蓄電池的維護與修復（一）

　　目前的科學技術飛速發(fā)展，近年鉛酸蓄電池的發(fā)展也比較快，基本上以大型閥控密封式鉛酸蓄電池代替了防酸隔爆型電池。就是大型閥控密封式鉛酸蓄電池近些年也在發(fā)展。但是大容量的固定電池還是以鉛酸蓄電池為唯一的選擇。如何延長鉛酸蓄電池的正常使用壽命，一直是業(yè)內(nèi)人士探討的主要問題。

　　相同的電池，在不同的設備條件、不同的使用條件和不同維護條件下使用壽命相差很大。這就需要在設備條件、使用條件和維護條件上尋找其差異。而電池失效的的幾個主要現(xiàn)象是：

　　a．正極板軟化；

　　b．正極板板柵腐蝕；

　　c．負極板硫化；

　　d．失水；

　　e．少數(shù)電池出現(xiàn)熱失控（包括電池鼓脹）。

　　下面，就以電池失效模式來探討設備條件、使用條件和維護條件對電池失效的影響及其應對方法。

　　一、電池的失效模式及其原因

　　1、電池的正極板軟化

　　電池的正極板是由板柵和活性物質(zhì)組成的，其中活性物質(zhì)的有效成分就是氧化鉛。放電的時候氧化鉛轉(zhuǎn)為硫酸鉛，充電的時候硫酸鉛轉(zhuǎn)為氧化鉛。氧化鉛是由α氧化鉛和β氧化鉛組成的，在2種氧化鉛中以其中α氧化鉛荷電能力小但是體積大，比β氧化鉛堅硬，主要起支撐作用；β氧化鉛恰好相反，荷電能力大但是體積小，比α氧化鉛軟，主要起荷電作用。α氧化鉛是在堿性環(huán)境中生成的，在電池內(nèi)部一旦出現(xiàn)參與放電以后，充電只能夠生產(chǎn)β氧化鉛。正極板的活性物質(zhì)是多孔結構的，就與電解液--硫酸的接觸面積來說，多孔結構是平面的數(shù)十倍。如果α氧化鉛參與放電以后，重新充電以后只能夠生成β氧化鉛，這樣就失去了支撐，不僅僅會產(chǎn)生正極板活性物質(zhì)脫落，而且脫落的活性物質(zhì)還會堵塞正極板的微孔，導致正極板參與反應的真實面積下降，形成電池容量的下降。后備電源的電池使用年限要求比較嚴格，對電池的容量要求比較寬，因此后備電源使用的電池α氧化鉛和β氧化鉛比例比深循環(huán)的動力型電池大一些。為了減少α氧化鉛參與放電，一般控制放電深度僅僅為40％。隨著電池的使用時間的增加，電池的容量下降，新電池放電40％的電量，對于舊電池來說必然超過40％的，所以舊電池就相當于放電深度深，電池的正極板軟化也會被加速。所以，電池的容量壽命曲線的后期下降速率遠遠高于中期。電池容量越小，放電深度越深，α氧化鉛損失也越多，正極板軟化也越嚴重，導致電池容量下降越快，形成了惡性循環(huán)。

　　這樣，電池的放電深度需要嚴格控制。實現(xiàn)這個控制的是靠基站的電源管理系統(tǒng)的設置。目前控制電池放電深度的主要標準還是一次放電量和放電電壓。這樣，盡可能避免在應急的時候強制放電，而應該按照放電量來增加電池的容量。

　　2、電池的正極板腐蝕

　　正極板的板柵中的鉛在充電過程中或被氧化為氧化鉛，并且不能夠再還原為鉛，形成正極板腐蝕。而氧化鉛的體積比鉛的體積大，形成體積線性增加變形，使正極板活性物質(zhì)與板柵脫離，導致正極板失效。而過充電會嚴重加速正極板腐蝕。我們一般以為不會產(chǎn)生過充電狀態(tài)。實際上，基站的浮充電壓如果跟不上環(huán)境溫度的上升而進行下降的補償，過充電就產(chǎn)生了。如基站的空調(diào)不夠或者損壞，電池的過充電也會產(chǎn)生。這樣電池的正極板板柵在不同的使用條件下會有不同的腐蝕速度。長三角和珠三角地區(qū)的正極板腐蝕也會比內(nèi)地嚴重，這與電池的使用環(huán)境溫度關系密切。

3、電池的負極板硫化

　　電池放電以后，負極板的鉛轉(zhuǎn)換為硫酸鉛，如果不及時充電或者充電時間比較長，這些硫酸鉛晶體就會逐步聚積而形成粗大的硫酸鉛結晶，采用普通的充電方式是無法恢復的所以稱為不可逆硫酸鉛鹽化，簡稱硫化。

　　在折合單格電壓為2.25V的浮充狀態(tài)下，電池基本充滿電需要一周的時間，完全充滿電需要28天的時間，其間電池就處于欠充電狀態(tài)。在電池放電以后的12小時，就可以發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生粗大的硫酸鉛結晶。在發(fā)生電荒的地區(qū)，電池的硫化相當嚴重。

　　在一般浮充狀態(tài)下使用，隨著日夜環(huán)境溫度的變化，硫酸鉛結晶也會聚積而形成粗大硫酸鉛結晶而導致硫化。

　　在冬季環(huán)境溫度比較低的時候，電池的浮充電壓應該相應的提升，如果浮充電設備沒有依據(jù)室溫相應的調(diào)解上升，電池欠充電就會產(chǎn)生，電池硫化也就產(chǎn)生了。

　　失水的電池相當于電解液的硫酸濃度上升，也形成了加速電池硫化的條件。

　　較快速的充電可以抑制電池的硫化，基站的充電電流相對都比較小，所以硫化程度比充電電流大的電池嚴重。另外，浮充電壓波動越小，浮充電流的擾動越小，也形成了電池硫化的條件。

　　采用低銻合金的正極板的電池，浮充電壓比較低，也比其它鉛鈣錫鋁合金電池更加容易出現(xiàn)硫化。

　　從上面的硫化失效原因看看，很多電池是無法避免的。特別是電池組發(fā)生單體電池落后的時候，個別落后的單體電池處于欠充電狀態(tài)，這樣該電池比其它電池更加容易硫化。

　　電池一旦出現(xiàn)硫化，靠單純的浮充和均充是無法解決的，必須采取其它措施。目前我公司的技術主要就是消除電池的硫化，使之恢復原有標稱容量，重新投入使用。