VRLA（閥控式）蓄電池的簡介及失效基理
2025年01月26日 17:48:22
來源：北京瑞達能科技有限公司 >> 進入該公司展臺
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一、概述 在現今這個以工業為主的社會中，后備直流電源的應用越來越廣泛了，作為后備直流電源重要組成部分的蓄電池，其性能狀況的優劣狀態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構的特殊性，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中的蓄電池和電池監測模塊，對延長蓄電池的使用壽命及相關設備的正常運行有很大的作用，為獲得的安全效益和經濟效益有著很重要的意義。二、鉛酸電池的失效機理 鉛酸電池的失效研究對于電源系統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致電解液比重增高、導致電池正極柵板的腐蝕，使電池的活性物質減少，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品，其產品特點為：（1）采用多元優質板柵合金，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。采用優質多元合金后，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，發生反應，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，因而不產生氫氣。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構，使酸霧不能逸出，達到安全、保護環境的目的。 在上述陰極吸收過程中，由于產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：電池在存放期間內應無氣體逸出；充電電壓在2.35V／單體（25℃）以下應無氣體逸出；放電期間內應無氣體逸出。但當充電電壓超過2.35V／單體時就有可能使氣體逸出。因為此時電池體內短時間產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是海棉狀鉛，電池充電時負極柵板發生如下化學反應PbSO4 + 2e=Pb+ SO4-,正極上發生氧化反應：PbSO4 + 2H2O=PbO2+4H++SO4-+2e,放電過程發生的化學反應是這一反應的逆反應，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，這一現象稱為活性物質的硫酸化，硫酸化使電池的活性物質減少，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，電池必須經常保持在充足電的狀態。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象發生。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生的氧氣不能到達負極，從而負極未去極化，較易產生氫氣，隨同氧氣逸出電池。 因為不能通過失水的方式散發熱量，VRLAB電池過充電過程中產生的熱量多于富液型鉛酸蓄電池。較易發生熱失控。浮充電壓應合理選擇。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℃），則連續充電4個月就會出現熱失控；或者采2.30V/單體（25℃），連續充電6~8個月就會出現熱失控；要是采用2.28V/單體（25℃），則連續12~18個月就會出現嚴重的容量下降，進而導致熱失控。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。
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