蓄電池培訓資料(維護)

1、動 力 未 來/power the future鐘義華江蘇雙登集團動 力 未 來/power the future鉛酸蓄電池的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀鉛酸蓄電池的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀 蓄電池是1859年由普蘭特(Plante)發(fā)明的，至今已有一百多年的歷史。鉛酸蓄電池自發(fā)明后，在化學電源中一直占有絕對優(yōu)勢。這是因為其價格低廉、原材料易于獲得，使用上有充分的可靠性，適用于大電流放電及廣泛的環(huán)境溫度范圍等優(yōu)點。1957年德國陽光公司（Sonnenschein）發(fā)明了能變性SiO2凝膠的膠體密封鉛酸電池。1971年美國Gates公司發(fā)明了VRLA （Valve Regulated Lead-Acid）電池。1987

2、年開始VRLA 電池由于電信業(yè)發(fā)展得到廣泛應用。動 力 未 來/power the future閥控式鉛酸蓄電池的基本原理動 力 未 來/power the future閥控式鉛酸蓄電池的氧循環(huán)原理 動 力 未 來/power the future氧復合原理（氧循環(huán)原理）電池在充電過程中，正極除了有反應PbSO4轉變?yōu)镻bO2以外，還有氧析出反應，特別是電池的充電后期，當電池容量充電到80%時，氧的析出反應更為劇烈，對于浮充使用的VRLA電池，即使是浮充電流很小，但在長期浮充狀態(tài)下，浮充電流一部分用于電池自放電生成的PbSO4轉為正負極活性物資以外，不避免的，浮充電流一部分用于水的電解，而使正

3、極析出氧氣，負極析出氫氣。氧和氫氣的產(chǎn)生使電池內(nèi)部失水，電解液密度發(fā)生變化，也使電池難以密封。從鉛酸蓄電池誕生以來，人們都一直在尋求電池的密封，以減少對電池的維護。VRLA 電池的出現(xiàn)，實現(xiàn)了電池的密封，電池密封的關鍵技術是氧在電池內(nèi)部的再復合實現(xiàn)氧的循環(huán)，以及采用AGM隔板吸收電解液，使電池內(nèi)部沒有流動的電解液，氧的復合原理如圖動 力 未 來/power the futureVRLA 電池的失效模式電池的失效模式1、板柵的腐蝕與增長板柵腐蝕是VRLA 電池失效的重要原因，無論是在開路狀態(tài)，還是在浮充狀態(tài)或是充放電狀態(tài)，板柵都存在被腐蝕的現(xiàn)象。特別是在過充放電狀態(tài)下，正極由于析氧反應，水被消耗

4、，濃度增加，導致正極附近酸度增高，板柵腐蝕加速，如果電池使用不當，長期處于過充放電狀態(tài)，那么很快這些電池的容量降低，最后失效。正極板柵在遭受腐蝕的同時產(chǎn)生變形，使板柵尺寸線性增大，甚至于個別筋條斷裂，最終導致整個電池的損壞。針對正極板柵存在著腐蝕和變形的必然性，我們采取以下技術措施減緩正極板柵的腐蝕和增長，保證電池的使用壽命。（1）、增加正極板柵的厚度，保證VRLA電池板柵的工作年限。（2）、采用更耐腐蝕的板柵合金材料，耐腐蝕性好，抗蠕變性強。（3）、在電池設計上采用玻璃棉隔板緊裝配或膠體電介質(zhì)使電極承受壓力，提高板柵的機械支撐力。動 力 未 來/power the future2、失水VRL

5、A 電池失水是影響VRLA 電池壽命的主要因素之一，特別是內(nèi)燃機車用VRLA電池的工作環(huán)境。VRLA 電池失水途徑有三：（1）、氧復合導致無效失水。保持低電壓充電可減少失水現(xiàn)象。但充電過程太長，充電效率低，或較高電流的加速充電，較高的溫度下充電，可造成明顯的失水現(xiàn)象。（2）、通過電池槽、蓋滲漏。容器摻水和透氧取決于材料的性質(zhì)和厚度，電池周圍大氣的相對濕度也有影響。常用電池槽材料為ABS、PP、PVC,各有優(yōu)缺點。PVC強度低，但氧氣保持量最大，ABS硬度最大，氧氣保持量由于PP；PP的水蒸氣滲透率小于ABS。（3）、板柵腐蝕造成失水正極板柵的腐蝕而產(chǎn)生的水的轉移是影響電池容量的主要因素之一，板

6、柵合金腐蝕的微電池反應為： 所以，對正極板柵合金材料的耐腐性及極板厚度的設計，都應該慎重考慮。動 力 未 來/power the future3、負極硫酸鹽化VRLA電池失效的另一個主要原因之一就是負極硫酸鹽化，并伴隨容量的損失，鉛蓄電池在正常工作中，負極板上PbSO4 顆粒小，充電時很容易恢復為絨狀鉛，但有的電池生成了難以還原的大顆粒硫酸鉛，稱為硫酸鹽化。負極板硫酸鹽化原因很多。主要由下幾個原因造成：（1）、鉛蓄電池長期處于放電狀態(tài)或放電后不及時充電長期擱置。在這種情況下，活性物質(zhì)中沒有受到電化學還原的硫酸鉛晶體的量很大，這些硫酸鉛晶體會重結晶而使顆粒變大，生成不可逆硫酸鉛。（2）、長期充電

7、不足。表現(xiàn)為整組電池的浮充電壓長期偏低產(chǎn)生落后電池。（3）、在部分荷電狀態(tài)下的循環(huán)運行使負極產(chǎn)生嚴重硫酸鹽化，電池壽命大大縮短。在交流供電狀況比較惡劣的偏遠通訊機站，電池損壞的原因，就屬于此類。（4）、經(jīng)常進行深度放電（電池電壓放電至臆1.75V -1.80V），偏遠地區(qū)經(jīng)常停電，電池深度放電，使沒有來得及還原的硫酸鉛在活性物質(zhì)中積累到相當?shù)臄?shù)量。在較高的溫度下儲存鉛蓄電池，加速了硫酸鉛重結晶及自放電的過程，促進了極板的硫酸鹽化。如果以不完全充電狀態(tài)，反復進行充電時，電解液出現(xiàn)層化，則負極下部易產(chǎn)生硫酸鹽化。動 力 未 來/power the future4、熱失控熱失控是指蓄電池在恒壓充電時

8、，充電電流和電池溫度發(fā)生一種累積性的增強作用，并逐漸損壞蓄電池。造成熱失控的根本原因是：失控過程的發(fā)生具有三個截然不同的階段。在1階段，再復合效率較低，失水較高并且溫度和電流上升得比較緩慢，這是因為電池內(nèi)阻小而且是緩慢的增長和較低復合效率所致。在第2階段，當隔膜的飽和度降低到一個特定的水平時，氧氣再復合效率也很高，由于氧氣通過隔板的傳輸機制變化所致，熱量的產(chǎn)生也迅速提高，這是因為增長的再復合效率和隔板內(nèi)阻提高的結合所致。當電池溫度達到電解液的沸點時，這個過程就終止了。這個過程控制了溫度，但是由于失水，隔板的電阻仍繼續(xù)升高，在第3階段電流迅速衰減。因此；我們可以得出電池內(nèi)部的熱源就是電池內(nèi)部的功

9、率損耗，在充電時，電池內(nèi)部的功率損耗可以簡單地看做是電壓和電流的乘積。在恒壓充電時，充電電流隨溫度上升而增大，增大了充電電流又會產(chǎn)生更多的不能復合的排氣量，增加電池的失水，從而使溫度進一步上升。如果電池內(nèi)部熱量產(chǎn)生的速率超過蓄電池在一定的環(huán)境條件下散熱能力，蓄電池的溫度將會持續(xù)上升，以致使電池的塑料殼子變軟，由于閥控電池是密封結構，電池內(nèi)部在充電時有10Kpa以上的壓力，最后導致塑料殼氣鼓破裂或熔化。這就是蓄電池的熱鼓脹變形。 動 力 未 來/power the future開路電壓與工作電壓開路電壓電池在開路狀態(tài)下的端電壓稱為開路電壓。電池的開路電壓等于電池的正極的電極電勢與負極電極電勢之差

10、，新電池開路電壓與容量成正比，開路電壓與電電解液比重成正比。工作電壓工作電壓指電池接通負載后在放電過程中顯示的電壓，又稱放電電壓。在電池放電初始的工作電壓稱為初始電壓。電池在接通負載后，由于歐姆電阻和極化過電位的存在，電池的工作電壓低于開路電壓。動 力 未 來/power the future容量 電池在一定放電條件下所能給出的電量稱為電池的容量，以符號C表示。常用的單位為安培小時，簡稱安時(Ah)或毫安時(mAh)。電池的容量可以分為理論容量，額定容量，實際容量。 理論容量是把活性物質(zhì)的質(zhì)量按法拉第定律計算而得的最高理論值。為了比較不同系列的電池，常用比容量的概念，即單位體積或單位質(zhì)量電池所

11、能給出的理論電量，單位為Ah/1或Ah/kg。實際容量是指電池在一定條件下所能輸出的電量。它等于放電電流與放電時間的乘積，單位為Ah，其值小于理論容量。額定容量也叫保證容量，是按國家或有關部門頒布的標準，保證電池在一定的放電條件下應該放出的最低限度的容量。動 力 未 來/power the future影響放電容量的因數(shù)1I102I103I104I105I106I107I109I1010I108I10Discharge time(h)Voltage(V)電池放電小時數(shù)（h）0.51234681020放電終止電壓（v）1.651.701.751.701.751.801.801.801.801.8

12、01.801.801.85放電容量系統(tǒng)0.480.450.400.580.550.450.610.750.790.880.941.001.00動 力 未 來/power the future影響放電容量的因數(shù)溫度對蓄電池容量的影響temperature()Discharge capacity(%C10)Discharge capacity Vs ambient temperature curve(I10A)動 力 未 來/power the future溫度對壽命的影響電池平均溫度壽命降低率（）25030303550406645755083動 力 未 來/power the future放電深

13、度對循環(huán)次數(shù)的影響放電深度（%）020604080100循環(huán)壽命（次）2000400060008000圖5 放電深度與循環(huán)壽命關系曲線DOD（%）020604080100Number of Cycles1000200030004000 DOD vs. Cycle Life1050307090100030005000700036001400215010505506800170027001200700循環(huán)數(shù)據(jù)放電深度（%）020604080100循環(huán)壽命（次）2000400060008000 放電深度與循環(huán)壽命關系曲線1050307090100030005000700036001400215010

14、505506800170027001200700循環(huán)數(shù)據(jù)動 力 未 來/power the future浮充在浮充狀態(tài)下，充電電流除維持電池的自放電以外，還維持電池內(nèi)的氧循環(huán)，但是浮充狀態(tài)下充電電流又是與電池的浮充電壓密切相關的。因此，為了使閥控鉛酸蓄電池有較長的使用壽命，在電池使用過程中，要充分結合電池制造的原材料及結構特點和環(huán)境溫度等幾方面的情況，制定電池合理的使用條件，尤其是浮充電壓的設定。浮充電壓設置過低，電池長期處于欠充電狀態(tài)，不僅會在電池極板內(nèi)部形成不可逆的硫酸鹽化，而且還會在活性物質(zhì)和板柵之間形成高電阻阻擋層，使電池的內(nèi)阻增加、容量下降。浮充電壓設置過高，電池長期處于過充電狀態(tài)，

15、會使電池充電電流增大，電池負極析出的H2和正極析出的O2氣體難以全部再化合成H2O，造成電池失水，板柵腐蝕加速，使用壽命提前終止。動 力 未 來/power the future隨溫度調(diào)整浮充電壓對延長VRLA 電池的壽命十分重要，浮充電壓增加0.1V，即從2.23V 到2.33V，從圖10 可以看出，在環(huán)境溫度為30度時VRLA 電池的壽命將減少一半。由于有些通信局（站）的條件限制，VRLA電池沒有空調(diào)環(huán)境，當充電在大的環(huán)境溫度范圍進行時，VRLA電池需要溫度補償，按照廠家提供的溫度與相應浮充電壓的關系進行調(diào)整。溫度增加時，降低浮充電壓相應地減少了蓄電池溫度增加的影響，進而減少了板柵的腐蝕速

16、率,減少了電池的水損失。2.162.192.222.252.282.312.342.372.42.43-35 -30 -25 -20 -15 -10 -50510 15 20 25 30 35 40 45 50 55浮充電壓（浮充電壓（V）環(huán)境溫度（環(huán)境溫度（）動 力 未 來/power the future均衡充電均衡充電是對事故放電后蓄電池進行補充電的一種充電方法，采用恒壓限流充電方法，一般設置為2.302.35（V/cell），限流0.10C100.15C10（A）動 力 未 來/power the future閥控式鉛酸蓄電池的基本結構 構成閥控鉛酸蓄電池的主要部件是正負極板、電解液、

17、隔膜、電池殼和蓋、安全閥，此外還一些零件如端子、連接條、極柱等。 動 力 未 來/power the future正負極板結構：極板結構主要分為平板式、管式、卷繞式動 力 未 來/power the future電解液主要分為：稀硫酸與膠體動 力 未 來/power the future殼體與上蓋主要分為PP、ABS、PVC材料殼體動 力 未 來/power the future隔膜主要分AGM、PVC二氧化硅隔膜動 力 未 來/power the future安全閥極板結構差不多，均為單向閥動 力 未 來/power the future蓄電池維護蓄電池維護動 力 未 來/power the

18、 future維護前準備維護工具：電壓表、鉗形電流表、測溫槍、扳手（M6、M8、M10）、PH試紙、便攜式放電儀著裝要求：禁止佩帶金屬飾品，例如：手表、手鏈、戒指等，鑰匙扣禁止掛在腰間，否則有導致短路的可能注意：擦拭電池時必須用濕布擦拭動 力 未 來/power the future 殼體檢查：有無劃痕、開裂、漏液 極性檢查：電池單體之間有無反接 安全閥檢查：有無漏液、脫落、開裂 安裝架檢查：接觸是否牢固，有無變形，是否符合承重的要求外觀檢查動 力 未 來/power the future 供電條件：檢查開關電源交流電告警 參數(shù)檢查：檢查開關電源參數(shù)設置是否正確 機房環(huán)境：機房是否通風、牢固，

19、有無鼠患、鳥患等 安裝位置：安裝架（柜）是否結實、緊固，不能有大量放射線紅外線輻射有機溶劑腐蝕氣體，避免陽光直射，空調(diào)或設備的散熱口，通風口不應對著電池組。環(huán)境檢查動 力 未 來/power the future 電池間連接：螺絲是否緊固，有無氧化，連接是否完好，電池間擺放是否留有散熱間隙 與充電設備連接：螺絲是否緊固，連接是否完好 與監(jiān)控器連接：連接是否緊固，連接是否完好 溫度補償連接：連接是否緊固，接觸面應該放在單個蓄電池大面中心處并固定好，應避免主設備或空調(diào)的風口對著蓄電池 。連接檢查動 力 未 來/power the future 充電設備：1，監(jiān)控模塊工作是否正常；2，整流模塊配置是

20、否適當；3，充電是否有偏移；4參數(shù)設置是否正確。 空調(diào)設備：1，交流電停電恢復供電后空調(diào)是否能正常啟動；2，在正常工作中加熱和制冷功能是否正常。 動力環(huán)境監(jiān)控設備：1，螺絲是否緊固；2，采集數(shù)據(jù)是否有偏移現(xiàn)象。配套設備檢查動 力 未 來/power the future 1、檢查電池組輸出端端電壓與開關電源參數(shù)設置之間有無電壓漂移現(xiàn)象如有應及時進行校正，如恢復不了則應通知用戶； 2、測量電池單體電壓，有無落后電池（浮充狀態(tài)下，電池電壓不低于2.18V）； 3、用手接觸電池的外殼看有無特別發(fā)燙的電池； 4、用鉗形表檢測電池的電流是否與開關電源顯示的電流一致； 5、檢測開關電源均浮充轉換功能是否正

21、常； 6、在有條件或客戶要求的情況下對電池進行放電容量檢測。性能檢查動 力 未 來/power the future方法一：離線式測量法 （1）將脫離供電系統(tǒng)的蓄電池組充滿電后靜置124小時，在環(huán)境溫度為255的條件下開始放電； （2）放電開始前檢測蓄電池的端電壓，放電期間應測記蓄電池的放電電流，時間及環(huán)境溫度，放電電流波動值不得超過規(guī)定值的1% （3）放電期間應測蓄電池端電壓及室溫，測溫時間間隔為：10h率放電1h，3h率放電0.5h，1h率放電10min，在放電末期要隨時測量，以便準確地確定達到放電終止電壓的時間； （4）放電電流乘以放電時間即為蓄電池組的容量，蓄電池不按十小時率放電時或環(huán)

22、境溫度不是25時，則應將實際測量的容量換算成25時的容量； 式中：t 放電時的環(huán)境溫度，K 溫度系數(shù)，10小時率容量實驗時K=0.006/、3小時率容量實驗時K=0.008/、1小時率容量實驗時K=0.01/。蓄電池容量檢測動 力 未 來/power the future方法二：在線式測量法在供電系統(tǒng)中，關掉整流器由蓄電池組放電供給通信設備，在蓄電池組放電找出蓄電池組中電壓最低，容量最差一只電池來作為容量試驗的對象；打開整流器對電池組進行充電，等蓄電池組充滿后穩(wěn)定1小時以上；對（1）中放電時找出的最差的那只電池進行10小時率放電試驗，放電前后要測量該只電池的端電壓、溫度、放電時間和室溫。以后每

23、隔1小時測試一次，放電快到終止電壓時，應隨時測試，以便準確記錄放電時間；放電時間乘以放電電流即為該電池的容量，當室溫不是25時應進行換算；放電試驗結束后用充電機對該只電池進行充電，恢復其容量；蓄電池容量檢測動 力 未 來/power the future 方法三：核對性容量試驗法 在直流供電系統(tǒng)中，關閉開關電源，讓蓄電池對通信設備供電，蓄電池組放電前后要測試每只電池的端壓、溫度、室溫和放電時間、放出額定容量的30%-40%為止； 放電結束后要對蓄電池充電； 根據(jù)測試的數(shù)據(jù)作出放電曲線，留作再次測試時比較。 3）蓄電池不能用放電后的狀態(tài)存放，放電后必須在8小時內(nèi)均充補充電。蓄電池容量檢測動 力

24、未 來/power the future蓄電池安裝注意事項蓄電池安裝注意事項l 溫度對壽命的影響。l 蓄電池的使用環(huán)境應干燥/清潔/通風，不能有大量的放射線/紅外線 輻射/有機溶劑/腐蝕氣體，避免陽光直射 l 取暖器/空調(diào)通風孔和開關電源發(fā)熱部位不應直接對著蓄電池，應盡 量使蓄電池組各部位溫差不超過3度，建議采用紅外線測溫儀來檢 測蓄電池各部位的溫度 l 蓄電池可采用我公司提供的電池柜或電池安裝架，蓄電池安裝在樓 上時應向土建部門提出負荷要求，抗震烈度為7級以上地區(qū)，應設 計防震支架并采用地腳螺栓固定，使應力擴散 l 蓄電池組安裝時應盡量靠近負載，選用的電纜/銅排/連接線要合適， 多路并聯(lián)使用

25、時，應盡量使線路壓降大致相同，且每組電池應配保 險絲。請先在蓄電池端子上涂上導電脂，然后用螺栓、螺母將電池 端子與連接導條或連接 動 力 未 來/power the future蓄電池安裝注意事項（續(xù)）蓄電池安裝注意事項（續(xù)）l 安裝時請不要將電池排列的極性（+）、（）接反，如接反有可 能引起火災，使蓄電池及充電器損壞 l 電池組電壓較高，存在電擊危險，安裝過程中嚴禁使用民工連接銅 條等連接部位，應使用絕緣工具防止電擊。在裝卸導電電纜（銅排 /連接線）時應使用絕緣工具，戴防護手套 l 電池組電壓較高，電池組連接前，必須檢查每一個單體的正、負極 擺放是否正確，每次安裝必須從負到正檢查二遍以上 l 蓄電池系統(tǒng)安裝結束后，應認真檢查電池系統(tǒng)的總電壓，單體開路 電壓，正負極性等動 力 未 來/