1、鉛酸蓄電池常見根本知識1、鉛酸蓄電池的開展歷史和現狀2、閥控式鉛酸蓄電池的定義3、閥控式鉛酸蓄電池的分類4、閥控式鉛酸蓄電池的根本原理5、閥控式鉛酸蓄電池的性能參數6、閥控式鉛酸蓄電池的自放電7、閥控式鉛酸蓄電池的根本結構8、閥控式鉛酸蓄電池的設計9、閥控鉛酸蓄電池的充放電特性10、閥控式鉛酸蓄電池容量的影響因素11、閥控鉛酸蓄電池的失效模式12、閥控鉛酸蓄電池的使用13、bosfa2V 系列電池推薦使用條件及維護方式14、bosfa12V 系列電池推薦使用條件及維護方式15、閥控密封蓄電池在維護過程中應注意的一些問題16、電池的安裝過程、放電過程及考前須知17、相比同類產品的優勢18、bos

2、fa 蓄電池的參數設置及維護管理鉛酸蓄電池的開展歷史和現狀蓄電池是 1859 年由普蘭特 (Plante) 創造的，至今已有一百多年的歷史。鉛酸蓄電池自創造后，在化學電源中 一直占有絕對優勢。這是因為其價格低廉、原材料易于獲得，使用上有充分的可靠性，適用于大電流放電及廣泛 的環境溫度范圍等優點。到 20 世紀初，鉛酸蓄電池歷經了許多重大的改進，提高了能量密度、循環壽命、高倍率放電等性能。然而， 開口式鉛酸蓄電池有兩個主要缺點： 充電末期水會分解為氫， 氧氣體析出， 需經常加酸、 加水， 維護工作繁重； 氣體溢出時攜帶酸霧，腐蝕周圍設備，并污染環境，限制了電池的應用。近二十年來，為了解決以上的兩

3、個問 題，世界各國競相開發密封鉛酸蓄電池，希望實現電池的密封，獲得干凈的綠色能源。1912 年 ThomasEdison 發表專利，提出在單體電池的上部空間使用鉑絲，在有電流通過時，鉑被加熱，成為 氫、氧化合的催化劑，使析出的H2與02重新化合，返回電解液中。但該專利未能付諸實現：鉑催化劑很快失效；氣體不是按氫 2氧1的化學計量數析出，電池內部仍有氣體發生；存在爆炸的危險。60年代，美國Gates公司創造鉛鈣合金，引起了密封鉛酸蓄電池開發熱，世界各大電池公司投入大量人力物力進行開發。1969 年，美國登月方案實施，密封閥控鉛酸蓄電池和鎘鎳電池被列入月球車用動力電源，最后鎘鎳電池被 采用，但密封

4、鉛酸蓄電池技術從此得到開展。1969-1970 年，美國 EC 公司制造了大約 350,000 只小型密封鉛酸蓄電池，該電池采用玻璃纖維棉隔板，貧 液式系統，這是最早的商業用閥控式鉛酸蓄電池，但當時尚未認識到其氧再化合原理。1975年，GatesRutter公司在經過許多年努力并付出高昂代價的情況下，獲得了一項D型密封鉛酸干電池的創造專利，成為今天 VRLA 的電池原型。1979年，GNB公司在購置Gates公司的專利后，又創造了 MFX正板柵專利合金，開始大規模宣傳并生產大 容量吸液式密封免維護鉛酸蓄電池。1984 年， VRLA 電池在美國和歐洲得到小范圍應用。1987 年，隨著電信業的飛

5、速開展， VRLA 電池在電信部門得到迅速推廣使用。1991 年，英國電信部門對正在使用的 VRLA 電池進行了檢查和測試，發現 VRLA 電池并不象廠商宣傳的 那樣，電池出現了熱失控、燃燒和早期容量失效等現象，這引起了電池工業界的廣泛討論，并對VRLA 電池的開展前途、 容量監測技術、 熱失控和可靠性表示了疑問， 此時， VRLA 電池市場占有率還不到富液式電池的50， 原來提到的“密封免推護鉛酸電池名稱正式被“ VRLA 電池取代，原因是 VRLA 電池是一種還需要管理的 電池，采用“免維護容易引起誤解。1992 年，針對 1991 年提出的問題，電池專家和生產廠家的技術員紛紛發表文章提出

6、對策和看法，其中 DrDaridFeder 提出利用測電導的方法對 VRLA 電池進行監測。 I c Bearinger 從技術方面評述 VRLA 電池的先 進性。這些文章對 VRLA 電池的開展和推廣應用起了很大的促進作用。1992 年，世界上 VRLA 電池用量在歐洲和美洲都大幅度增加，在亞洲國家電信部門提倡全部采用 VRLA 電 池；1996 年 VRLA 電池根本取代傳統的富液式電池， VRLA 電池已經得到了廣闊用戶的認可。閥控式鉛酸蓄電池的定義閥控式鉛酸蓄電池的英文名稱為Valve Regulated Lead Battery簡稱VRLA電池，其根本特點是使用期間不用加酸加水維護，

7、電池為密封結構，不會漏酸，也不會排酸霧，電池蓋子上設有單向排氣閥也叫平安閥 ，該閥的作用是當電池內部氣體量超過一定值通常用氣壓值表示 ，即當電池內部氣壓升高到一定值時，排氣閥自動打開，排出氣體，然后自動關閥，防止空氣進入電池內部。閥控式鉛酸蓄電池的分類閥控式鉛酸蓄電池分為 AGM 和 GEL 膠體電池兩種， AGM 采用吸附式玻璃纖維棉 Absorbed GlassMat作隔膜，電解液吸附在極板和隔膜中，貧電液設計，電池內無流動的電解液，電池可以立放工作，也可以臥放工作；膠體GELSiO2作凝固劑，電解液吸附在極板和膠體內，一般立放工作。目前文獻和會議討論的 VRLA電池除非特別指明，皆指 A

8、GM 電池。閥控式鉛酸蓄電池的根本原理閥控式鉛酸蓄電池的電化學反響原理閥控式鉛酸蓄電池的電化學反響原理就是充電時將電能轉化為化學能在電池內儲存起來，放電時將化學能轉化為電能從上面反響式可看出，充電過程中存在水分解反響，當正極充電到70時，開始析出氧氣，負極充電到90時開始析出氫氣，由于氫氧氣的析出，如果反響產生的氣體不能重新復合得用，電池就會失水干涸；對于早期的傳 統式鉛酸蓄電池， 由于氫氧氣的析出及從電池內部逸出， 不能進行氣體的再復合， 是需經常加酸加水維護的重要 原因； 而閥控式鉛酸蓄電池能在電池內部對氧氣再復合利用， 同時抑制氫氣的析出， 克服了傳統式鉛酸蓄電池的 主要缺點。閥控式鉛酸

9、蓄電池的氧循環原理 閥控式鉛酸蓄電池采用負極活性物質過量設計， AG 或 GEL 電解液吸附系統，正極在充電后期產生的氧氣通過AGM 或 GEL 空隙擴散到負極， 與負極海綿狀鉛發生反響變成水， 使負極處于去極化狀態或充電缺乏狀態， 達不 到析氫過電位，所以負極不會由于充電而析出氫氣，電池失水量很小，故使用期間不需加酸加水維護。閥控式鉛 酸蓄電池氧循環圖示如下：可以看出，在閥控式鉛酸蓄電池中，負極起著雙重作用，即在充電末期或過充電時，一方面極板中的海綿狀 鉛與正極產生的 O2 反響而被氧化成一氧化鉛， 另一方面是極板中的硫酸鉛又要接受外電路傳輸來的電子進行復 原反響，由硫酸鉛反響成海綿狀鉛。在

10、電池內部，假設要使氧的復合反響能夠進行，必須使氧氣從正極擴散到負極。氧的移動過程越容易，氧循環就越容易建立。在閥控式蓄電池內部，氧以兩種方式傳輸：一是溶解在電解液中的方式，即通過在液相中的擴散，到達負極外表；二是以氣相的形式擴散到負極外表。傳統富液式電 池中，氧的傳輸只能依賴于氧在正極區 H2S04 溶液中溶解，然后依靠在液相中擴散到負極。 如果氧呈氣相在電 極間直接通過開放的通道移動， 那么氧的遷移速率就比單靠液相中擴散大得多。 充電末期正極析出氧氣， 在正極 附近有輕微的過壓，而負極化合了氧，產生一輕微的真空，于是正、負間的壓差將推動氣相氧經過電極間的氣體 通道向負極移動。閥控式鉛蓄電池的

11、設計提供了這種通道，從而使閥控式電池在浮充所要求的電壓范圍下工作， 而不損失水。 對于氧循環反響效率， AGM 電池具有良好的密封反響效率， 在貧液狀態下氧復合效率可達 99 以上；膠體電池氧再復合效率相對小些，在干裂狀態下，可達70-90；富液式電池幾乎不建立氧再化合反響，其密封反響效率幾乎為零。返回頁首 閥控式鉛酸蓄電池的性能參數 開路電壓與工作電壓11 開路電壓 電池在開路狀態下的端電壓稱為開路電壓。電池的開路電壓等于電池的正極的電極電勢與負極電極電勢之 差。12工作電壓工作電壓指電池接通負載后在放電過程中顯示的電壓， 又稱放電電壓。 在電池放電初始的工作電壓稱為初始 電壓。電池在接通負

12、載后，由于歐姆電阻和極化過電位的存在，電池的工作電壓低于開路電壓。2 容量 電池在一定放電條件下所能給出的電量稱為電池的容量，以符號C 表示。常用的單位為安培小時，簡稱安時Ah 或毫安時 mAh 。電池的容量可以分為理論容量，額定容量，實際容量。 理論容量是把活性物質的質量按法拉第定律計算而得的最高理論值。為了比擬不同系列的電池， 常用比容量的概念，即單位體積或單位質量電池所能給出的理論電量，單位為Ah/1 或 Ah/kg 。實際容量是指電池在一定條件下所能輸出的電量。它等于放電電流與放電時間的乘積，單位為Ah，其值小于理論容量。額定容量也叫保證容量， 是按國家或有關部門公布的標準， 保證電池

13、在一定的放電條件下應該放出的最低限 度的容量。3 內阻電池內阻包括歐姆內阻和極化內阻， 極化內阻又包括電化學極化與濃差極化。 內阻的存在， 使電池放電時的 端電壓低于電池電動勢和開路電壓， 充電時端電壓高于電動勢和開路電壓。 電池的內阻不是常數， 在充放電過程 中隨時間不斷變化，因為活性物質的組成、電解液濃度和不斷地改變。歐姆電阻遵守歐姆定律； 極化電阻隨電流密度增加而增大， 但不是線性關系， 常隨電流密度和溫度都在不斷 地改變。4 能量電池的能量是指在一定放電制度下，蓄電池所能給出的電能，通常用瓦時Wh表示。電池的能量分為理論能量和實際能量。理論能量W理可用理論容量和電動勢 E的乘積表示，即

14、W理=C理E電池的實際能量為一定放電條件下的實際容量C實與平均工作電壓 U平的乘積，即W 實 =C 實 U 平常用比能量來比擬不同的電池系統。比能量是指電池單位質量或單位體積所能輸出的電能，單位分別是Wh/kg 或 Wh/l 。比能量有理論比能量和實際比能量之分。前者指 lkg 電池反響物質完全放電時理論上所能輸出的能量。實際 比能量為 lkg 電池反響物質所能輸出的實際能量。由于各種因素的影響，電池的實際比能量遠小于理論比能量。實際比能量和理論比能量的關系可表示如下：W 實：W 理 KV KR Km式中Kv-電壓效率；KR-反響效率；Km 質量效率。電壓效率是指電池的工作電壓與電動勢的比值。

15、電池放電時，由于電化學極化、濃差極化和歐姆壓降，工作 電壓小于電動勢。反響交通用性表示活性物質的利用率。 電池的比能量是綜合性指標，它反映了電池的質量水平，也說明生產廠家的技術和管理水平。5 功率與比功率電池的功率是指電池在一定放電制度下，于單位時間內所給出能量的大小，單位為W瓦或 kW千瓦。單位質量電池所能給出的功率稱為比功率，單位為 W/kg 或 kW/kg 。比功率也是電池重要的性能指標之一。一個電 池比功率大，表示它可以承受大電流放電。蓄電池的比能量和比功率性能是電池選型時的重要參數。 因為電池要與用電的儀器、 儀表、電動機器等互相配套， 為了滿足要求， 首先要根據用電設備要求功率大小

16、來選擇電池類型。 當然， 最終確定選用電池的類型還要考慮質 量、體積，比能量、使用的溫度范圍和價格等因素。6 電池的使用壽命在規定條件下，某電池的有效壽命期限稱為該電池的使用壽命。蓄電池發生內部短路或損壞而不能使用，以 及容量達不到標準要求時蓄電池使用失效， 這時電池的使用壽命終止。 蓄電池的使用壽命包括使用期限和使用周 期。使用期限是指蓄電池可供使用的時間，包括蓄電池的存放時間。使用周期是指蓄電池可供重復使用的次數。 閥控式鉛酸蓄電池的自放電1 自放電的原因電池的自放電是指電池在存儲期間容量降低的現象。 電池開路時由于自放電使電池容量損失。 自放電通常主 要在負極，因為負極活性物質為較活潑的

17、海綿狀鉛電極，在電解液中其電勢比氫負，可發生置換反響。假設在電 極中存在著析氫過電位低的金屬雜質， 這些雜質和負極活性物質能給成腐蝕微電池， 結果負極金屬自溶解， 并伴 有氫氣析出，從而容量減少。在電解液中雜質起著同樣的有害作用。一般正極的自放電不大。正極為強氧化劑， 假設在電解液中或隔膜上存在易于被氧化的雜質，也會引起正極活性物質的復原，從而減少容量。2 自放電率自放電率用單位時間容量降低的百分數表示。式中 Ca-電池存貯前的容量 (Ah)Cb-電池存貯后的容量 (Ah)T 一電池貯存的時間，常用天、月計算。3 正極的自放電正極的自放電是由于在放置期間， 正極活性物質發生分解， 形成硫酸鉛并

18、伴隨著氧氣析出， 發生下面一對軛 反響：同時正極的自放電也有可能由下述幾種局部電池形成引起：在電極的上端和下端， 以及電極的孔隙和電極的外表處酸的濃度不同， 因而電極內外和上下形成了濃差電池。 處 在較稀硫酸區域的二氧化鉛為負極， 進行氧化過程而析出氧氣； 處在較濃硫酸區域的二氧化鉛為正極， 進行復原 過程，二氧化鉛復原為硫酸鉛。這種濃差電池在充電終了的正極和放電終了的正極都可形成，因此都有氧析出。 但是在電解液濃度趨于均勻后，濃差消失，由此引起的自放電也就停止了。 正析自放電的速度受板柵合金組成和電解液濃度的影響，對應于硫酸濃度出現不同的極大值。一些可變價態的鹽類如鐵、鉻、錳鹽等，它們的低價

19、態可以在正極被氧化，同時二氧化鉛被復原；被氧化的高價 態可通過擴散到達負極，在負極上進行復原過程；同時負極活性物質鉛被氧化，復原態的離子又藉助于擴散、對 流到達正極重新被氧化。如此反復循環。因此，可變價態的少量物質的存在可使正極和負極的自放電連續進行， 舉例如下：PbO2+3H+HSO4-+2Fe2+ PbSO4+2H2O+2Fe3+ (3-11)Pb+HSO4-+2Fe3+ PbSO4+H+2Fe2+ (3-12) 在電解液中一定要防止這些鹽類的存在。4負極的自放電 蓄電池在開路狀態下，鉛的自溶解導致容量損失，與鉛溶解的共軛反響通常是溶液中H+ 的復原過程，即Pb+H2SO4 PbSO4+H

20、2(3-13)該過程的速度與硫酸的濃度、貯存溫度所含雜質和膨脹劑的類型有關。 溶解于硫酸中的氧也可以發生鉛自溶的共軛反響，即Pb+1/2O2+ H2SO4 PbSO4 +H2O(3-14)該過程受限于氧的溶解與擴散，在電池中一般以式3-13為主。雜質對于鉛自溶有的共軛反響析氫有很大影響，一般氫在鉛上析出的過電位很高，在式 3-13中鉛的自溶 速度完全受析氫過程控制，析氫過電信大小起著決定性作用。當雜質沉積在鉛電極外表上，與鉛組成微電池，在 這個短路電池組中鉛進行溶解，而比氫過電位小的雜質析出，因而加速自放電。閥控式鉛酸蓄電池的根本結構構成閥控鉛酸蓄電池的主要部件是正負極板、電解液、隔膜、電池殼

21、和蓋、平安閥，此外還一些零件如端子、 連接條、極柱等。閥控式鉛酸蓄電池的設計1 板柵合金的選擇參加電池反響的活性物質鉛和二氧化鉛是疏松的多孔體，需要固定在載體上。通常，用鉛或鉛基合金制成的 柵欄片狀物為載體，使活性物質固定在其中，這種物體稱之為板柵。它的作用是支撐活性物質并傳輸電流。 11 正板柵合金閥控電池是一種新型電池，使用過程中不用加酸加水維護，要求正板柵合金耐腐蝕性好，自放電小，不同廠 家采用的正板柵合金并不完全相同，主要有：鉛鈣、鉛鈣錫，鉛鈣錫鋁、鉛銻鎘等。不同合金 性能不同， 鉛鈣。 鉛鈣錫合金具有良好的浮充性能， 但鉛鈣合金易形成致密的硫酸鉛和硫酸鈣阻擋層使電 池早期失效，合金抗

22、蠕變性差，不適合循環使用。鉛-鈣-錫-鋁、鉛 -銻-鎘各方面性能相比照較好，既適合浮充使用，又適合循環使用。1 2 負板柵合金閥控電池負板柵合金一般采用鉛 -鈣合金，盡量減少析氫量。2 板柵厚度 正極板厚度決定電池壽命，極板厚度與電池預計壽命的關系見下表：正板柵厚度mm循環壽命次10h率80%放電深度，25C 預計浮充壽命年正常浮充使用2.015023.025743.440064.5800123 正負極活性物質比例鉛酸蓄電池設計上正負極活性物質利用率一般按3033計算，正負極活性物質比例為1：1 ，實際應用中，負極活性物質利用率一般比正極高，對于閥控鉛酸蓄電池，考慮到氧再化合的需要，負極活性物

23、質設計過量，一 般宜為 1：1012。4 隔膜的選擇閥控鉛酸蓄電池中隔膜采用的是玻璃纖維棉，應該具有如下特征： 優良的耐酸性能和抗氧化能力；厚度均勻一致，外觀無針孔、無機械雜質； 孔徑小且孔率大；優良的吸收和保存電解液能力；電阻小；具有一定的機械強度，以保證工藝操作要求；雜質含量低，尤其是鐵、銅的含量要低。5 殼蓋結構和材料選擇閥控電池殼蓋結構設計主要是強度設計， 散熱設計和蓋上的極柱密封設計。 強度設計要求電池外壁在緊裝配和承受內氣壓時外壁不應有明顯的氣脹變形，對于PP外殼，應加鋼殼加固，對于 2V系列電池，ABS和PVC外殼，壁厚一般要到達 8 10mm。散熱設計要求電池外殼散熱面積大、材

24、料導熱性好且壁厚越薄越好。殼體結構 相比照較簡單，只需考慮強度和蓋子封裝配合即可。6 殼蓋密封和極柱密封結構電池殼蓋密封分為熱封和膠封，熱封是最可靠的密封方式，PP材料采用熱封，ABS和PVC材料一般采用膠封，膠封關鍵是要采用適宜的環氧樹脂。極柱密封技術是閥控電池生產的一項關鍵技術，不同的廠家采用的方式不完全相同。7 電解液閥控電池電解液中硫酸含量一般按理論量的1.5倍設計，電解液比重一般為1. 30g/m1左右。8 平安閥平安閥是閥控電池的一個關鍵部件， 平安閥質量的好壞直接影響電池使用壽命， 均勻性和平安性。 根據有關 標準和閥控電池的使用情況，平安閥應滿足如下技術條件： 單向開閥； 單向

25、密封，可防止空氣進入電池內部； 同一組電池各平安閥之間的開閉壓力之差不應超過平均值的20 ； 壽命不應低于 15 年； 濾酸，可防止酸和酸霧從平安閥排氣口排出； 隔爆，電池外部遇明火時電池內部不應引爆； 抗震，在運輸和使用期間，平安閥不會因震動和屢次開閉而松動失效； 耐酸； 耐咼、低溫。 目前市場使用的平安閥主要有：柱式、帽式和傘形平安閥，其結構見下面示意圖。 閥控鉛酸蓄電池的充放電特性鉛酸蓄電池以一定的電流充、放電時，其端電壓的變化如以下列圖：1. 放電中電壓的變化 電池在放電之前活性物質微孔中的硫酸濃度與極板外主體溶液濃度相同，電池的開路電壓與此濃度相對應。放電一開始，活性物質外表處 (包

26、括孔內外表 )的硫酸被消耗，酸濃度立即下降，而硫酸由主體溶液向電極外表的 擴散是緩慢過程， 不能立即補償所消耗的硫酸， 故活性物質外表處的硫酸濃度繼續下降， 而決定電極電勢數值的 正是活性物質外表處的硫酸濃度，結果導致電池端電壓明顯下降，見曲線OE 段。隨著活性物質外表處硫酸濃度的繼續下降，與主體溶液之間的濃度差加大，促進了硫酸向電極外表的擴散過 程，于是活性物質外表和微孔內的硫酸得到補棄。在一定的電流放電時，在某一段時間內，單位時間消耗的硫酸 量大局部可由擴散的硫酸予以補充， 所以活性物質外表處的硫酸濃度變化緩慢， 電池端電壓比擬穩定。 但是由于 硫酸被消耗，整體的硫酸濃度下降，又由于放電過

27、程中活性物質的消耗，其作用面積不斷減少，真實電流密度不 斷增加，過電位也不斷加大，故放電電壓隨著時間還是緩慢地下降，見曲經EFG 段。隨著放電繼續進行，正、負極活性物質逐漸轉變為硫酸鉛，并向活性物質深處擴展。硫酸鉛的生成使活化物 質的孔隙率降低，加劇了硫酸向微孔內部擴散的困難，硫酸鉛的導電性不良，電池內阻增加，這些原因最后導致 在放電曲線的 G 點后，電池端電壓急劇下降，到達所規定的放電終止電壓。2 充電中的電壓變化 在充電開始時，由于硫酸鉛轉化為二氧化鉛和鉛，有硫酸生成，因而活性物質外表硫酸濃度迅速增大，電池 端電壓沿著 OA 急劇上升。當到達 A 點后，由于擴散，活性物質外表及微孔內的硫酸

28、濃度不再急劇上升，端電 壓的上升就較為緩慢 (ABC) 。這樣活性物質逐漸從硫酸鉛轉化為二氧化鉛和鉛，活性物質的孔隙也逐漸擴大，孔 隙率增加。隨著充電的進行，農漸接近電化學反響的終點，即充電曲線的C 點。當極板上所存硫酸鉛不多，通過硫酸鉛的溶解提供電化學氧化和復原所需的Pb2+極度缺乏時，反響的難度增加，當這種難度相當于水分解的難度時，即在充入電量 70%時開始析氧，即副反響 2H2O 一 O2+4H+4e,充電曲線上端電壓明顯增加。當充入電 量達 90以后，負極上的副反響，即析氫過程發生，這時電池的端電壓到達D 點，兩極上大量析出氣體，進行水的電解過程，端電壓又到達一個新的穩定值，其數值取決

29、于氫和氧的過電位，正常情況下該恒定值約為2.6V。返回頁首閥控式鉛酸蓄電池容量的影響因素1 放電率對電池容量的影響 鉛蓄電池容量隨放電倍率增大而降低， 在談到容量時， 必須指明放電的時率或倍率。 電池容量隨放電時率 或倍率不同而不同。11 容量與放電時率的關系 對于一給定電池，在不同時率下放電，將有不同的容量，下表為bosfaGFMl000 電池在常溫下不同放電時率放電時的額定容量。放電率(hr)容量(Ah) 1 . 2高倍率放電時容量下降的原因放電倍率越咼，放電電流密度越大，電流在電極上分布越不均勻，電流優先分布在離主體電解液最近的外表上， 從而在電極的最外外表優先生成 PbS04。PbSO

30、4的體積比PbO2和Pb大，于是放電產物硫酸鉛堵塞多孔電極的 孔口， 電解液那么不能充分供應電極內部反響的需要， 電極內部物質不能得到充分利用， 因而高倍率放電時容量降 低。13 放電電流與電極作用深度關系在大電流放電時， 活性物質沿厚度方向的作用深度有限， 電流越大其作用深度越小， 活性物質被利用的程度 越低，電池給出的容量也就越小。電極在低電流密度下放電，i < 100A/m&sup2;時，活性物質的作用深度為 3X 10-3m-5x 10-3m，這時多孔電極內部外表可充分利用。而當電極在高電流密度下放電，i > 200A/m&sup2;時，活性物質的作用深度急

31、劇下降，約為 012X10-3m 活性物質深處很少利用，這時擴散已成為限制容量的決定因素。 在大電流放電時，由于極化和內阻的存在，電池的端電壓低，電壓降損失增加，使電池端電壓下降快，也影響容量。2 溫度對電池容量的影響環境溫度對電池的容量影響較大，隨著環境溫度的降低容量減小。環境溫度變化1C時的電池容量變化稱為容量的溫度系數。根據國家標準，如環境溫度不是25C,那么需將實測容量按以下公式換算成25C基準溫度 時的實際容量 Ce,其值應符合標準。公式中： t 是放電時的環境溫度K是溫度系數，10hr的容量實驗時 K=0 . 006/C, 3hr的容量實驗時 K=0 . 008/C,1hr的容量實

32、驗時 K=0 . 01/C3 閥控鉛酸蓄電池容量的計算閥控式鉛酸蓄電池的實際容量與放電制度(放電率、溫度、終止電壓 )和電池的結構有關。如果電池是以恒定電流放電，放電至規定的終止電壓，電池的實際容量Ct=放電電流I x放電時間t，單位是Ah。閥控鉛酸蓄電池的失效模式1 干涸失效模式 從閥控鉛酸蓄電池中排出氫氣、氧氣,水蒸氣、酸霧,都是電池失水的方式和干涸的原因。干涸造成電池失效這 一因素是閥控鉛酸蓄電池所特有的。失水的原因有四：氣體再化合的效率低；從電池殼體中滲出水；板柵 腐蝕消耗水；自放電損失水。1 1 氣體再化合效率 氣體再化合效率與選擇浮充電壓關系很大。電壓選擇過低,雖然氧氣析出少,復合

33、效率高,但個別電池會由于長 期充電缺乏造成負極鹽化而失效,使電池壽命縮短。浮充電壓選擇過高,氣體析出量增加,氣體再化合效率低, 雖防止了負極失效,但平安閥頻繁開啟,失水多,正極板柵也有腐蝕,影響電池壽命。1 2 從殼體材料滲透水分 各種電池殼體材料的有關性能見下表。從表中數據看出,ABS 材料的水蒸氣滲透率較大,但強度好。電池殼體的滲透率,除取決于殼體材料種類、性質外,還與其壁厚,殼體內外間水蒸氣壓差有關。數值材料水蒸汽相對滲透率(%)氧相對滲透率(%)機械強度拉伸強度(Mpa)缺口沖擊強度(KJ m2)ABS16.60.3521 636.053PVC4.224.4135 55221081.

34、3 板柵腐蝕板柵腐蝕也會造成水分的消耗,其反響為：1 4 自放電正極自放電析出的氧氣可以在負極再化合而不至于失水，但負極出析的氫不能在正極復合，會在電池累積， 從平安閥排出而失水，尤其是電池在較高溫度下貯存時， 自放電加速。2 容量過早損失的失效模式在閥控鉛酸蓄電池中使用了低銻或無銻的板柵合金，早期容量損失常容易在如下條件發生： ' 不適宜的循環條件，諸如連續高速率放電、深放電、充電開始時低的電流密度； 缺乏特殊添加劑如 Sb、Sn、 H3PO4； 低速率放電時高的活性物質利用率、電解液高度過剩，極板過薄等； 活性物質視密度過低，裝配壓力過低等。3 熱失控的失效模式大多數電池體系都存在

35、發熱問題， 在閥控鉛酸蓄電池中可能性更大， 這是由于： 氧再化合過程使電池內產生 更多的熱量；排出的氣體量小，減少了熱的消散；假設閥控鉛酸蓄電池工作環境溫度過高， 或充電設備電壓失控， 那么電池充電量會增加過快， 電池內部溫度隨 之增加，電池散熱不佳，從而產生過熱，電池內阻下降，充電電流又進一步升高，內阻進一步降低。如此反復形 成惡性循環，直到熱失控使電池殼體嚴重變形、漲裂。為杜絕熱失控的發生，要采用相應的措施：充電設備應有溫度補償功能或限流；嚴格控制平安閥質量， 以使電池內部氣體正常排出；蓄電池要設置在通風良好的位置， 并控制電池溫度。 4 負極不可逆硫酸鹽化 在正常條件下， 鉛蓄電池在放電

36、時形成硫酸鉛結 晶，在充電時能較容易地復原為鉛。如果電池的使用和維護不當，例如經常處于充電缺乏或過放電，負極就會逐 漸形成一種粗大堅硬的硫酸鉛， 它幾乎不溶解， 用常規方法充電很難使它轉化為活性物質， 從而減少了電池容量， 甚至成為蓄電池壽命終止的原因， 這種現象稱為極板的不可逆硫酸鹽化。為了防止負極發生不可逆硫酸鹽化，必須對蓄電池及時充電，不可過放電。 5 板柵腐蝕與伸長 在鉛酸蓄電池中，正極板柵比負極板柵厚，原因之 一是在充電時，特別是在過充電時，正極板柵要遭到腐蝕，逐漸被氧化成二氧化鉛而失去板柵的作用，為補償其 腐蝕量必須加粗加厚正極板柵。所以在實際運行過程中， 一定要根據環境溫度選擇適

37、宜的浮充電壓， 浮充電壓過高，除引起水損失加速外，也引起正極板柵腐蝕加速。當合金板柵發生腐蝕時，產生應力，致使極決于正極 板壽命， 其設計壽命是按正極板柵合金的腐蝕速率進行計算的， 正極板柵被腐蝕的越多， 電池的剩余容量就越少； 電池壽命就越短。閥控鉛酸蓄電池的使用1 容量選擇 閥控鉛酸蓄電池的額定容量是 10 小時率放電容量。電池放電電流過大，那么達不到額定容量。因此，應根據設備 負載，電壓大小等因素來選擇適宜容量電池。蓄電池總容量應按YD5040-97?通信電源設備安裝設計標準?中的規定配置，計算如下：式中：Q 選用的蓄電池容量Ah ； K 平安系數，取1. 25; L 負荷電流At放電小

38、時數h，見本公司?安裝手冊?第 33、34頁表1;n放電容量系數，見本公司?安裝手冊?第35頁表2;t實際電池所在地最低環境溫度數值。所在地有采暖設備時，按15C考慮，無采暖設備時，按5C考慮；a電池溫度系數1/C ，當放電小時率?10時，取a =0 . 006;當10>放電小時率?1時，取a =0 . 008 ；當放電小時率 <1時，取a =0 . 01。2 充電機的選擇由于浮充使用和無人值守，要求使用閥控鉛酸蓄電池的充電機具有如下功能：自動穩壓自動穩流 恒壓限流高溫報警 波紋系數不大 5故障報警 浮充 /均充自動轉換 溫度補償3 閥控鉛酸蓄電池的安裝3 1 安裝方式 閥控鉛酸蓄

39、電池有高形和矮形兩種設計，高形設計的電池體積高度、重量大，濃差極化大，影響電池性能，最好臥式放置。矮形電池可立放、也可臥放工作。安裝方式要根據工作場地與設施而定32 連接方式及導線閥控鉛酸蓄電池實際應用中， 大電流放電性能特別重要。 除電池本身外， 連接方式和連接導線的電壓降是至 關重要的。3 2 1 連接方式考慮 1000Ah 以上大電池大局部均用 500Ah-1000Ah 并聯而成， 連接線使用多， 要貫徹 “多串少并， 先串后并 原那么。 bosfa 目前最大單體為 1500Ah 。3 2 2 連接導線一般要求電池間連接導線電壓降 (兩極柱根部測量 )在 1h 率大電流放電時為 10mV

40、 ，連接導線有材質 (電阻率 )、長 度和截面三個因素，中選材電阻率、長度(安裝位置 )固定后，截面積可參考下式計算：323 考前須知(1) 不能將容量、性能和新舊程度不同的電池連在一起使用。(2) 連接螺絲必須擰緊，臟污和松散的連接會引起電池打火爆炸，因此要仔細檢查。(3) 安裝末端連接線和導通電池系統前，應再次檢查系統的總電壓和極性連接，以保證正確接線。(4) 由于電池組電壓較高，存在著電擊的危險，因此裝卸、連接時應使用絕緣工具與防護，防止短路。(5) 電池不要安裝在密閉的設備和房間內，應有良好通風，最好安裝空調。電池要遠離熱源和易產生火花的 地方；要防止陽光直射。4 運行充電4 1 補充

41、充電與容量試驗閥控鉛酸蓄電池是荷電出廠， 由于自放電等原因， 投入運行前要作補充充電和一次容量試驗。 補充充電應按 廠家使用說明書進行，各生產廠并不完全一致。補充充電一般采用恒壓限流充電。在2. 30-2 . 35V電壓下充電，同時充電電流不超過0. 25C10，直到充電電流降到 0006C10 以下 3小時不變，就認為電池充足。補充充電后，進行一次10h 率容量檢查。42 浮充充電421 浮充工作閥控鉛酸蓄電池在現場的工作方式主要是浮充工作制， 浮充工作制是在使用中將蓄電池組和整流器設備并接在負 載回路作為支持負載工作的唯一后備電源，如以下列圖所示。浮充工作的特點是，一般說電池組平時并不放電

42、，負 載的電流全部由整流器供應。當然實際運行中電池有局部放電以及由于負載的意外突然增大而放電。422浮充充電作用蓄電池組在浮充工作制中有兩個主要作用：(1) 當市電中斷或整流器發生故障時，蓄電池組即可擔負起對負載單獨供電任務，以確保通訊不中斷；(2) 起平滑濾波作用。電池組與電容器一樣，具有充放電作用，因而對交流成分有旁路作用。這樣，送至負 載的脈動成分進一步減少，從而保證了負載設備對電壓的要求。423 浮充電壓的原那么1 浮充電流足以補償電池的自放電損失； 2當蓄電池放電后，能依靠浮充電很快地補充損失的電量，以備下一次放電。 3選擇在該充電電壓下，電池極板生成的 PbO2 較為致密，以保護板

43、柵不致于很快腐蝕。4 盡量減少 O2 與 H2 析出，并減少負極鹽化。5.浮充電壓的選擇還要考慮其它的影響因素：電解液濃度對浮充電壓的影響；板柵合金對浮充電壓的 影響。根據浮充電壓選擇原那么與各種因素對浮充電壓的影響，國外一般選擇稍高的浮充電壓， 范圍可達 225233V，國內稍低，2. 23 2. 27V。不同廠家對浮充電壓的具體規定個一樣、bosfa公司對浮充電壓的規定為 2. 25V/單體(環境溫度為25C情況下)，根據環境溫度的變化，對浮充電壓應作相應調整。424 浮充電壓的溫度補償浮充充電與環境溫度有密切關系。通常浮充電壓是指環境25C而言，所以當環境溫度變化時，需按溫度系數補償，調

44、整浮充電壓。不同廠家電池的溫度補償系數不一樣，在設置充電機電池參數時，應根據說明書上的規定設 置溫度補償系數，如說明書沒有寫明，應向電池生產廠家咨詢確定。bosfa公司電池的溫度補償系數為 -3.5mV/C。43 均充的作用及均充電壓和頻率當電池浮充電壓偏低或電池放電后需要再充電或電池組容量缺乏時， 需要對電池組進行均衡充電， 適宜的均充電 壓和均充頻率是保證電池長壽命的根底， 對閥控鉛酸蓄電池平時不建議均充， 因為均充可能造成電池失水而早期 失效，均充電壓與環境溫度有關。一般單體電池在25 C環境溫度下的均充電壓為 2. 35V或2. 30V，如溫度發生變化，需及時調整均充電壓均充電壓溫度補

45、償系數為-5mV/C。建議均充頻率的設置，應為電池全浮充運行壹年，按規定電壓均充一次，時間為12 小時或 24 小時。其它具體均充條件可參見 13. 2. 2 條的說明。如果是電池放電后的補充電，那么需采用 12. 4. 1 所說明恒壓限流的補充充電方法。13 2V 系列電池推薦使用條件及維護方式13. 1 浮充電壓正常的浮充電壓為 2. 25V/單體環境溫度25C。溫度補償系數為：3mV/C。當蓄電池浮充運行時，蓄電池單體 電壓不應低于2. 16V，如單體電壓低于 2. 16V，那么需要進行均衡充電。132均衡充電均衡充電一般采用恒壓限流進行充電，充電電壓按2. 35V/單體環境溫度25C

46、。溫度補系數為：5MV/C。均充頻率：半年次。注: 5mV/C意為溫度每增加 1C，均充電壓降低 5mV，恒壓限流充電：以單體 2. 302. 35V電壓充電，同 時充電電流不超過 0. 25C10，直到充電電流降到 0. 006C10以下3小時不變，就認為電池充足。閥控密封鉛酸蓄電池遇有以下情況時需按均充制度進行均衡充電： 單體電池浮充電壓低于 216V。新電池安裝調試后，需要進行 12小時的均衡充電。電池放電超過 5的額定容量時。擱置不用時間超過三個月。全浮充運行一年以上。133日常維護閥控密封鉛酸蓄電池并不是不需要管理， 電池的變化是一個漸進和積累的過程， 為了保證電池使用良好， 作 好

47、運行記錄是相當重要的，要檢測的工程如下：單體和電池組的浮充電壓 一次 /月；電池外殼和極柱溫度 一次 /月；電池的殼蓋有無變形和滲液 一次/月 ； 極柱、平安閥周圍是否有滲液和酸霧逸出一次/月 ；重新擰緊連接處螺釘一次/半年;同時也要定期對開關電源的電池管理參數進行檢查，保證電池參數符合要求，開關電源的局部參數如下：24 只單體即 48V 系統 浮充電壓：54. 0V單體2. 25V均充電壓：56. 4V單體2. 35V浮充溫度補償：是均充溫度補償：是浮充溫度補償系數：3mV /C/單體均充溫度補償系數：5mV /C/單體均充頻率： 180 天；定時均充時間： 12 小時高壓告警電壓： 57V

48、低壓告警電壓： 47V電池斷路保護電壓： 432V轉均充判據：電池容量： 95；電池電壓： 49V放電時間： 30 分鐘轉浮充判據：后期穩流均充時間： 180 分鐘；穩流均充電流：w 0. 006C10/組13.4 蓄電池容量測試及再充電：13.4 . 1 容量測試方法每年以實際負荷做一次核對性放電，放出額定容量的 30-40；每3年以假負載做一次容量試驗，放電深度為80% C1010小時率;13.4. 2 再充電方法 任選其一 ：限流限壓：即先限定電流，將充電電流限制在 0. 25C10以下一般用0. 10. 2C10充電，待電池端電壓上升 到2. 302. 35V/單體時，立即以2. 35

49、V電壓恒壓連續充電，在充電電流降到 0. 006C10,直到充電電流降到 0 006C10 以下 3 小時不變，就認為電池充足。恒壓限流充電：以單體2.302. 35V電壓充電，同時充電電流不超過 0.25C10，直到充電電流降到 0.006C10 以下 3 小時不變，就認為電池充足。電池在放電和充電時，應定時測量電流、單體電壓和電池組總壓，作好記錄。1412V 系列電池推薦使用條件及維護方式1 浮充電壓12V單體：正常的浮充電壓為 13. 62V/單體環境溫度25C。溫度補償系數為：18mV/C。當蓄電池浮充運行 時，蓄電池單體電壓不應低于 13. 20V，如有單體電壓低于 13. 2V，那

50、么需要進行均衡充電；6V單體數值減半。2 均衡充電12V單體：均衡充電一般采用恒壓限流進行充電，充電電壓按14. 4V/單體環境溫度25C 。溫度補系數為：30mV/C。均充頻率：半年/次。注：30mV/C意為溫度每增加 1C,均充電壓降低30mV , 6V單體數值減半。恒壓限流充電：以單體14. 1014. 40V電壓充電，同時充電電流不超過 0. 35C10，直到充電電流降到 0. 006C。以下3小時不變，就認為電 池充足。閥控密封鉛酸蓄電池遇有以下情況時需按均充制度進行均衡充電。 單體電池浮充電壓低于 132V。新電池安裝調試后，需要進行 12小時的均衡充電。電池放電超過 30%的額定

51、容量時。 擱置不用時間超過三個月。全浮充運行 6 個月以上。3 日常維護閥控密封鉛酸蓄電池并不是不需要管理， 電池的變化是一個漸進和積累的過程， 為了保證電池使用良好， 作好運行記錄是相當重要的，要檢測的工程如下： 單體和電池組的浮充電壓 一次/月 ；電池外殼和極柱溫度 一次/月 ： 電池的殼蓋有無變形和滲液 一次/月 ；極柱、平安閥周圍是否有滲液和酸霧逸出一次/月 ；重新擰緊連接處螺釘 一次/半年 ： 同時也要定期對開關電源的電池管理參數進行檢查，保證電池參數符合要求，開關電源的局部參數如下：18 只 12V 系列電池單體即 220V 系統 浮充電壓：245 . 16V單體13. 62V均充

52、電壓：259 . 2V單體14 . 40V浮充溫度補償：是均充溫度補償：是浮充溫度補償系數：18mV /C/單體均充溫度補償系數：30mV /C/單體均充頻率： 180 天；定時均充時間： 12 小時高壓告警電壓： 264V低壓告警電壓： 199V電池斷路保護電壓： 194 4V轉均充判據：電池容量： 70或電池電壓： 216V 或放電時間： 5 分鐘轉浮充判據：后期穩流均充時間： 180 分鐘 '穩流均充電流：w 0. 006C10/組4 蓄電池容量測試及再充電：4. 1 容量測試方法每半年以實際負荷做一次核對性放電，放電時間為30-40%,或直接使用UPS設備進行610分鐘的恒功率

53、放電測試。每年使用假負載做一次容量試驗，放電深度為80%C10 10小時率，或直接使用UPS設備進行15-20分鐘的恒功率放電測試。4. 2 再充電方法 任選其一 ：限流限壓：即先限定電流，將充電電流限制在0. 35 C10以下一般推薦用0. 20C10充電，待電池端電壓上升到 14. 1014. 40V/單體時，立即以 14. 40V電壓恒壓連續充電，在充電電流 降到 0. 006C10,直到充電電流降到 0. 006C10。以下3小時不變，就認為電池充足。恒壓限流充電：以單體 14. 1014. 40V電壓充電，同時充電電流不超過 0. 35 C10 一般推薦用0. 20 C10的電流充電

54、，直到充電電流降到 0. 006 C10以下3小時不變，就認為電池充足。電池在放電和充電時，應 定時測量電流、單體電壓和電池組總壓,作好記錄。5 異常情況處理： 電池常見故障和處理方法見上表： 序號 故障原因 處理方法1 漏液或破損電池外殼變形,溫度過高,浮充電壓過高,電壓極柱密封不嚴與供應商聯系更換處理2 浮充電壓不均勻電池內阻不均勻均衡充電12-24h3 單體浮充電壓偏低單體電池組欠充電均衡充電12-24h4 容量缺乏失水嚴重,內部干涸均衡充電 12-24h ,均充后不行應更換或補加液處理5 電池極柱或外殼溫 度過高螺絲松動,浮充電壓過高等檢查螺絲或檢查充電機和充電方法6 電池的浮充電壓或

55、高或低螺絲松動擰緊螺絲7 電池組接地電池蓋灰塵或電池漏液殘留物導電清潔電池蓋灰塵,更換漏液電池,加上絕緣墊片閥控密封蓄電池在維護過程中應注意的一些問題根據多年的維護經驗,發現閥控蓄電池的使用壽命和機房的環境、整流器的設置參數、以及運行狀況有關, 我們總結出一些經驗以供參考：1 機房的供電情況為保證蓄電池的使用壽命, 最好不要使蓄電池有過放電, 穩定的市電以及油機配備是蓄電池使用壽命長的良 好保證,而且油機最好每月啟動一次,檢查其是否能正常工作。2 蓄電池的使用環境閥控蓄電池應安裝在遠離熱源和易產生火花的地方，最好在清潔的環境中使用。建議電池室溫在15C至35C之間，最好安裝空調，控制溫度在25C左右。潮濕、通風不暢、太陽照射等環境必然會使閥控蓄電池的壽命縮短如果溫度為35C時，電池壽命將折半.。因此環境清潔、良好的通風條件、環境溫度以及無太陽照射 是十分必要的。另外為了方便蓄電池的維護,選擇機房時要留有適當的維護空間。3 整流器 開關電源 的參數設置一些參數 如浮充電壓、均充電壓、均充的頻率和時間、轉均充判據、轉浮充判據、環境溫度、溫度補償系數、 直流過壓告警、欠壓告警、充電限流值等 要跟各蓄電池廠家溝通后再確定具體數參數。4 蓄電池設備的容量配置 '在我們巡檢的過程中發現,有些機房 基站的蓄電池容量配置偏小,有的甚至只有蓄電池額定總容量的2小