某轻轨项目蓄电池壳体腐蚀漏液问题分析及改进方案

某轻轨项目蓄电池壳体腐蚀漏液问题分析及改进方案

邵泉泽   孙旭

中车南京浦镇车辆有限公司 江苏 南京 210031

摘  要：某轻轨项目交付运营一年左右，蓄电池出现不同程度的腐蚀现象，部分蓄电池因腐蚀严重导致外壳起火，所有车辆面临停运。为了找到蓄电池壳体腐蚀原因，尽快保障轻轨车辆安全稳定运营，通过研究壳体材质，并结合当地环境、运营条件等多种因素进行研究，最终制定符合要求的改进方案。

0引言

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该轻轨项目位于东南亚地区，为高地台有轨电车。当地最高运行环境温度约为40℃，湿度最高80%，完全满足东南亚复杂多变的地域气候和环境变化要求。该项目车辆延用业主以往项目设计，车辆技术成熟，同时蓄电池也选用了跟以往车辆相同厂家的蓄电池。该项目轻轨车辆自运营以来，车辆整体情况良好，功能性部件运行稳定。当地特殊的气候条件（旱季雨季分明，旱季高温日照时间充沛，雨季雨量大且持续时间长）。该项目地铁开始运营线路为完全露天段，车厂停放环境也都是开放式的。

1 蓄电池腐蚀起火事件描述

该项目某列车在车辆段内完成司机培训后散发出灼烧的气味，顺着线索发现蓄电池箱存在异常。做好安全措施后打开蓄电池箱体进行检查，此时蓄电池壳体已出现严重腐蚀情况，个别蓄电池单体内已无电解液。

2 蓄电池壳体腐蚀原因分析

团队对当时该项目已投入运营的12辆车的蓄电池进行普查。发现有一列车车蓄电池壳体已出现严重腐蚀，个别蓄电池单体内部电解液已低于临界值，存在严重安全隐患。另有四列车情况也比较严重，多个单体蓄电池壳体已出现轻微腐蚀。

针对蓄电池本身，并结合其他蓄电池在同样运营环境下的表现，最终将主要原因锁定在以下三点：

1、蓄电池壳体耐碱性无法满足项目需求；

2、蓄电池顶部加液口盖子密封性不达标；

3、蓄电出壳体连接处工艺要求不达标导致漏夜。

为了进一步确定问题原因和调查方向，团队再一次对存在异常的蓄电池单体进行检查。首先是加液口密封问题，普查过程中所有加液口均关闭状态，充放电测试过程中也无电解液从加液口溢出。然后针对蓄电池壳体连接工艺，我们发现即便不是连接处也出现大量变黄腐蚀的现象。

最终我们确认导致蓄电池腐蚀的根本原因是蓄电池壳体材质耐碱性无法满足项目需求。为了验证这一推测，我们决定选用其他材料进行耐碱性对比测试。

3 蓄电池壳体材质耐碱性测试

该项目车辆蓄电池型号为FNC235MR3，壳体材料PP-V0 Polyflam RIPP4000 OSD K3014（以下简称Polylam）。该项目在选择蓄电池之前，按标准通过了与相关的循环寿命、存储、机械性能等型式试验，但再投入使用后蓄电池却出现了腐蚀漏液问题，可能标准中定义的内容并不足以验证产品的所有特征。因此决定对Polylam材料进行一次为期一个月的耐碱性测试。

Polyflam 材料的耐碱性测试准备工作:

1、从还未使用的Polylam材料样本中随机抽取10个样品；

2、检查样品外观组装工艺以及注液盖是否异常；

3、清洁擦拭晾干样品；

4、将10个样品称重编号记录。

Polyflam 材料的耐碱性测试步骤：

1、把样件置于50℃恒温干燥箱中24h，确保样品没有吸收空气中的水分；

2、紧接着将一系列样件置于密度为1.19g/m³的氢氧化钾溶液中，并放置  在70℃的恒温箱中；

3、一周后，将样品从电解液中取出，用去离子水冲洗干净并干燥，单独称重；

4、统计最终的重量损失，重量的损失可以表明样品对电解液的反应程度，进而判断产品的耐碱性能。

通过测试我们可以看到,10份样品的平均损失率为2.55%，损失率最高的为样品P7。

5 蓄电池壳体腐蚀问题解决方案

经过对国内其他同类型车辆蓄电池信息的汇总，我们发现Thermofil E020A00F2(以下简称 Thermofil) 的PP-V0材料的蓄电池壳体被大量使用，且从未出现过问题。

通过调查得知，Thermofil材料可以满足DIN5510以及NFF16-101/16-102 防火标准。这两个标准也是轨道交通防火应用比较普遍的标准。截至2017年，有超过25万支 FNC电池用此材料，已投入使用10年以上且运行效果良好。确认Thermofil材料满足该项目防火标准后，我们只需在验证Thermofil材料是否满足项目要求的耐碱性即可。为了让测试结果有可比性，会用同样的实验对其进行为期一周的检测。

准备10个Thermofil材料样品，并称重编号记录。Thermofil材料的耐碱性测试步骤：

1、把样件置于50℃恒温干燥箱中24h，确保样品没有吸收空气中的水分;

2、紧接着将一系列样件置于密度为1.19g/m³的氢氧化钾溶液中，并放置在70℃的恒温箱中；

3、一周后，将样品从电解液中取出，用去离子水冲洗干净并干燥， 单独称重；

4、统计最终的重量损失，重量的损失可以表明样品对电解液的反应程度，进而判断产品的耐碱性能。

最终检测结果为,10份样品的平均损失率仅为0.253%。

通过Thermofil材料的耐碱性测试我们可以发现，Thermofil材料一周内的损耗均值为0.253%，这远远低于Polyflam材料的均值2.55%。这说明Thermofil材料可能满足该项目蓄电池壳体生命周期内耐碱液化学腐蚀的要求。

为了进一步验证Thermofil材料蓄电池在实际应用中是否可以满足该项目耐碱液化学腐蚀的要求，我们制作了一组电池安装在一辆车上进行12个月的运营验证，并在第0.5、1、1.5、2、3、6、9、12个月进行相应的检查，检查项点有外观检查、电解液检查、温度帖记录以及绝缘监测。

经过12个月的跟踪检查，检查项点Thermofil材料的蓄电池组通过了所有检查项点。通过此次验证可以断定Thermofil材料的蓄电池完全可以满足该项目蓄电池壳体生命周期内耐碱液化学腐蚀的要求。

6 结束语

本文以某轻铁项目蓄电池壳体腐蚀漏液问题为研究背景，分析了整改前的蓄电池壳体Polyflam材料材质的缺点，并阐述了整改后蓄电池壳体Thermofil材料耐腐蚀性的优势。Polyflam材料是2017年开始大量投入使用在蓄电池上。T但是hermofil材料运用已有31年历史。Polyflam材料的兴起并没有威胁到Thermofil材料的市场占比，事实是Polyflam材料并非全面优于Thermofil材料。通过该问题可以清楚地看到在耐碱性方面Thermofil材料要优于Polyflam材料，恰恰耐碱性又是蓄电池比较重要的项点。最终本次蓄电池整改方案，大大提高蓄电池耐腐蚀性效果，满足了该项目蓄电池壳体生命周期内耐碱液化学腐蚀的要求。

参考文献：

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