相信大家都有这样的感觉,汽车上的电瓶在新车时非常好用,启动、听歌、使用灯光都没问题。可是使用几年之后,感觉电瓶中的电量越来越少了,启动不那么顺畅了,熄火听歌一会就没电了,直到有一天,汽车无法启动了,电瓶也就彻底 GAME OVER了。
那么汽车电瓶为什么用久了就存不住电了呢?要说明这个问题,我们要从汽车电瓶的原理说起。
汽车所使用的电瓶学名叫做“铅酸蓄电池”,是一种将化学能转换成电能的装置,是可逆的低压直流电源。它的结构其实很简单,一个壳体,里面放置有二氧化铅制作的正极板和纯铅制作的负极板,再注入一些稀硫酸电解液,然后电解液与极板材料之间发生复杂的化学反应,电能就这这里面生成与释放了。
具体来说,当电瓶处于静止状态时,在正极板处,二氧化铅与硫酸作用生成带正电荷的铅离子沉浮在正极板上,使正极板具有2V的正电位;在负极板处,纯铅电离为铅离子和电子,两个电子留在负极板上,使负极板具有约-0.1V的负电位;这样在正负极之间就形成了大约2.1V的电位差,这就是铅酸蓄电池能够建立起电动势的原理。将六个这样的原电池串联起来,就构成了车用的12V电瓶。
那么电瓶又是如何放电与充电的呢?
当蓄电池在放电时,硫酸与正负极板上的铅和二氧化铅发生化学反应,生成了硫酸铅和水,在这个过程中有大量的电子从负极板流向正极板,从而形成了放电电流;
蓄电池在充电时,在外界电源的作用下,极板上的硫酸铅还原成了纯铅和二氧化铅,电解液中的水还原成硫酸,同时有大量的电子从正极板返回负极板,从而形成了充电电流。
大家可以看到,正负极板上的纯铅和二氧化铅含量越多,与电解液接触得越充分,反应得越深入,电瓶储存的电能就越多。所以,很多电瓶的正负极板都做成海绵状,目的就是让极板与电解液的接触面积尽可能的大。
在新车状态下,电解液是非常纯正的,正负极板上的纯铅和二氧化铅含量也足够多,所以新电瓶能储存更多的电能。
但是,电瓶在多次往复充放电过程中,偶尔会由于充电不及时,或者电解液短缺,这样就会造成部分硫酸铅附着在正负极板上,没有及时转化成纯铅和二氧化铅。这些硫酸铅会堵塞正负极板上的孔隙,使极板上的活性物质和电解液隔离开来,导致电解液与正负极板之间的化学反应变慢,同时有部分活性物质无法参与反应,进而导致导致电瓶的内阻增大,容电量下降,这就是电瓶存不住电的根本性原因。
如果这种状态持续下去,更多的硫酸铅附着在正负极板上,甚至有可能把极板完全堵塞。如果此时把电瓶拆开来看,会发现极板上附着了一层白色的晶体,这种现象叫做电瓶硫化。硫化后的汽车电瓶,在放电时,电压急剧降低;而在充电时电压上升很快,电瓶温度迅速升高,但是储存的电能却很少。
导致电瓶硫化的主要原因,就是电瓶的深度放电以及充电不及时。汽车电瓶是浅充浅放的铅酸电池,如果发生深度放电,就会有部分硫酸铅无法完全还原,进而导致电瓶容量下降。据测算,如果电瓶发生一次完全放电,就再也充不到原来的电量了,最多只能充到原来的90%。所以,我们的汽车熄火后,一定不要长时间、大负荷使用各种电气设备,否则对电瓶的损害是非常大的。
此外,如果经常短距离低速行驶,电瓶上次启动消耗的电能,还没有得到完全补充,发动机就停止运转了。长此以往,也会导致硫酸铅在极板上附着,进而降低电瓶容电量。所以,如果经常走这种低速短途的道路,我们最好定期给电瓶做补充充电,或者每隔一段时间就跑一次长距离的高速,将电瓶的电能补充完整。
硫化后的电瓶一般来说都是直接更换的。不过有一些专业的老师傅也会修复,只是费用不菲。修复的方法称为去硫化充电。对于不太严重的电瓶硫化,用小电流长时间充电就可以修复;对于严重硫化的电瓶,就需要反复多次更换电解液以及多次充放电来修复了,并且修复后的效果一般,最多只能恢复到额定容量的80%左右。