鉛酸蓄電池正確使用與充電管理

在現(xiàn)今這個以工業(yè)為主的社會中，后備直流電源的應(yīng)用越來越廣泛了，作為后備直流電源重要組成部分的蓄電池，其性能狀況的優(yōu)劣狀態(tài)對于保證后備直流電源的正常運行就顯得尤為重要。在蓄電池家族中，閥控鉛酸蓄電池在直流后備電源中的應(yīng)用越來越廣泛了。

雖然閥控式鉛酸蓄電池在電力操作電源廣泛使用，但由于閥控式鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)的特殊性，想盡可能地延長蓄電池的使用壽命，就必須在運行中正確的使用蓄電池，而可靠地檢測蓄電池的性能，并有針對性地對蓄電池進行維護就變得非常迫切了。合理地選擇及使用目前直流電源系統(tǒng)中的蓄電池和電池監(jiān)測模塊，對延長蓄電池的使用壽命及相關(guān)設(shè)備的正常運行有很大的作用，為獲得最大的安全效益和經(jīng)濟效益有著很重要的意義。

一鉛酸蓄電池的失效機理

鉛酸電池的失效研究對于電源系統(tǒng)的安全運行具有重要的意義，我們對這一問題進行一下概要的討論，以使讀者對這一問題有一個概要的認識。

1.1電池失水
　　
鉛酸蓄電池失水會導(dǎo)致電解液比重增高、導(dǎo)致電池正極柵板的腐蝕，使電池的活性物質(zhì)減少，從而使電池的容量降低而失效。
　　
鉛酸蓄電池密封的難點就是充電時水的電解。當充電達到一定電壓時（一般在2.30V／單體以上）在蓄電池的正極上放出氧氣，負極上放出氫氣。一方面釋放氣體帶出酸霧污染環(huán)境，另一方面電解液中水份減少，必須隔一段時間進行補加水維護。閥控式鉛酸蓄電池就是為克服這些缺點而研制的產(chǎn)品，其產(chǎn)品特點為：
　　
（1）采用多元優(yōu)質(zhì)板柵合金，提高氣體釋放的過電位。即普通蓄電池板柵合金在2.30V／單體（25℃）以上時釋放氣體。采用優(yōu)質(zhì)多元合金后，在2.35V/單體（25℃）以上時釋放氣體，從而相對減少了氣體釋放量。
　　
（2）讓負極有多余的容量，即比正極多出10％的容量。充電后期正極釋放的氧氣與負極接觸，發(fā)生反應(yīng)，重新生成水，即O2+2Pb→2PbO,PbO+H2SO4→H2O+PbSO4使負極由于氧氣的作用處于欠充電狀態(tài)，因而不產(chǎn)生氫氣。這種正極的氧氣被負極鉛吸收，再進一步化合成水的過程，即所謂陰極吸收。
　　
（3）為了讓正極釋放的氧氣盡快流通到負極，必須采用和普通鉛酸蓄電池所采用的微孔橡膠隔板不同的新超細玻璃纖維隔板。其孔率由橡膠隔板的50％提高到90％以上，從而使氧氣易于流通到負極，再化合成水。另外，超細玻璃纖維板具有吸附硫酸電解液的功能，因此閥控式密封鉛酸蓄電池采用貧液式設(shè)計，即使電池傾倒，也無電解液溢出。
　　
（4）采用密封式閥控濾酸結(jié)構(gòu)，使酸霧不能逸出，達到安全、保護環(huán)境的目的。

在上述陰極吸收過程中，由于產(chǎn)生的水在密封情況下不能溢出，因此閥控式密封鉛酸蓄電池可免除補加水維護，這也是閥控式密封鉛酸蓄電池稱為免維電池的由來。
　　
閥控式密封鉛酸蓄電池均加有濾酸墊，能有效防止酸霧逸出。但密封蓄電池不逸出氣體是有條件的，即：電池在存放期間內(nèi)應(yīng)無氣體逸出；充電電壓在2.35V／單體（25℃）以下應(yīng)無氣體逸出；放電期間內(nèi)應(yīng)無氣體逸出。但當充電電壓超過2.35V／單體時就有可能使氣體逸出。因為此時電池體內(nèi)短時間產(chǎn)生了大量氣體來不及被負極吸收，壓力超過某個值時，便開始通過單向排氣閥排氣，排出的氣體雖然經(jīng)過濾酸墊濾掉了酸霧，但必竟使電池損失了氣體，所以閥控式密封鉛酸蓄電池對充電電壓的要求是非常嚴格的，不能造成過充電。

1.2負極板硫酸化
　　
電池負極柵板的主要活性物質(zhì)是海棉狀鉛，電池充電時負極柵板發(fā)生如下化學反應(yīng)PbSO4+2e=Pb+SO4-,正極上發(fā)生氧化反應(yīng)：PbSO4+2H2O=PbO2+4H++SO4-+2e,放電過程發(fā)生的化學反應(yīng)是這一反應(yīng)的逆反應(yīng)，當閥控式密封鉛酸蓄電池的荷電不足時，在電池的正負極柵板上就有Pb存在，PbSO4長期存在會失去活性，不能再參與化學反應(yīng)，這一現(xiàn)象稱為活性物質(zhì)的硫酸化，硫酸化使電池的活性物質(zhì)減少，降低電池的有效容量，也影響電池的氣體吸收能力，久之就會使電池失效。
為防止硫酸化的形成，電池必須經(jīng)常保持在充足電的狀態(tài)。

1.3正極板腐蝕
　　
由于電池失水，造成電解液比重增高，過強的電解液酸性加劇正極板腐蝕，使正極板孔隙率增高，電解液相對變少，極板活性物質(zhì)變少，電池容量變低。防止極板腐蝕必須注意防止電池失水現(xiàn)象發(fā)生。

1.4熱失控
　　
熱失控是指蓄電池在恒壓充電時，充電電流和電池溫度發(fā)生一種累積性的增強作用，并逐步損壞蓄電池。造成熱失控的根本原因是：
　　
普通富液型鉛酸蓄電池由于在正負極板間充滿了液體，無間隙，所以在充電過程中正極產(chǎn)生的氧氣不能到達負極，從而負極未去極化，較易產(chǎn)生氫氣，隨同氧氣逸出電池。

因為不能通過失水的方式散發(fā)熱量，VRLAB電池過充電過程中產(chǎn)生的熱量多于富液型鉛酸蓄電池。較易發(fā)生熱失控。
　　
浮充電壓應(yīng)合理選擇。浮充電壓是蓄電池長期使用的充電電壓，是影響電池壽命至關(guān)重要的因素。一般情況下，浮充電壓定為2.23V/單體（25℃）比較合適。如果不按此浮充范圍工作，而是采用2.35V／單體（25℃），則連續(xù)充電4個月就會出現(xiàn)熱失控；或者采2.30V/單體（25℃），連續(xù)充電6~8個月就會出現(xiàn)熱失控；要是采用2.28V/單體（25℃），則連續(xù)12~18個月就會出現(xiàn)嚴重的容量下降，進而導(dǎo)致熱失控。熱失控的直接后果是蓄電池的外殼鼓包、漏氣，電池容量下降，最后失效。

二正確使用鉛酸蓄電池

2.1聯(lián)接
　　
不同容量，不同性能，不同新舊，不同廠家的蓄電池不應(yīng)聯(lián)接在一起使用。
　　
聯(lián)接時，應(yīng)該使用絕緣性工具，以防意外造成正負極短路。
　　
蓄電池與充電器或負載聯(lián)接時，電路開關(guān)要位于斷開位置，蓄電池的正極應(yīng)與充電器或負載的正極聯(lián)接，蓄電池的負極應(yīng)與充電器或負載的負極聯(lián)接。
　　
聯(lián)接用的螺母，螺栓，墊圈與聯(lián)接線應(yīng)松緊適度、均勻，應(yīng)避免螺絲松動和過緊。

2.2充電
　　
充電分為初充電，正常充電，均衡充電等幾種。
　　
初充電，新電池的首次充電稱為初充電，目的在于使電池在裝配過程中被氧化的極板活性物質(zhì)還原，增加活性物質(zhì)含量，提高電池的放電性能。
　　
正常充電，對已經(jīng)放過電的電池進行充電稱為正常充電。
　　
浮充電，電池組與電源并聯(lián)連接到負載上，當交流電源正常時，整流器將交流電整流為直流電后，一面給蓄電池充電，一面經(jīng)逆變將直流電重新轉(zhuǎn)換為交流電為負載供電。當交流電源中斷時，蓄電池的直流電立即經(jīng)逆變轉(zhuǎn)換為交流電給負載供電，以保證供電的連續(xù)性。這種蓄電池充電稱為浮充電。
　　
均衡充電，電池在使用的過程中，往往會產(chǎn)生比重、容量、電壓等不均衡現(xiàn)象。導(dǎo)致電池組輸出電壓過低，輸出電量過小。為此，對電池組進行過充電，使電池組中的每個單電池都處于充足電狀態(tài)，這一充電過程稱為均衡充電。
　　
無論使用那種充電方法，都應(yīng)該注意按照廠家產(chǎn)品說明，控制充電電壓和電流，以防過壓和過流充電導(dǎo)致蓄電池性能下降和壽命縮短。
　　
在電源系統(tǒng)中，電池總是在線備用工作的，這樣電池基本處于長期的浮充狀態(tài)中，浮充電壓的選取對電池的長期可靠運行起著至關(guān)重要的作用，正如前面看到的，偏高的浮充電壓會造成電池緩慢失水并發(fā)產(chǎn)生熱失控而使電池失效；偏低的浮充電壓會造成電池長期處于充不飽電的狀態(tài)，使電池發(fā)生硫酸化而導(dǎo)致電池失效。正確的浮充電壓一般應(yīng)選在2.23V/單體.，并應(yīng)隨同電池工作溫度進行相應(yīng)調(diào)整，由于電池生產(chǎn)廠家的不同，這一參數(shù)會有一些差異，應(yīng)嚴格按照廠家提供