鉛酸電池廣泛應用於汽車與固定設備,但老化後常出現 電瓶自放電 加快的問題,也就是充飽電後幾天內電壓顯著下降。主要原因是 硫酸鉛結晶(硫酸化),其次是 電極板老化。硫酸化會造成微短路與反應面積減少,而電極板腐蝕與剝落則進一步惡化。脈衝去硫酸化與循環充電能部分改善電瓶自放電現象,但通常需要 2–3 次循環後才會穩定。
鉛酸電池的能量來自 鉛、二氧化鉛與硫酸 的可逆反應:
放電時 → 鉛與二氧化鉛變成硫酸鉛與水。
充電時 → 反應逆轉。
若長期欠充電,部分硫酸鉛無法還原,會累積成不溶性的硬結晶,導致電極板面積下降,出現 電瓶自放電 (俗稱「電瓶吃電」)。健康電池每月自放電約 1–5%,但老化電池的電瓶自放電速率可達 10–30%。
反應面積減少:硫酸鉛結晶覆蓋電極,使硫酸難以接觸,降低容量並提升電瓶自放電速率。
微短路:粗大的硫酸鉛在充電時可能還原成「樹枝狀鉛」,刺穿隔板形成導電橋,持續耗電,表現為電壓在充電後數小時快速下滑。
研究顯示,硫酸化約佔老化電池 電瓶自放電 加速的 60–80%。
腐蝕與剝落:電極板骨架被氧化,支撐減弱,導致活性物質剝落並沉積,這會減少容量並增加電瓶自放電。
表面積減少:活性物質脫落後反應位點下降,使容量下降 20–40%。
導電沉積物:剝落物在電池底部累積,有時會造成內部短路,進一步加劇電瓶自放電。
老化電池在初次脈衝充電後,電壓常會先恢復,但幾小時內又因電瓶自放電而快速下降。需要 2–3 次充放電循環 才能趨於穩定。若硫酸化覆蓋過重(超過 50%),一般脈衝修復效果有限,可能需要高溫或化學方法(如螯合劑)才能溶解。
避免欠充電:定期完整充電,減少硫酸化與電瓶自放電。
脈衝去硫酸化:利用高頻脈衝溶解部分硫酸鉛結晶,降低電瓶自放電速率。
電解液管理:維持正常比重(約 1.265–1.280),避免分層現象導致電瓶自放電。
循環充放電:在脈衝修復後進行 3–5 次循環,可幫助恢復部分容量,減輕電瓶自放電。
不過,即使修復,嚴重老化電池的壽命最多也只能延長 20–50%。
鉛酸電池老化的 電瓶自放電 主要來自 硫酸鉛結晶(硫酸化),透過反應面積縮小與樹枝狀短路加速衰退;電極老化(腐蝕、剝落)則是次要但加重影響的因素。實務上,需透過脈衝去硫酸化與循環充電來部分修復電瓶自放電。
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