀现象一步步延伸，一步步加重，再加上蓄电池工作环境温度可能达到70℃以上，铅与塑料的膨胀系数并不相同，随着时间的推移，端子与PP料间的缝隙越来越大，越来越深，直至渗出。这种腐蚀速度比较缓慢，因此要在使用较长一段时间后才产生漏液，同时正极腐蚀速度大于负极，因此正极漏液更严重。
由于焊接一般采用的是乙炔氧气焊接，焊接时极柱表面会形成一层氧化铅，氧化铅很容易同硫酸反应，因而更加快了腐蚀速度，缩短了产生漏液时间。（端子焊接时产生的氧化铅似乎不会跟端子爬酸有明显关系。）
（2）蓄电池核电指示器（观察孔）处的漏液：
蓄电池的核电指示器是用来观察蓄电池的状态的，正常情况下观察孔显示蓝色说明蓄电池状态良好；观察孔显示黑色说明电池需要充电；观察孔显示白色说明电池需要更换。由于核电指示器与蓄电池配合的不够紧密，再加上壳体与指示器的热膨胀状况。经常会有酸雾通过指示器与蓄电池之前的装配间隙而发散出来形成一种白色的结晶体，从而容易造成指示器失灵，造成误判。
（3）蓄电池槽体的漏液。大多数是因为槽体质量和材料的原因，或者槽体受到震动或外部损坏产生裂纹等，在蓄电池充放电或整车运转的时候造成电解液的渗漏。渗出的电解液可以腐蚀蓄电池支撑架并给周围环境带来影响。
3.蓄电池漏液的改进方案（1）端子的形成采用自动焊接设备，冷压成型工艺。冷压端子与压铸端子的对比
自动焊接设备可以保证焊接工艺的一致性，采用冷压工艺可以有效的改善端子外表面的粗糙度，减少端子与PP料间的缝隙，从而使端子和盖体进行良好的衔接。
（2）改进端子的结构设计，增大端子上的螺纹行程。端子和盖体是两种不同的材料，随着时间和外界环境温度的影响以及伸缩比的不同容易出现裂纹。由于毛细现象，端子爬酸难于根除，所以会导致极柱的腐蚀。增加端子的行程后，相当于增长了酸液的爬酸路径，可以提高其寿命。
4.总结
端子爬酸是蓄电池常见的一种失效模式。此种问题不至直接导致蓄电池本身报废，还会腐蚀连接线，长时间的这种故障甚至可以给电器系统带来严重的短路风险和整车抛锚故障。为了使电池能够使用的更加长久，汽车能够正常运行，更为了保护客户的生命和财产安全，我们需要采取各种方法，尽力减少这方面的问题。
对于起动型铅酸蓄电池而言，毛细现象是导致端子爬酸的根源，由于不同材料结合在一起，无法避免两者之间有小缝隙，所以无法保证端子与塑料的完美结合。但我们可以通过种种办法改进，从而减少或减小缝隙。改进的思路主要有三种：1、改善端子：使用更光滑，行程更长的端子。2、改善塑料：选用与铅结合较好的塑料，如：热膨胀系数更加相近。3、改善端子与塑料的结合方式：如用特殊材料处理端子表面，使其跟塑料有更好的结合能力。
本文主要是根据第一种思路提出了解决办法：使用冷压端子来改善端子与塑料的结合，从而还减少缝隙，并通过增加爬酸行程的方式使酸需要消耗更长的时间才能从端子部渗出。这可以在蓄电池的使用期间有效地减少端子爬酸的可能性，从而达到改善蓄电池性能，减少汽车故障的目的。
【关键词】端子爬酸 压铸 冷压 螺纹行程
【中图分类号】TP311 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0010-01
正文：
1.电池在整车上的作用及工作原理
蓄电池是一种可逆直流电源，在汽车上与发电机并联，它的主要作用是：
（1）发动机起动时，向起动机和点火系供电。
（2）发电机不发电，或电压较低时，向用电设备供电。
（3）当发电机超载时，可以协助发电机向用电设备供电。
（4）当发电机的端电压高于蓄电池的电动势时，蓄电池会将一部分电能转化为化学能储藏起来，也就是我们所说的充电。另外，它还相当于一个较大的容器，具有稳定电网电压的作用。
2.铅酸蓄电池漏液的几种状态及危害
铅酸蓄电池漏液故障是蓄电池常见的一种故障模式。毛细现象是导致电池端子爬酸的主要原因。根据蓄电池的工作原理可以知道，发动机在运转时，发电机会以一定的电压给蓄电池充电。在整个充电过程中，蓄电池内部发生化学反应，再加上整车上蓄电池周围环境的因素，在蓄电池槽体内部会产生一些气体。比如，H2，O2和酸雾。正常情况下，H2和O2由于是小分子，在整车运动过程中大部门会通过蓄电池小盖憎水的滤气片排出，而蓄电池内部的酸雾则会蓄电池壳体上有裂纹或壳体与端子接触的部位，由于不同的物相界面间存在微小的缝隙，铅与PP料的结合存在着这一问题，酸液会沿着这些微小的缝隙向外渗出。这就是因为毛细现象的存在导致了蓄电池的端子爬酸。
在铅酸蓄电池的售后市场上，蓄电池漏液的方式主要有以下几种：
（1）蓄电池正负极极柱爬酸：铅圈与塑料接触处
蓄电池极柱与外壳盖之间的密封质量也是影响蓄电池循环寿命的主要因素之一。极柱的密封结构有树脂密封结构、树脂两次密封结构、机械压缩式密封结构、HAGEN专利极柱密封结构。起动用蓄电池极柱密封普遍采用的方法是，先将熔融的PP料与铅圈通过注塑工艺连接在一起，再将极柱同蓄电池盖上的铅圈焊接在一起。一般蓄电池使用一年以上就会有个别蓄电池端子外产生漏液，并且正极比负极严重，这是目前国内生产的蓄电池普遍存在的问题。通过对端子漏液的蓄电池解剖发现，极柱端子已被腐蚀，硫酸沿着腐蚀通道在毛细现象作用下，渗到端子表面产生漏液。这种现象也叫爬酸或渗漏，端子腐蚀是在酸性条件下被氧气氧化所致。
腐蚀产生的氧化铅和硫酸铅都是多孔状的，硫酸在内部气压和毛细现象的作用下，会沿着缝隙渗到外面而产生漏液。相对而言，当铅圈与PP料结合正常时，由于毛细现象的作用，酸液会逐步腐蚀铅圈，由于时间的推移，腐蚀现象一步步延伸，一步步加重，再加上蓄电池工作环境温度可能达到70℃以上，铅与塑料的膨胀系数并不相同，随着时间的推移，端子与PP料间的缝隙越来越大，越来越深，直至渗出。这种腐蚀速度比较缓慢，因此要在使用较长一段时间后才产生漏液，同时正极腐蚀速度大于负极，因此正极漏液更严重。
由于焊接一般采用的是乙炔氧气焊接，焊接时极柱表面会形成一层氧化铅，氧化铅很容易同硫酸反应，因而更加快了腐蚀速度，缩短了产生漏液时间。（端子焊接时产生的氧化铅似乎不会跟端子爬酸有明显关系。）
（2）蓄电池核电指示器（观察孔）处的漏液：
蓄电池的核电指示器是用来观察蓄电池的状态的，正常情况下观察孔显示蓝色说明蓄电池状态良好；观察孔显示黑色说明电池需要充电；观察孔显示白色说明电池需要更换。由于核电指示器与蓄电池配合的不够紧密，再加上壳体与指示器的热膨胀状况。经常会有酸雾通过指示器与蓄电池之前的装配间隙而发散出来形成一种白色的结晶体，从而容易造成指示器失灵，造成误判。
（3）蓄电池槽体的漏液。大多数是因为槽体质量和材料的原因，或者槽体受到震动或外部损坏产生裂纹等，在蓄电池充放电或整车运转的时候造成电解液的渗漏。渗出的电解液可以腐蚀蓄电池支撑架并给周围环境带来影响。
3.蓄电池漏液的改进方案（1）端子的形成采用自动焊接设备，冷压成型工艺。冷压端子与压铸端子的对比
自动焊接设备可以保证焊接工艺的一致性，采用冷压工艺可以有效的改善端子外表面的粗糙度，减少端子与PP料间的缝隙，从而使端子和盖体进行良好的衔接。
（2）改进端子的结构设计，增大端子上的螺纹行程。端子和盖体是两种不同的材料，随着时间和外界环境温度的影响以及伸缩比的不同容易出现裂纹。由于毛细现象，端子爬酸难于根除，所以会导致极柱的腐蚀。增加端子的行程后，相当于增长了酸液的爬酸路径，可以提高其寿命。
4.总结
端子爬酸是蓄电池常见的一种失效模式。此种问题不至直接导致蓄电池本身报废，还会腐蚀连接线，长时间的这种故障甚至可以给电器系统带来严重的短路风险和整车抛锚故障。为了使电池能够使用的更加长久，汽车能够正常运行，更为了保护客户的生命和财产安全，我们需要采取各种方法，尽力减少这方面的问题。
对于起动型铅酸蓄电池而言，毛细现象是导致端子爬酸的根源，由于不同材料结合在一起，无法避免两者之间有小缝隙，所以无法保证端子与塑料的完美结合。但我们可以通过种种办法改进，从而减少或减小缝隙。改进的思路主要有三种：1、改善端子：使用更光滑，行程更长的端子。2、改善塑料：选用与铅结合较好的塑料，如：热膨胀系数更加相近。3、改善端子与塑料的结合方式：如用特殊材料处理端子表面，使其跟塑料有更好的结合能力。
本文主要是根据第一种思路提出了解决办法：使用冷压端子来改善端子与塑料的结合，从而还减少缝隙，并通过增加爬酸行程的方式使酸需要消耗更长的时间才能从端子部渗出。这可以在蓄电池的使用期间有效地减少端子爬酸的可能性，从而达到改善蓄电池性能，减少汽车故障的目的。