1、谈如何提高阀控铅酸蓄电池可靠性李银碧（浙江邮电职业技术学院 ， 浙江 绍兴 312016）摘要：本文介绍了阀控铅酸蓄电池的原理及其特点，分析了影响阀控铅酸蓄电池使用寿命与安全可靠性的主要因素。并从日常维护管理工作出发，提出了正确的使用方法和注意事项。关键词：阀控铅酸蓄电池；可靠性；失效；维护随着高频开关电源的普及，阀控铅酸蓄电池（VRLA）在电信、电力系统等部门被大量使用。由于阀控铅酸蓄电池是密封的，不需要定期加水维护，所以被称为“免维护”蓄电池。在使用过程中，由于“免维护”一词的误导，使得用户放松了对阀控铅酸蓄电池的日常维护和管理，使蓄电池寿命大幅度缩短，给用户的安全生产构成重大威胁。蓄电池
2、的使用寿命既与制造质量有关，也与用户使用和维护水平有很大关系。因此，正确使用和维护阀控铅酸蓄电池，对提高其使用寿命，具有十分重要的意义。本篇介绍了可能的失效方式及克服的办法。1、阀控铅酸蓄电池原理阀控蓄电池正极板上的活性物质是二氧化铅（PbO 2） ，负极板上的活性物质为纯铅（Pb） ，电解液由蒸馏水和纯硫酸按一定的比例配制而成。因为正负极板上的活性物质的性质是不同的，当两种极板放置在同一硫酸溶液中时，各自发生不同的化学反应而产生不同的电极电位。铅蓄电池的工作（即充电和放电）原理，可以用“双硫酸化理论”来说明。总的化学化应方程式为：这样的放电与充电循环进行，可以重复多次，直到铅蓄电池寿命终结为
3、止。VRLA 电池在结构、材料上作了重要的改进。采用负极活性物质过量设计，正极在充电后期产生的氧气通过隔板（超细玻璃纤维）空隙扩散到负极，与负极海绵状铅发生反应变成水，使负极处于去极化状态或充电不足状态，达不到析氢过电位，所以负极不会由于充电而析出氢气，电池失水量很小，故使用期间不需加酸加水维护。这就是 VRLA 电池特有的内部氧循环反应机理。2、阀控式铅酸蓄电池的失效原因分析VRLA电池因为有突出的特点已被广泛应用，但和所有电池一样也存在可靠性和寿命问题，我们应时刻牢记它决不是“免维护”电池。据文献报道，VARL电池使用寿命为15-20年（25浮充使用） ，但实际在使用中，电池会出现提前失效
4、的现象，容量降为80%以下。蓄电池失效系指电池性能逐渐退化，直至不能使用。造成VARL电池性能下降的原因是多方面的，主要有以下几种： 21 失水从阀控铅酸蓄电池中排出氢气、氧气、水蒸气或酸雾，都是电池失水的方式和干涸的(正极) (电解液) (负极) (正极) (电解液 ) (负极)PbO2 + 2H2SO4 + Pb PbSO4 + 2H2O + PbSO4 二氧化铅 硫酸 绒状铅 硫酸铅 水 硫酸铅放电充电原因。造成失水的原因主要有：气体复合不完全、蓄电池密封不好、板栅腐蚀、浮充电压设置过高等原因。阀控铅酸蓄电池的水分损失是影响其寿命的重要原因。蓄电池失水，会导致电解液的减少，使电池的容量降
5、低而失效。防止电池失水可通过以下措施：选用耐腐蚀合金，减少水的消耗；提高材料纯度，减少自放电；选用透水、透气率小的材料作壳体，注意极柱及壳盖间的密封；保证气体复合的前提下，尽可能增加电池含水量；严格控制电池的充电电压，一般电池充电电压应控制在235 V单体(25)以下。 22 早期容量损失（PCL）早期容量损失是指蓄电池组在使用过程中，只用几个月或一年其容量就低于额定值的80 ，或其中个别蓄电池的性能急剧变差。造成容量早期失效的原因有：活性物质密度过低；装配压力过低，使极板活性物质和板栅界面的电阻增大；缺乏特殊添加剂如 Sn（锡）等；不适宜的循环条件而引起活性物质结构变化，使之失去“活性”。防
6、止早期容量损失可通过以下措施：采用合适的正极板栅合金，如向铅、钙合金中添加一定比例的锡；改进板栅结构设计以减小电池充放电时体积的变化。23 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，并逐步损坏蓄电池。热失控的直接后果是蓄电池的外壳鼓包、漏气，电池容量下降，最后失效。由于阀控铅酸蓄电池采用贫液紧密装配设计，电池散热不佳。充电时氧循环反应会产生热量，如不及时导走，则会使电池温度升高；如若没有及时降低充电电压，则充电电流就会加大，析氧速率增大，又反过来使电池温度升高。如此恶性循环下去，就会引起热失控现象。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
7、电，开关电源设置的均充电压值和浮充电压值不能高于厂家所规定的数值。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。24 负极不可逆硫酸盐化在正常条件下，铅蓄电池在放电时形成硫酸铅结晶，在充电时能较容易地还原为铅。如果电池的使用和维护不当，例如经常处于充电不足或过放电，负极就会逐渐形成一种粗大坚硬的硫酸铅，它几乎不溶解，用常规方法充电很难使它转化为活性物质，从而减少了电池容量，甚至成为蓄电池寿命终止的原因，这种现象称为极板的不可逆硫酸盐化。硫酸盐化是负极失效的主要原因。为防止硫酸化的形成，电池必须经常保持充足电的状态，不可过放电。25 正极板栅的腐蚀在实际运行过程中，
8、一定要根据环境温度选择合适的浮充电压。浮充电压过高，除引起水损失加速外，也引起正极板栅腐蚀加速。当合金板栅发生腐蚀时，产生应力，致使极板变形、伸长，使板栅与有效物质的接触面积减小，因而导致容量的下降。阀控铅酸蓄电池的寿命，取决于正极板寿命，其设计寿命是按正极板栅合金的腐蚀速率进行计算的。正极板栅腐蚀得越多，电池的剩余容量就越少，电池寿命就越短。正极板栅腐蚀的速度随着温度、充电电压和电解液酸浓度的上升而增高。为减少电池正极板的腐蚀，应避免蓄电池过充电；避免因电池失水造成电解液比重增高，加剧正极板腐蚀；研究新的更耐腐蚀的合金；增加正极板栅的厚度。26 隔板质量下降阀控铅酸蓄电池的隔板具有多孔结构和
9、很强的吸液能力，不但可以保持电解液，而且可以保证氧气的扩散和再化合。由于VRLA电池为紧密装配，电池中的隔板使用一定时期之后，产生弹性疲劳，隔板原来承受的压力消失。致使隔板不能与极板完全接触，在隔板与极板间产生裂纹，电池内阻增大，电池性能下降。27 蓄电池组的均匀性电池端电压的均匀性，可以反映出电池组内电池的质量差异。电池端电压的均匀性有二个指标，一个为静态，另一个为动态，使用中（平时处于浮充状态）的电池端压一般测动态指标。阀控式密封铅酸蓄电池组中单体蓄电池的开路电压之差不小于 20 mV；各单体蓄电池的浮充电压与平均值之差应小于 50mV。影响均匀性的因素主要有：蓄电池原材料和半成品的规格和
10、质量；单向阀的开启和关闭压力；注酸量；蓄电池生产工艺的控制等原因。3、阀控式铅酸蓄电池的正确使用和维护 阀控蓄电池的使用寿命和机房的环境，整流器的设置参数，以及运行状况很有关系。同一品牌的蓄电池，当其在不同的环境和不同的维护条件下使用时，其实际使用寿命会相差很大。（1）为保证蓄电池的使用寿命，最好不要使蓄电池有过放电。稳定的市电以及油机配备是蓄电池使用寿命长的良好保证，而且油机最好每月启动一次，检查其是否能正常工作。（2）一些整流器（开关电源）的参数设置（如浮充电压，均充电压，均充的频率和时间，转均充判据，转浮充判据，环境温度，温度补偿系数，直流输出过压告警，欠压告警，充电限流值等） ，要跟各
11、蓄电池厂家沟通后再具体确定。（3）每个机房的蓄电池配置容量最好在 8-10 小时率比较合适。频繁的大电流放电会使蓄电池使用寿命缩短。（4）阀控蓄电池虽称“免维护”蓄电池，但在实际工作中仍需履行维护手续。每月应检查的项目如下：单体和电池组浮充电压；电池的外壳和极柱温度；电池的壳盖有无变形和渗液；极柱，安全阀周围是否渗液和酸雾溢出。（5）如果电池的连接条没有拧紧，会使连接处的接触电阻增大，在大电流充放电过程中，很容易使连接条发热甚至会导致电池盖的熔化，情况严重的可能引发明火。所以维护人员能每半年做一次连接条的拧紧工作，以保证蓄电池安全运行。（6）为了确保用电设备的安全性，要定期考察电池的储备容量，
12、检验电池实际容量能达到额定容量的百分比，避免因其容量下降而起不到备用电源的作用。对于已运行三年以上的电池，最好能每年进行一次核对性放电试验，放出额定容量的 3040%。每三年进行一次容量放电测试，放出额定容量 80%。（7）蓄电池放电时注意事项：应先检查整组电池的连接处是否拧紧，再根据放电倍率来确定放电记录的时间间隔，对于已开通的机房一般使用假负载进行单组电池的放电，在另一组电池放电前，应先对已放电的电池进行充电，尔后才能对另一组电池进行放电。放电时应紧密注意比较落后的电池，以防某个单体电池的过放电。4、结束语总而言之，我们应重视对阀控式蓄电池的维护。要根据蓄电池不同的特点、特性, 通过摸索经验，积累知识，不断提高维护的水平，使阀控式蓄电池充分发挥其效能，达到提高使用寿命的目的，以提高通信局站的安全运行。参考文献1 徐曼珍阀控式密封蓄电池及其在通信中的应用M北京：人民邮电出版社，19982桂长清.通信用阀控式铅酸电池检测与维护技术J. 蓄电池，1998,（3）3管雄俊关于阀控式密封铅酸蓄电池的使用寿命J通信电源技术，1997,(3)4王秋红阀控密封铅酸蓄电池失效原因及容量恢复J蓄电池，1998,(4)
