通信用阀控式铅酸蓄电池的技术与维护.doc

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1、通信用阀控式铅酸蓄电池的技术与维护 2011-4-19 修订版目 录：第一部分：名词解释第二部分：电池的组成部分及基本原理第三部分：运行及维护第四部分：电池的充放电特性第五部分：影响电池寿命的因素第六部分：电池的内阻及参考值结束语附：维护检测电池的设备第一部分：名词解释1. 阀控式铅酸蓄电池 指采用氧气复合技术、玻璃纤维隔板或胶体电解液、装有一个用于排气的释压阀(主要在过充时排气)的铅酸蓄电池，又称为阴极吸收铅酸蓄电池。常缩写成“VRLA”。2. 容量电池在一定放电条件下所能给出的电量称为电池的容量，以符号C为计。单位安培小时，简称安时（Ah）。电池容量分理论容量、额定容量和实际容量理论容量：

2、理论容量是活性物质的容量按法拉第定律计算而得的最高理论值。实际容量：是指电池的在一定条件下所能输出的电量，等于放电电流与放电时间的乘积，单位为Ah，其值小于理论容量。 额定容量：也称保证容量，是指国家或有关部门的颁布的标准，保证电池在一定的放电条件应该放出的最低限度容量。3. 安时(Ah) 电池容量的单位,当电池放电时,用放电电流(安培)剩以放电持续的时间(小时)所得的值。4. 放电深度 是指电池放出其额定容量的百分数。5. 放电率 通常用容量(C)的倍数来表示,是指电池放电的速率。如0.1C放电是指用的0.1倍容量(C)的电流(安培)放电。6. 浮充 为保持电池荷满电而连续充电的过程,负载连

3、接到电池上并由充电器提供电流。7. 均充 所谓均衡充电，就是均衡电池特性的充电，是指在电池的使用过程中，因为电池的个体差异、温度差异等原因造成电池端电压不平衡，为了避免这种不平衡趋势的恶化，需要提高电池组的充电电压，对电池进行活化充电。8. 胶体电解液 是由硅化合物与硫酸水溶液混合而形成的一种不流动的胶状物,胶体被包含在粗玻璃纤维网板或微孔隔板中,在这种VRLA电池中,胶体网板取代更常见的超细玻璃纤维材料起隔板作用。9. 电池的串联 为提高电压将电池首尾相连，形成一电池组。串联改变电压，不改变容量。 10. 电池的并联 为扩大容量将电池首接首尾接尾相连，并联改变电池的容量不改变电压。 11.

4、开路电压 电池在开路状态下的端电压称为开路电压。12. 工作电压 指电池接通负荷后，在放电过程中显示的电压，又称负荷（载）电压或放电电压，在电池放电初始的工作电压称为工作电压。13. 终止电压 指电池放电时电压下降到某个值而停止或下降到不宜再继续放电的最低工作电压，称终止电压14. 电池使用寿命电池使用寿命与使用条件有关，按使用条件不同，可分为浮充使用寿命和循环使用寿命，当电池放电容量低于额定容量的80%时，视为电池寿命终止。浮充使用寿命电信、电力等部门，将电池作为后备电源，在通信等设备正常运行情况下，电池处于浮充状态。当交流电供电中断以后，电池才放电工作，放电时间一般较长。浮充使用寿命一般以

5、年为单位。为了检测电池的浮充寿命，通信行业标准中作出了高温加速浮充寿命的新规定。完全充电的蓄电池放在温度为552的环境中，以2.25V/单体浮充电压充电42天，然后取出蓄电池，在常温下1小时放电，为一个实验循环，一个循环折合寿命为1年。循环使用寿命指电池使用期间，电池以放电及充电循环进行，电池放电一定深度后，再进行充电，充足电以后再放电工作。电池的循环寿命与放电深度（DOD）有关，一般可分为80%DOD与100%DOD。循环寿命以循环次数表示，电动汽车、电动自行车电池寿命以循环次数表示。目前国内动力电池的循环使用寿命一般为350次（80%DOD）。国际先进铅酸电池联合会（ALABC）的2005

6、年研究目标为VRLA电池的比能量达到48wh/kg，循环寿命达1000次（100%DOD）。第二部分：电池的组成部分及基本原理蓄电池的组成部分：正极板PbO2 负极板Pb隔板（玻璃纤维或胶体物质）电解液为H2SO4电池外壳安全阀极柱蓄电池的基本原理铅酸蓄电池的正极活性物质为二氧化铅，负极活性物质为海绵状金属铅，电解液是稀硫酸。放电时二氧化铅和铅与硫酸反应生成的是硫酸铅和水。充电时将硫酸铅和水还原成活性物质二氧化铅和铅。总的化学反应方程式： PbO2+2H2SO4+Pb=2PbSO4+2 H2O正极：蓄电池的正极活性物质为二氧化铅，放电时与硫酸反应后生成硫酸铅和水： PbO2+ H2SO4 -

7、PbSO4 + H2O元素铅的化合价从反应前的+4价变成反应后的+2价，得到2个电子。负极：蓄电池的负极活性物质为海绵状金属铅，放电时与硫酸反应后生成硫酸铅和水： Pb + H2SO4 - PbSO4 + H2O元素铅的化合价从反应前的0价变成反应后的+2价，失去2个电子。负极失去电子，正极得到电子，从而形成电流，蓄电池如此源源不断的向外供电。这就是铅酸蓄电池能够充放电的基本原理。蓄电池在放电时硫酸密度下降，电压下降，容量下降，内阻增大，放完电后内阻最大；在充电时硫酸密度上升，电压上升，容量上升，内阻减小，充完电后内阻最小。电压和硫酸的密度成正比关系，硫酸浓度越大，电压越大，浓度越小，电压越低

8、。VRLA电池的关键技术-氧复合原理（氧循环原理）阀控式铅酸蓄电池的设计原理是把所需份量的电解液注入极板和隔板中，没有游离的电解液，通过负极板潮湿来提高吸收氧的能力，为防止电解液减少把蓄电池密封，故阀控式铅酸蓄电池又称“贫液电池”。阀控式铅酸蓄电池的极栅主要采用铅钙合金，以提高其正负极析气（H2和O2）过电位，达到减少其充电过程中析气量的目的。正极板在充电达到70时，氧气就开始发生，而负极板达到90时才开始发生氢气。在生产工艺上，一般情况下正负极板的厚度之比为6：4，根据这一正、负极活性物质量比的变化，当负极上绒状Pb达到90时，正极上的Pb O2接近70，再经少许的充电，正、负极上的活性物质

9、分别氧化还原达95，接近完全充电，这样可使H2、O2气体析出减少。采用超细玻璃纤维（或硅胶）来吸储电解液，并同时为正极上析出的氧气向负极扩散提供通道。这样，氧一旦扩散到负极上，立即为负极吸收，从而抑制了负极上氧气的产生，导致浮充电过程中产生的气体90以上被消除（少量气体通过安全阀排放出去）。正负极反应方程式：在正极:在负极:H2O2 H+1/2 O2+2 e-Pb+1/2O2+H2SO4PbSO4+H2OPbSO4+2H+2e-Pb+ H2SO4在上述循环中，其净结果是正极水分解，在负极又重新生成水，具体表述如下：充电过程中正极电解水析出的氧气，通过AGM隔板的孔隙，迅速扩散到负极，与负极活性

10、物质海棉状铅发生反应生成氧化铅（PbO2），负极表面的PbO2遇到电解液H2SO4发生化学反应生成PbSO4和H2O，其中PbSO4再充电而转变为海面状Pb生成的H2O又回到电解液，因氧气的再复合，避免了水的损失，从而实现了电池的密封。其氧的再复合过程的反应式如下：2H2O O2+4H+ + 4ePb + O2 PbOPbO + H2SO4 PbSO4 + H2O2PbSO4 + 4e + 4 H+ 2Pb + 2 H2SO4总反应为：2H2O O2 2H2OVRLA电池的两大类技术目前国内外生产的VRLA电池主要采用两种技术：AGM技术和GEL技术。他们应用同样的氧复合原理，但由于采用不同的

11、固定电解液技术和不同氧复合通道技术，因此分为两大类型的VRLA电池，即AGM技术（超细玻璃纤维）和GEL技术（胶体），故又称为AGM电池和GEL胶体电池。AGM技术 是贫液式设计，电池内部没有流动的电解液，它采用超细玻璃棉隔板，隔板除去具有90%以上的孔隙率吸收了足够的电解液后仍保持10%左右的孔隙作为氧气的复合通道，使得正极析出的氧到负极复合，以实现氧的循环，达到电池可以密封的目的。它具有自放电小、充电效率高的优点，极群采用紧装配，内阻小，适合大电流放电，气体复合效率高，酸雾逸出少，初期容量较高，有较好的低温放电性能。注：AGM是指隔板的材质，常见的蓄电池隔板有橡胶隔板、PP隔板、PE隔板、

12、PVC隔板及AGM隔板。 蓄电池装配对汽车蓄电池和密封阀控铅酸蓄电池有较大的区别，阀控铅酸蓄电池要求紧装配一般用AGM隔板，而汽车蓄电池一般用PE、PVC或橡胶隔板。 GEL技术 即胶体电池采用触变性SiO2胶体吸收电解液，使电解液不流动。胶体电池中氧的复合通道是胶体收缩时所产生的裂纹，由于采用富液式设计，深放电的恢复特性较好，能防止电解液干涸，胶体的固定作用使电解液几乎不存在分层现象，在较高的环境温度下，胶体电池有较长的寿命。但胶体电池在使用初期，裂纹少，复合效率低，控制阀经常打开排放酸雾，无法充分体现密封蓄电池在环保方面的优越性。经过一段时间，裂纹增多，这个缺点自然而然就会被克服。AGM式

13、VRLA电池与GELV式VRLA电池的比较：1AGM在使用初期无气体逸出，GEL在使用初期复合效率低，控制阀经常打开排放酸雾需排风装置。2AGM电池内阻小，大电流放电特性优于GEL电池。3GEL采用富液式设计，深放电的恢复特性较好。3AGM电池初期电池的一致性和均一性好，GEL电池电池后期电池的一致性和均一性好4AGM制造技术要求高，如极板均一性，灌酸精度，散热通风装置的合理性等。5GEL电池，（特别是管状电极）使用寿命较长，不易热失控。第三部分：运行及维护直流电源系统运行规范国家电网公司2005.3目 录第一章 总则第二章 引用标准第三章 设备验收第四章 设备运行维护管理第五章 蓄电池的运行

14、及维护第六章 充电装置的运行及维护第七章 微机监控装置的运行及维护第八章 直流系统巡视检查项目第九章 事故和故障处理预案第十章 技术培训要求第十一章 设备技术管理第十二章 备品备件管理第十三章 直流电源系统设备更新改造和报废第一章 总则第一条 为了规范直流电源系统的运行管理，促进发电厂、变电站（换流站、串补站、通讯站）直流系统运行管理水平的提高，特制定本规范。第二条 本规范依据国家、行业的有关标准、规程和规范并结合近年来国家电网公司输变电设备评估分析、生产运行情况分析以及设备运行经验而制定的。第三条 本规范对直流电源系统设备验收、运行维护、巡视检查、缺陷及异常处理、技术管理、培训等方面提出了具

15、体要求。第四条 本规范适用于国家电网公司系统所属单位直流电源系统的运行管理工作。第五条 各网省公司可根据本规范，结合本地区实际情况制定相应的实施细则。第二章 引用标准第六条 一下为本规范引用的标准、规程和导则，但不限于此。第三章 设备验收第七条 交接验收第八条 高频开关电源及相控整流装置外观工艺验收，应按照下列要求进行检查：第九条 蓄电池外观验收，应进行下列检查：(一) 蓄电池室及其通风、调温、照明等装置应符合设计要求。(二) 组柜安装的蓄电池排列整齐，标识清晰、正确。蓄电池间距符合规定，通风散热设计合理，测温装置正常。(三) 安装布线应排列整齐，极性标志清晰、正确。(四) 蓄电池编号正确，应

16、由正极按序排列，蓄电池外壳清洁、完好，液面正常，密封电池无渗液。(五) 极板应无弯曲，变形及活性物质剥落。(六) 初充电、放电容量及倍率校验的结果应符合要求。(七) 蓄电池组的绝缘应良好。(八) 蓄电池呼吸装置完好，通气正常。第十条 开箱时应提交的出厂资料和文件：第十一条 在竣工验收时，应提交下列资料和文件：第四章 设备运行维护管理第十二条 运行管理第五章 蓄电池的运行及维护第十三条 防酸蓄电池组的运行及维护第十四条 镉镍蓄电池组的运行及维护第十五条 阀控蓄电池组的运行及维护(一) 阀控蓄电池组正常应以浮充电方式运行，浮充电压值应控制为（2.23-2.28）V*N，一般宜控制在2.25V*N（

17、25C时）；均衡充电电压宜控制为（2.30-2.35）V*N。(二) 运行中的阀控蓄电池组主要监视蓄电池组的端电压值、浮充电流值、每只单体蓄电池的电压值、运行环境温度、蓄电池组及直流母线的对地电阻值和绝缘状态等。(三) 阀控蓄电池在运行中电压偏差值及放电终止电压值应符合表1规定。(四) 在巡视中应检查蓄电池的单体电压值，连接片有无松动和腐蚀现象，壳体有无渗漏和变形，极柱与安全阀周围是否有酸雾溢出，绝缘电阻是否下降，蓄电池通风散热是否良好，温度是否过高等。表1 阀控蓄电池在运行中电压偏差值及放电终止电压值的规定阀控密封铅酸蓄电池标称电压（V）2V6V12V运行中的电压偏差值0.050.150.3

18、开路电压最大最小电压偏差0.030.040.06放电终止电压值1.805.4010.80(五) 阀控蓄电池组的充放电1. 恒流限压充电采用I10电流进行恒流充电，当蓄电池组端电压上升到（2.30-2.35）V*N限压值时，自动或手动转为恒压充电。2. 恒压充电在（2.30-2.35）V*N的恒压充电下，I10充电电流逐渐减少，当充电电流减少至0.1 I10电流时，充电装置的倒计时开始启动，当整定的倒计时结束时，充电装置将自动或手动转为正常的浮充电方式运行。浮充电电压值宜控制为（2.23-2.28）V*N。3. 补充充电为了弥补运行中因浮充电流调整不当造成的欠充，根据需要可以进行补充充电，使蓄电

19、池组处于满容量。其程序为：恒流限压充电-恒压充电-浮充电。补充充电应合理掌握，确在必要时进行，防止频繁充电影响蓄电池质量和寿命。4. 阀控蓄电池的核对性放电长期处于限压限流的浮充电方式或只限压不限流的运行方式，无法判断蓄电池的现有容量、内部是否失水或干枯。通过核对性放电，可以发现蓄电池容量缺陷。1) 一组阀控蓄电池组的核对性放电全站（厂）仅有一组蓄电池时，不应退出运行，也不应进行全核对性放电。只允许用I10电流放出其额定容量的50%。在放电过程中，蓄电池组的端电压不应低于2V*N。放电后，应立即用I10电流进行限压充电-恒压充电-浮充电。反复放充（2-3）次，蓄电池容量可以得到恢复。若有备用蓄

20、电池组替换时，该组蓄电池可进行全核对性放电。2) 两组阀控蓄电池组的核对性放电全站（厂）仅有两组蓄电池时，则一组运行，另一组退出进行全核对性放电。放电用I10恒流放电，当蓄电池组电压下降到1.8V*N时，停止放电。隔（1-2）h后再用I10电流进行恒流限压充电-恒压充电-浮充电。反复放充（2-3）次，蓄电池容量可以得到恢复。若经过三次全核对性放电，蓄电池组容量均达不到其额定容量的80%以上，则应安排更换。3) 阀控蓄电池组的核对性放电周期新安装的阀控蓄电池在验收时应进行核对性充放电，以后每2-3年应进行一次核对性充放电，运行了六年以后的蓄电池，宜每年进行一次核对性充放电。4) 备用搁置的蓄电池

21、组，每3个月进行一次补充充电。 (六) 阀控蓄电池的浮充电电压值应随环境温度变化而修正，其基准温度为25C，修正值为1C时3mv，当温度每升高1C，单体电压为2V的阀控蓄电池浮充电电压值应降低3mv，反之应提高3mv；阀控蓄电池的运行温度宜保持在5-30C，最高不应超过35C.(七) 根据现场实际情况，应定期对阀控蓄电池组进行外壳清洁工作。第十六条 当交流电源中断不能及时恢复，使蓄电池组放出容量超过其额定容量的20%及以上时，在恢复交流电源供电后，应立即手动或自动启动充电装置，按照制造厂规定的正常充电方法对蓄电池组进行补充充电。或按恒流限压充电-恒压充电-浮充电方式对蓄电池组进行充电。第十七条

22、 蓄电池室的温度宜保持在（5-30）C，最高不应超过35C，并应通风良好。第十八条 蓄电池室应照明充足，并应使用防爆灯，凡安装在台架上的蓄电池组，应有防震措施。第十九条 应定期检查蓄电池室调温设备及门窗情况。每月应检查蓄电池室通风、照明及消防设施。第六章 充电装置的运行及维护第二十条 充电装置的运行监视（略）第四部分：电池的充放电特性充电部分：VRLA电池在放电后应及时充电。充电时必须认真选择以下三个参数：恒压充电电压、初始电流、充电时间。不同蓄电池的充电电压值由制造厂家规定，充电电压和充电方法随电池用途不同可以不同。电池放电后的充电推荐恒压限流方法，即充电电压取U（厂家定），限流值取0.1C

23、10A，充入电量为上次放电电量的1.11.2倍即可。充电方法有以下二种：1、标准自动充电：浮充电压范围：2.23V-2.28 V，2.25 V为最佳，环境温度为25时均充电压范围：2.35V-2.40 V，2.35 V为最佳，环境温度为25时若蓄电池放完电后，延迟充电的时间越长，对电池的使用寿命影响就越大，一般不宜超过小时。自动充电程序如下：开机时，系统控制充电器处于浮充状态，同时进行计时并监测蓄电池电流。当连续浮充时间总计达到设置时间或蓄电池电流大于等于5%C（A）时，系统自动控制充电器转入均充状态。当蓄电池电流小于5%C10Ah（A）时，开始计时，到达设置时间后，系统控制充电器再转入浮充状

24、态。蓄电池的浮充电流取决于充电电压和温度。在环境温度为25和浮充电压为2.25V/只时，AGM VRLA蓄电池的浮充电流大约为0.51mA/AH，GEL VRLA蓄电池的浮充电流约为0.20.5 mA/AH。据此可估算不同容量蓄电池组的浮充电流。随着浮充电压的提高，浮充电流将会增大。当温度升高时，浮充电流也会增大；当温度从25升高10时，浮充电流将增大一倍。VRLA作为备用电源，绝大部分时间是处于充电状态，充电制度为恒压充电。这个恒定电压值一般较低，它的充电电流一是补偿电池自放电损耗，二是用于氧循环复合中PbSO4再充电转变为Pb所需的电流，它能使电池经常保持满充电状态，一旦需要，能够提供足够

25、的电能，所谓养兵千日，用兵一时。 电池放电后用浮充电压充电能在一定时间内恢复到接近满容量，更长时间则可恢复至满容量，若要恢复迅速一些，可以在允许范围内提高初始充电电流，也可将电压提高一些，但充电电压太高不但增加系统工作电压，而且增加水的损耗，加速正板栅腐蚀，缩短电池寿命。 浮充电压的选择既要满足能使电池充足电并保持处于满荷电状态（这要求较高的电压），又要尽量减少水损耗与正板栅的腐蚀（这要求较低的电压），因此它是电池能否达到预期寿命的运行中的关键参数。电池组中浮充电压偏差越大，考虑到把所有电池都充足电，浮充电压就不得不高一些，所以浮充电压均一性也是电池的重要性能之一，它影响到电池浮充电压的设定，

26、影响水损耗与正板栅腐蚀，继而影响电池的使用寿命。蓄电池充电曲线图蓄电池的充电也有自身的规律，以下引用某厂家蓄电池的充电曲线来说明。以100%放电（上次储存的电量完全放光）的蓄电池为例，最初的充电电流规定小于等于0.1CA，例如对于100Ah的蓄电池为10A电流。此阶段蓄电池电压上升缓慢，5小时后蓄电池电压上升加快，8小时后，随着电解液的浓度升高，极板的化学还原变慢，蓄电池电压以很快的速度上升。此后充电电流应该急速下降，约到9小时蓄电池电压基本达到最大。但是此时充入的电量还不到80%（对于50%放电的蓄电池此时已经充满），想要充满至少还要继续小电流再充20小时！如果此后的充电电流不是足够小，就会

27、在极板和电解液之间的表面形成高浓度硫酸层，导至蓄电池电压虚高，结果总也充不满。以下是开关柜上参数的设置：开关电源参数设置参数内容设置参数浮充电压2.23V均充电压2.35V充电限流0.1C10高压告警值57.6V低压告警值46V,高于LVDS脱离电压电池温度补偿系数3mV/只电池温度过高35LVDS脱离电压44VLVDS复位电压49V均充周期90天周期均充时间10h复电均充起始条件（容量/电压）放出20%以上容量浮充转均充条件50mA/Ah停电均充时间10h退出均充条件5mA/Ah继续均充时间3h充电容量倍数不小于1.2倍电池报废指标小于额定容量的80%电池端电压差浮充/开路（50 mV /2

28、0 mV ）2、均衡充电阀控式铅酸蓄电池在下列情况下需对电池组进行均衡充电： 电池系统安装完毕，对电池组进行补充充电 电池组浮充运行过程中，有两只以上电池电压低于2.18V 电池搁置停用时间超出三个月 电池全浮充运行达三个月 蓄电池进行放电后充电均衡充电的方法推荐采用如下： 以2.35V/单体进行充电，100%放电深度充足电需24小时放电部分：电池投入运行，是对实际负荷的放电，其放电速率随负荷的需要而定。为了分析长期使用后电池的损坏程度或为了估算市电停电期间电池的持续时间，需测试其容量。推断电池容量的放电的方法，应从如下几个方面考虑：1是放电量，即全部放电还是部分放电；2是放电速率，即以10小

29、时率还是以高放电率或是低放电率放电。各种放电小时率下的放电放法如下。1、标称小时率下的放电按我国通信用VRLA电池标准规定，将完全充电后的电池，静置1-24h使电池表面温度为255，固定型电池以0.1 C10A电流放电压到1.8 V/只，称为标准小时率下的放电。图1：GFM型VRLA电池不同倍率放电特性曲线从图1可以看出，电池10小时率放电初期，电池的端电压变化很小，放电2小时以后，端电压开始明显下降。至端电压1.8V/ 单体放电终止，此时如果放电时间达到10小时以上，说明电池容量达到或超过厂家的标准容量。反之，说明电池容量不足。在做电池的充放电测试以检测电池容量是否合格时，应使用标称小时率来

30、做。 2、高放电率下的放电特性图1中同时给出了GFM系列电池5小时率（0.2 C10A）2小时率（0.5 C10A）和1小时（1.0 C10A）的高倍率放电曲线，高倍率放电时，端电压的变化速率比10小时率放电时端电压变化大得多。因为在大电流放电时，正极和负极的浓度极化增大，放电电流越大，浓度极化越大，端电压下降越快。浓度极化是由于隔板中的电解液来不及向正负极表面，特别是正极表面扩散造成的。 3、冲击放电冲击放电是为了检测电池在某一放电终止电压下，放电初期或后期，允许有多大的放电电流，或1小时率允许的放电电量。 4、温度对容量的影响温度影响电池的容量。一般情况下，温度越高，放电容量越大。电池放电

31、时，如果温度不是25，则需将实测容量按以下公式换算成25基准温度时实际容量C t 。 C25 = Ct / 1+K (t 25) 式中：t 放电时的环境温度K 温度系数，10小时率容量实验时K=0.006/ 3 小时率容量实验时K=0.008/ 1 小时率容量实验时K=0.01/ 5、核对性放电在通信电源维护制度中，规定了由蓄电池组向实际通信设备进行单独放电，以考察蓄电池是否满足最大平均负荷的需要，这种放电制度，称为核对性放电。具体做法是：选择在最大负荷情况下，中断开关电源的工作，使蓄电池组单独向通信设备供电，让实际负荷需要的电量，全部由蓄电池组承担，到终了时核算其输出容量。充放电部分：第五部

32、分：影响电池寿命的因素VRLA电池的失效模式VRLA阀控式铅酸蓄电池尽管有许多的优点，但和所有电池一样也存在可靠性和寿命问题。VRLA电池文献报道使用寿命为15年左右（25浮充使用）。但在国内外的VRLA电池实际在使用中，都出现提前失效的现象，造成VRLA电池的失效模式主要有板栅的腐蚀与增长、电解液干涸、负极硫酸盐化、早期容量损失（PCL）、热失控等，下面逐一介绍：1、板栅的腐蚀与增长板栅腐蚀是VRLA电池失效的重要原因，无论是在开路状态，还是在浮充状态或是充放电状态，板栅都存在被腐蚀的现象。特别是在过充放电状态下，正极由于析氧反应，水被消耗，浓度增加，导致正极附近酸度增高，板栅腐蚀加速，如果

33、电池使用不当，长期处于过充放电状态，那么很快这些电池的容量降低，最后失效。正极板栅在遭受腐蚀的同时产生变形，使板栅尺寸线性增大，甚至于个别筋条断裂，最终导致整个电池的损坏。针对正极板栅存在着腐蚀和变形的必然性，我们采取以下技术措施减缓正极板栅的腐蚀和增长，保证电池的使用寿命。（1） 增加正极板栅的厚度，保证VRLA电池板栅的工作年限。（2） 采用更耐腐蚀的板栅合金材料，耐腐蚀性好，抗蠕变强度也明显增加。（3） 在电池设计上采用玻璃棉隔板紧装配或胶体电介质使电极承受压力，提高板栅的机械支撑力。2、失水VRLA电池失水是影响VRLA电池寿命的主要因数之一，特别是电机车VRLA电池的工作环境。VRL

34、A电池失水途径有三：（1） 氧复合导致无效失水。保持低电压充电可减少失水现象。但再充电过程太长，充电效率低，或较高电流的加速充电，可造成明显的失水现象。（2） 通过电池槽、盖渗漏。容器掺水和透氧取决于材料的性质和厚度，电池周围大气的相对湿度也有影响。常用电池槽材料为ABS、PP、PVC,各有优缺点。PVC强度低，但氧气保持量最大，ABS硬度最大，氧气保持量由于PP；PP的水蒸气渗透率小于ABS。（3） 板栅腐蚀造成失水。正极板栅的腐蚀而产生的水的转移是影响电池容量的主要因素之一，板栅合金腐蚀的微电池反应为：Pb(合金) +2e + H2SO4 PbSO4 + 2H+2H+ + 2e H2所以，

35、对正极板栅合金材料的耐腐性及极板厚度的设计，都应该慎重考虑。3、负极硫酸盐化VRLA电池失效的另一个主要原因是负极硫酸盐化，并伴随容量的损失，铅蓄电池在正常工作中，负极板上PbSO4 颗粒小，充电时很容易恢复为绒状铅，但有的电池生成了难以还原的大颗粒硫酸铅，称为硫酸盐化。负极板硫酸盐化原因很多。主要由下几个原因造成；（1） 铅蓄电池长期处于放电状态或放电后不及时充电长期搁置。在这种情况下，活性物质中没有受到电化学还原的硫酸铅晶体的量很大，这些硫酸铅晶体会重结晶而使颗粒变大，生成不可逆硫酸铅。 （2） 长期充电不足表现为整组电池的浮充电压长期偏低产生落后电池。（3） 在部分荷电状态下的循环运行使

36、负极产生严重硫酸盐化，电池寿命大大缩短。在交流供电状况比较恶劣的偏远通讯机站，电池损坏的原因，就属于此类。（4） 经常进行深度放电（电池电压放电至1.75V -1.80V），偏远地区经常停电，电池深度放电，使没有来得及还原的硫酸铅在活性物质中积累到相当的数量。在较高的温度下储存铅蓄电池，加速了硫酸铅重结晶及自放电的过程，促进了极板的硫酸盐化。如果以不完全充电状态，反复进行充电时，电解液出现层化，则负极下部易产生硫酸盐化。4、热失控热失控是指蓄电池在恒压充电时，充电电流和电池温度发生一种累积性的增强作用，并逐渐损坏蓄电池。造成热失控的更本原因是：（1）当电流流过具有一定阻值的导体时，放出的热量遵

37、循焦耳楞次定律：Q = 0.24I2Rt处于正常充足电状态的电池，其内阻极小，如GFMZ500电池，其内阻约为0.3 m，浮充电流约0.5A，放出的热量很少。处于异常状态的VRLA的电池，DmcMenamin通过测电池的电导，发现内阻很大，电池发热。（）GF型铅酸蓄电池由于在正负极板间充满了液体，无间隙，所以在充电过程中正极产生的氧气不能达到负极，从而负极未去极化，较易产生氢气，随同氧气逸出电池，VLRA电池由于氧复合，反应为放热反应，充电过程中VLRA电池产生热量多于GF型铅酸蓄电池。防止热失控的措施是，采取恒压限流的充电方式，防止电池的过充电，开关电源设置的均充电压值和浮充电压值不能高于厂

38、家所规定的数值。另外在电池设计和制造中尽量减小电阻的内阻，如正负极间距要小，电池要紧装配等。5、早期容量损失（Premature Capacity Loss）VLRA电池的早期容量损失（PCL）是指电池初期进行容量循环时，每经过一次充放电循环，容量下降明显，严重时容量下降达以上。在实际使用时可以发现电池在使用较短时间（远远低于设计寿命），电池容量已下降至额定容量一下，经解剖，电池内部板栅活性物质、隔板表面完好，这种现象就是早期容量损失。最初分析认为，VLRA电池大多采用了铅钙合金，因此用无锑合金板栅做正极时，往往容易造成深充放电循环时容量过早衰减，这种现象最初被称为“无锑效应”后来在含锑合金板

39、栅中的电池中同样观察到了PCL以后，就称为“早期容量损失”（PCL）。最新的研究认为早期容量损失有三种模式，分为快速容量损失（PCL-1）,较慢的容量损失(PCL-2)和负极影响的一般容量损失(PCL-3)，如图所示：早期容量损失的三种现象PCL-1是指正极板栅活性物质的界面影响，表现为电池在最初10-15次循环内，电池的容量急剧下降，它是由于正极板栅与活性物质界面非导电层的形成引起的，板栅活性物质界面的这层不导电和低导电层产生了高的电阻，这层电阻层在充放电时发热，并使板栅附近的正极活性物质膨胀失去了活性，因而正极容量迅速下降，电池的充电接受能力很差。解决PCL-1的措施：在Pb-Ca含量中添

40、加其他元素如Sn、Ag、稀土元素Se等，可以改善界面的腐蚀层电阻。如Sn含量迅速达到1.2-1.5%(Wt)时，深放电池界面等导电性能大为改善。另一个方法是铸造成的板栅在经过一次辊压，提高其致密性和抗蠕变性能，使电池的充电接受能力大为改善。PCL-2是正极活性物质的影响，这是由于正极活性物质PbO2在深充放电下，PbO2颗粒膨胀，颗粒间的导电性变差，颗粒间的连接变坏。放电越深越快，活性物质的膨胀趋势越大，这种膨胀导致了PbO2软化，失去放电能力容量下降，这种现象在高倍率放电和过充电时更为严重。抑制正极活性物质膨胀的主要方法是： ） 采用回弹性好的优质AGM隔板；） 采用高温高湿固化，形成4BS

41、为主，经化成后的正极活性物质为 PbO2） 将组装压力增加至40KPa以上，使隔板保持对正极活性物质的压力； PCL-是负极的影响，这是由于VLRA电池如果长期使负极充电不足，导致负极底部13处硫酸盐化，这种现象一般在200-250次循环时发生，负极膨胀剂的杂质和膨胀剂的失效会使PCL-更加严重。采用高纯度更稳定的膨胀剂，采用高的初始电流充电，低的过充和后期脉冲电流充电可以解决PCL-。总结：影响电池寿命的主要因素可归纳为以下几点：1、 温度(最佳温度为25度)2、 过充（单节电池上限为2.4V）3、 放电后不及时充电，间隔时间过长（放电后不宜超过2小时）4、 放电后充电不足5、 电池长时间闲

42、置不补充电（三个月要进行补充电）6、 过放（下限电压为1.8V）7、 长期不放电（每年要进行30%-50%的放电试验）8、 小电流长时间深放电9、 充电柜的稳压，稳流和纹波系数不合格（稳压精度0.5%，稳流精度1%，纹波系数0.5%）第六部分：电池的内阻及参考值电池厂家：浙江南都电池条 件：10小时放电率，1.8V，25浮充电压：2.23，均充电压：2.35-2.4电池类型容量（AH）内阻(m)22000.6722600.5523000.4724000.3525000.3326000.2828000.22210000.19212000.17215000.15220000.12230000.08

43、61052.4562001.412508.3212758.512856.73待添加的隐藏文字内容3121005.4121055.4121105.5121253.88121504.46121553VRLA蓄电池正常的寿命终止的特征表现为板栅腐蚀、极板恬性物质的退化和一定程度的电解液干涸。而非正常的早期故障模式包括导电通道恶化和过度的电解液干涸。这些早期故障都会使蓄电池的内阻增大。根据大量的实验数据，蓄电池内阻的变化趋势可以反映蓄电池的容量损失的趋势。所以，根据蓄电池内阻的变化可以预测蓄电池的故障和采取必要的补救措施。结束语：阀控式铅酸蓄电池重在维护，当发现电池劣化再去维护为时已晚。简单说应做到以

44、下几点：1、 电池对温度很敏感，电池室必须配备空调，环境温度最好保持在25度。2、 避免过充，充电时电池电压不超过2.35V，最高不允许超过2.4V。3、 避免过放，放电时电压下限不能超过1.8V。4、 不允许内部溶液以硫酸铅的形式存在（如放电后长时间不充电，电池长时间欠充电等）5、 充电柜输出直流电的稳压精度，稳流精度和纹波系数在范围之内。附：维护检测电池的设备1、 在线监测仪（查看电池的状态）2、 智能负载（配合在线监测仪测试电池）3、 放电仪（测试电池容量） 4、 充电机（放电后给电池充电）5、 活化仪（处理问题电池）6、 内阻仪（快速测试电池容量）7、 直流电源特性测试仪（测试充电柜的

45、三个参数）CR-AM蓄电池在线监测仪1.综述CR-AM蓄电池在线监测仪是针对整组24V600V，单体电池电压为2V、6V或12V的铅酸蓄电池组进行监测的专用仪器。该设备采用当前先进的测试技术原理，根据国家有关测试与维护规程要求所设计。该仪器体积小，重量轻，上位机数据管理软件功能齐全，大大减少了蓄电池日常测试维护的工作量。2.主要功能及特点l 在线监测功能：在电池组处于在线放电、均充、浮充等状态下，对电池组进行实时监测；包括整组电压、单节电池电压、整组充放电流、整组充入容量、整组放出容量、监测时间等；用户可设置监测电池节数；可同时对两组电池进行在线监测。l 可外接我公司的CR-AO蓄电池智能负载，实现恒流放电测试和容量、内阻快速测试功能。可同时接多个智能负载以满足不同容量的蓄电池。l 可保存10组监测数据；用户对数据可进行查询、删除及U盘导出操作。l 当外接我公司的CR-AO蓄电池智能负载时，可保存10组恒流放电数据，99组容量内阻