VRLA蓄电池的正确使用及监测方法

　　在现今这个以工业为主的社会中，后备直流电源的应用越来越广泛了，作为后备直流电源重要组成部分的蓄电池，其性能状况的优劣状态对于保证后备直流电源的正常运行就显得尤为重要。在蓄电池家族中，阀控铅酸蓄电池在直流后备电源中的应用越来越广泛了。

　　虽然阀控式铅酸蓄电池在电力操作电源广泛使用，但由于阀控式铅酸蓄电池结构的特殊性，想尽可能地延长蓄电池的使用寿命，就必须在运行中正确的使用蓄电池，而可靠地检测蓄电池的性能，并有针对性地对蓄电池进行维护就变得非常迫切了。合理地选择及使用目前直流电源系统中的蓄电池和电池监测模块，对延长蓄电池的使用寿命及相关设备的正常运行有很大的作用，为获得最大的安全效益和经济效益有着很重要的意义。

　　1 铅酸蓄电池的失效机理

      铅酸电池的失效研究对于电源系统的安全运行具有重要的意义，我们对这一问题进行一下概要的讨论，以使读者对这一问题有一个概要的认识。

　　1.1 电池失水

　　铅酸蓄电池失水会导致电解液比重增高、导致电池正极栅板的腐蚀，使电池的活性物质减少，从而使电池的容量降低而失效。

　　铅酸蓄电池密封的难点就是充电时水的电解。当充电达到一定电压时（一般在2.30V／单体以上）在蓄电池的正极上放出氧气，负极上放出氢气。一方面释放气体带出酸雾污染环境，另一方面电解液中水份减少，必须隔一段时间进行补加水维护。阀控式铅酸蓄电池就是为克服这些缺点而研制的产品，其产品特点为：

　　（1）采用多元优质板栅合金，提高气体释放的过电位。即普通蓄电池板栅合金在2.30V／单体（25℃）以上时释放气体。采用优质多元合金后，在2.35V/单体（25℃）以上时释放气体，从而相对减少了气体释放量。

　　（2）让负极有多余的容量，即比正极多出10％的容量。充电后期正极释放的氧气与负极接触，发生反应，重新生成水，即O2+2Pb→2PbO,PbO+H2SO4→H2O+PbSO4使负极由于氧气的作用处于欠充电状态，因而不产生氢气。这种正极的氧气被负极铅吸收，再进一步化合成水的过程，即所谓阴极吸收。

　　（3）为了让正极释放的氧气尽快流通到负极，必须采用和普通铅酸蓄电池所采用的微孔橡胶隔板不同的新超细玻璃纤维隔板。其孔率由橡胶隔板的50％提高到90％以上，从而使氧气易于流通到负极，再化合成水。另外，超细玻璃纤维板具有吸附硫酸电解液的功能，因此阀控式密封铅酸蓄电池采用贫液式设计，即使电池倾倒，也无电解液溢出。

　　（4）采用密封式阀控滤酸结构，使酸雾不能逸出，达到安全、保护环境的目的。

　　在上述阴极吸收过程中，由于产生的水在密封情况下不能溢出，因此阀控式密封铅酸蓄电池可免除补加水维护，这也是阀控式密封铅酸蓄电池称为免维电池的由来。

　　阀控式密封铅酸蓄电池均加有滤酸垫，能有效防止酸雾逸出。但密封蓄电池不逸出气体是有条件的，即：电池在存放期间内应无气体逸出；充电电压在2.35V／单体（25℃）以下应无气体逸出；放电期间内应无气体逸出。但当充电电压超过2.35V／单体时就有可能使气体逸出。因为此时电池体内短时间产生了大量气体来不及被负极吸收，压力超过某个值时，便开始通过单向排气阀排气，排出的气体虽然经过滤酸垫滤掉了酸雾，但必竟使电池损失了气体，所以阀控式密封铅酸蓄电池对充电电压的要求是非常严格的，不能造成过充电。

　　1.2 负极板硫酸化

　　电池负极栅板的主要活性物质是海棉状铅，电池充电时负极栅板发生如下化学反应PbSO4+2e=Pb+SO4-,正极上发生氧化反应：PbSO4+2H2O=PbO2+4H++SO4-+2e,放电过程发生的化学反应是这一反应的逆反应，当阀控式密封铅酸蓄电池的荷电不足时，在电池的正负极栅板上就有Pb存在，PbSO4长期存在会失去活性，不能再参与化学反应，这一现象称为活性物质的硫酸化，硫酸化使电池的活性物质减少，降低电池的有效容量，也影响电池的气体吸收能力，久之就会使电池失效。

　　为防止硫酸化的形成，电池必须经常保持在充足电的状态。

　　1.3 正极板腐蚀

　　由于电池失水，造成电解液比重增高，过强的电解液酸性加剧正极板腐蚀，使正极板孔隙率增高，电解液相对变少，极板活性物质变少，电池容量变低。防止极板腐蚀必须注意防止电池失水现象发生。

　　1.4 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，并逐步损坏蓄电池。造成热失控的根本原因是：

　　普通富液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到达负极，从而负极未去极化，较易产生氢气，随同氧气逸出电池。

　　因为不能通过失水的方式散发热量，VRLAB电池过充电过程中产生的热量多于富液型铅酸蓄电池。较易发生热失控。

　　浮充电压应合理选择。浮充电压是蓄电池长期使用的充电电压，是影响电池寿命至关重要的因素。一般情况下，浮充电压定为2.23V/单体（25℃）比较合适。如果不按此浮充范围工作，而是采用2.35V／单体（25℃），则连续充电4个月就会出现热失控；或者采2.30V/单体（25℃），连续充电6~8个月就会出现热失控；要是采用2.28V/单体（25℃），则连续12~18个月就会出现严重的容量下降，进而导致热失控。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。

　　2 正确使用铅酸蓄电池

　　2.1 联接

　　不同容量，不同性能，不同新旧，不同厂家的蓄电池不应联接在一起使用。

　　联接时，应该使用绝缘性工具，以防意外造成正负极短路。

　　蓄电池与充电器或负载联接时，电路开关要位于断开位置，蓄电池的正极应与充电器或负载的正极联接，蓄电池的负极应与充电器或负载的负极联接。

　　联接用的螺母，螺栓，垫圈与联接线应松紧适度、均匀，应避免螺丝松动和过紧。

　　2.2 充电

　　充电分为初充电，正常充电，均衡充电等几种。

　　初充电，新电池的首次充电称为初充电，目的在于使电池在装配过程中被氧化的极板活性物质还原，增加活性物质含量，提高电池的放电性能。

　　正常充电，对已经放过电的电池进行充电称为正常充电。

　　浮充电，电池组与电源并联连接到负载上，当交流电源正常时，整流器将交流电整流为直流电后，一面给蓄电池充电，一面经逆变将直流电重新转换为交流电为负载供电。当交流电源中断时，蓄电池的直流电立即经逆变转换为交流电给负载供电，以保证供电的连续性。这种蓄电池充电称为浮充电。

　　均衡充电，电池在使用的过程中，往往会产生比重、容量、电压等不均衡现象。导致电池组输出电压过低，输出电量过小。为此，对电池组进行过充电，使电池组中的每个单电池都处于充足电状态，这一充电过程称为均衡充电。

　　无论使用那种充电方法，都应该注意按照厂家产品说明，控制充电电压和电流，以防过压和过流充电导致蓄电池性能下降和寿命缩短。

　　在电源系统中，电池总是在线备用工作的，这样电池基本处于长期的浮充状态中，浮充电压的选取对电池的长期可靠运行起着至关重要的作用，正如前面看到的，偏高的浮充电压会造成电池缓慢失水并发产生热失控而使电池失效；偏低的浮充电压会造成电池长期处于充不饱电的状态，使电池发生硫酸化而导致电池失效。正确的浮充电压一般应选在2.23V/单体。，并应随同电池工作温度进行相应调整，由于电池生产厂家的不同，这一参数会有一些差异，应严格按照厂家提供的参数选取。下图是某厂家电池浮充电压同温度的关系曲线。