鉛酸蓄電池正確使用與充電管理

在現(xiàn)今這個(gè)以工業(yè)為主的社會(huì)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(yùn)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(yùn)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(jìn)行維護(hù)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(yùn)行有很大的作用，為獲得最大的安全效益和經(jīng)濟(jì)效益有著很重要的意義。

一鉛酸蓄電池的失效機(jī)理

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

1.1電池失水
　　
鉛酸蓄電池失水會(huì)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(diǎn)就是充電時(shí)水的電解。當(dāng)充電達(dá)到一定電壓時(shí)（一般在2.30V／單體以上）在蓄電池的正極上放出氧氣，負(fù)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(shí)間進(jìn)行補(bǔ)加水維護(hù)。閥控式鉛酸蓄電池就是為克服這些缺點(diǎn)而研制的產(chǎn)品，其產(chǎn)品特點(diǎn)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(shí)釋放氣體。采用優(yōu)質(zhì)多元合金后，在2.35V/單體（25℃）以上時(shí)釋放氣體，從而相對減少了氣體釋放量。
　　
（2）讓負(fù)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(fù)極接觸，發(fā)生反應(yīng)，重新生成水，即O2+2Pb→2PbO,PbO+H2SO4→H2O+PbSO4使負(fù)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(fù)極鉛吸收，再進(jìn)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(fù)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(xì)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(fù)極，再化合成水。另外，超細(xì)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(jì)，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(dá)到安全、保護(hù)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(bǔ)加水維護(hù)，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(dāng)充電電壓超過2.35V／單體時(shí)就有可能使氣體逸出。因?yàn)榇藭r(shí)電池體內(nèi)短時(shí)間產(chǎn)生了大量氣體來不及被負(fù)極吸收，壓力超過某個(gè)值時(shí)，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?fù)p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(yán)格的，不能造成過充電。

1.2負(fù)極板硫酸化
　　
電池負(fù)極柵板的主要活性物質(zhì)是海棉狀鉛，電池充電時(shí)負(fù)極柵板發(fā)生如下化學(xué)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(xué)反應(yīng)是這一反應(yīng)的逆反應(yīng)，當(dāng)閥控式密封鉛酸蓄電池的荷電不足時(shí)，在電池的正負(fù)極柵板上就有Pb存在，PbSO4長期存在會(huì)失去活性，不能再參與化學(xué)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(huì)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(qiáng)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(shí)，充電電流和電池溫度發(fā)生一種累積性的增強(qiáng)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(fù)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(dá)負(fù)極，從而負(fù)極未去極化，較易產(chǎn)生氫氣，隨同氧氣逸出電池。

因?yàn)椴荒芡ㄟ^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(gè)月就會(huì)出現(xiàn)熱失控；或者采2.30V/單體（25℃），連續(xù)充電6~8個(gè)月就會(huì)出現(xiàn)熱失控；要是采用2.28V/單體（25℃），則連續(xù)12~18個(gè)月就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的容量下降，進(jìn)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(shí)，應(yīng)該使用絕緣性工具，以防意外造成正負(fù)極短路。
　　
蓄電池與充電器或負(fù)載聯(lián)接時(shí)，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(fù)載的正極聯(lián)接，蓄電池的負(fù)極應(yīng)與充電器或負(fù)載的負(fù)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(dòng)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(jìn)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(fù)載上，當(dāng)交流電源正常時(shí)，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(fù)載供電。當(dāng)交流電源中斷時(shí)，蓄電池的直流電立即經(jīng)逆變轉(zhuǎn)換為交流電給負(fù)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(huì)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(jìn)行過充電，使電池組中的每個(gè)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(yùn)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(huì)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(huì)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(jìn)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(huì)有一些差異，應(yīng)嚴(yán)格按照廠家提供