蓄电池技术交流

1、蓄电池技术交流 电池的定义和分类 电池的定义：化学能与电能相互转换的装置称为 电化学电池。在充电过程中，将电 能转化为化学能储存起来，在放电 过程中，将化学能转化为电能，供 电气使用。 电池的分类：1 原电池 2 蓄电池 3 贮备电池 4 燃料电池 蓄电池技术交流 电 池 的 分 类 原电池： 也称一次电池，其活性物质用尽后不能用充电的方 法使之恢复，只能废弃。如锌二氧化锰、锌氧 化汞电池等。 蓄电池： 也称二次电池，其活性物质消耗尽后可利用充电的 方法使之恢复，电池得以再生。如铅 二氧化铅、 锌氧化银电池等。 贮备电池：电池的某一重要组成与电池其他组成分开，这时自 放电排除，电池可长期贮备。

2、通常电解质被隔离， 使用前，迅速加入电解液，“激活”电池，使电池 放电。 燃料电池：将燃料如氢气、甲醇等作为电池两极的活性物质， 当反应物连续通入电池体时，电池可以连续放电， 故此类电池也称为连续电池，如H2O2电池等 蓄电池技术交流 VRLA电池的发展史 1859年，法国人Plante发明了铅酸蓄电池，至今已有 140多年的历史。 1938年，美国人A.Dassler提出了密封铅酸蓄电池的气 体复合理，为VRLA电池奠定理论基础. 1957年，德国阳光公司发明了触变性 SiO2凝胶的胶体 密封铅酸蓄电池。 1971年，美国Gates公司发明了吸收式AGM隔板，实 现了铅酸蓄电池“密封”的突破

3、. 1988年，哈尔滨光宇蓄电池公司自主研发了VRLA电 池，成为国内较早生产VRLA电池的厂家之一。 蓄电池技术交流 VRLA电池的工作原理 蓄电池技术交流 VRLA电池的工作原理 PbO2+2H2SO4+Pb 2PbSO4+2H2O 放电 充电 蓄电池技术交流 VRLA电池的关键技术（电池的关键技术（1） VRLAVRLA电池的氧循环示意图电池的氧循环示意图 过过 充充 （正正 极极） H2 O O2 扩扩 散散 充充电电 （ （负负 极极） PbSO4 Pb + （ （ O2 ） 同同 H2SO4 反反应应 反反 应应 PbO 氧氧 循循 环环 原原 理理 图图 （ Gas Recomb

4、ination） （HH 2 2 OO 1 1 1/ / /2 2 2 O O O2 2 2 HH 2 2 OO） 蓄电池技术交流 VRLA电池的关键技术（2） 1、选择高孔隙的AGM隔板，孔隙在93以上，为氧的复合提 供通道 2、采取定量灌酸，隔板吸附电解液，有510的孔隙未被充 满，在设计上属于贫液式电池 3、过量的负极活性物质，正、负极板的容量比一般为1：1.1- 1.2，在正极足电以后，负极仍未充足电，防止氢气在负极 析出，氢气析出无法复合 4、电池极群的紧装配（4060KPa）保证了隔板与正负极表面 的良好接触 5、高纯度的PbCaSnAl 板栅合金，降低了因板栅腐蚀而 析出氢气的可

5、能性 6、开闭阀压力稳定可靠的安全阀，保证了电池的安全运行 7、采用恒压限流的充电方式，可防止过充电和热失控 蓄电池技术交流 VRLA电池的两大类技术 1、 AGM技术 蓄电池技术交流 VRLA电池的两大类技术 2、GEL技术（胶体技术） 蓄电池技术交流 VRLA电池结构 安全阀 正负极端子 汇流排 电解液 正极板 AGM隔板 负极板 壳体 ( - ) Pb/H2SO4/PbO2（+） 蓄电池技术交流 电池的电特性 1、开路电压：电池在开路状态下的端电压 2、工作电压：电池接通负荷后在放电过程中显示的电压 3、终止电压：电池放电时电压下降到某个值而停止或下降到不宜再 继续放电的最低工作电压 4

6、、容 量：电池在一定放电条件下所能给出的电量称为电池的容 量，单位为（A.h）电池容量分为理论容量、额定定 量、实际容量和标称容量 5、放电制度：是指放电时电池的放电速率、放电形式、终止电压和 环境温度 6、倍 率：是指电池放电时的电流的数值为额定容量数值的倍数 7、电池寿命：电池的使用寿命与使用条件有关，可分为浮充使用寿 命和循环使用寿命，当电池放电容量低于额定容量80 视为电池寿命终止 蓄电池技术交流 电池的电特性（电池的电特性（1）开路电压）开路电压 开路电压开路电压 电池在开路状态下的端电压电池在开路状态下的端电压 蓄电池技术交流 电池的电特性电池的电特性(2)-工作电压工作电压 工作

7、电压 当有电流通过电池的时候，电池的端电压 终止电压终止电压: :电池放电时电池放电时, ,电压下降到某个值而停止或电压下降到某个值而停止或 下降到不宜在继续放电的最低工作电压下降到不宜在继续放电的最低工作电压 蓄电池技术交流 电池的电特性（电池的电特性（3）容量）容量 容容 量量 理论容量：根据活性物质的量计算而得的理论值理论容量：根据活性物质的量计算而得的理论值 额定容量：制造电池时，规定电池在一定的放电条件下应该放出额定容量：制造电池时，规定电池在一定的放电条件下应该放出 的最低限度的容量。的最低限度的容量。 实际容量：放电时放电电流与放电时间的乘积实际容量：放电时放电电流与放电时间的乘

8、积, ,单位为单位为A.HA.H 蓄电池技术交流 电池的电特性(4)-放电制度 放电制度放电制度 放电速率、放电时间、终止电压等放电速率、放电时间、终止电压等 放电速率放电速率 时间率：时间率：1010hrhr、5hr 5hr 电流率：电流率：0.10.1C C10 10 0.2C 0.2C10 10 蓄电池技术交流 电池的电特性电池的电特性(4)-放电制度放电制度 放电放电 特性特性 温度高，放出容量多；反之，放出容量少温度高，放出容量多；反之，放出容量少 放电电流大，放出容量少；反之，放出容量增多放电电流大，放出容量少；反之，放出容量增多 C C25 25=C =Ct t/1+K(t-25

9、)/1+K(t-25) t t放电时环境温度放电时环境温度 1010HRHR放电时：放电时：K=0.006/ K=0.006/ 5HR5HR放电时：放电时：K=0.007/K=0.007/ 3HR3HR放电时：放电时：K=0.008/ K=0.008/ 1HR1HR放电时：放电时：K=0.01/K=0.01/ 蓄电池技术交流 电池的电特性电池的电特性(5)-自放电自放电 自放电 电池在未与负载形成回路的情况下，而 不断有容量放出的现象 板栅材料自身的自放电性能板栅材料自身的自放电性能 环境温度环境温度 杂质含量杂质含量 电解液浓度电解液浓度 蓄电池技术交流 电池的电特性电池的电特性(6)-使用

10、寿命使用寿命 使用寿命 循环使用寿命、浮充使用寿命 蓄电池技术交流 电池个体安装方式简图 竖式放置（立放型）竖式放置（立放型） 水平放置（薄型）水平放置（薄型） 蓄电池技术交流 电池安装注意事项 1、安装方案应根据地点、条件如：地面荷重、通风环境、阳 光照射、机房布局及维修方便。 2、蓄电池荷电出厂，在运输安装过程中谨防短路。 3、蓄电池在安装之前，应仔细检查蓄电池的开路电压是否正 常，有无壳体破损、溢酸等现象。 4、电池组电压较高，在安装使用及维护中，应使用绝缘工具， 带绝缘手套，防止电击。 5、连接电缆尽可能短，以防产生过多的压降。 6、电池连接时，螺丝必须紧固，防止虚接。 7、在安装结束

11、时，应再次检查系统电压和电池正负极方向， 确保电池组安装正确。 8、蓄电池应按厂家组号安装，以保证蓄电池组最佳性能组和。 蓄电池技术交流 电池组的验收标准 1、电池外壳、上盖及端子无物理性损伤 2、无漏液、爬酸现象 3、在充足电的情况下，一次循环内达到额 定容量的100 4、电池的开路电压小于等与20mv 5、电池的浮充电压差小于等于50mv 6、电池在浮充运行中，无发热溢酸现象 蓄电池技术交流 电池的维护（1）充电制度 一、电池的浮充电 1、浮充的概念 2、对电池组进行浮充电的必要性 3、浮充电压的标准设置。 4、应根据机房温度，适当调整浮充电压。 二、电池的均衡充电 1、均衡充电的概念 2

12、、光宇电池无需均衡充电 三、电池放电后采用恒压限流式对电池组进行恢复充电。 四、如电池组须储存，根据储存的时间，开通时应对电 池组进行补充电 蓄电池技术交流 浮充电压与温度的关系曲线 2.23V (25C) 浮充特性 浮充电压受温度的影响较大，当环境温度 偏离25 5时应该调节电池的浮充电压 U浮=2.23V+0.003(25-t) 蓄电池技术交流 电池的维护（2）放电制度 一、放电制度 1、放电速率 2、放电形式 3、终止电压 4、环境温度 二、温度与容量的关系 三、核对性放电 四、离线式放电 五、在线式放电 蓄电池技术交流 温度与容量的关系曲线 蓄电池技术交流 温度对容量的影响 C C25

13、 25=C =Ct t/1+K(t-25)/1+K(t-25) t t放电时环境温度放电时环境温度 10 10HRHR放电时：放电时：K=0.006/K=0.006/ 5HR 5HR放电时：放电时：K=0.007/K=0.007/ 3HR 3HR放电时：放电时：K=0.008/K=0.008/ 1HR 1HR放电时：放电时：K=0.01/K=0.01/ 蓄电池技术交流 蓄电池容量的测试（1） 核对性放电：在通讯电源维护制度中，规定了由蓄电池组 向实际通信设备进行单独供电，以考察蓄电 池是否满足最大平均负荷的需要，这种放电 制度，称为核对性放电 1 在直流供电系统中，关掉整流器，让蓄电池对通信设

14、备供 电，放出电池容量的30 40，放电时要测量电池的端 电压、温度、室温和放电时间。 2 放电结束后，对电池组采用恒压限流式充电方式对电池组 进行恢复充电。 3 放电过程中，做好数据测试工作，留作以后再次测试时比较 蓄电池技术交流 蓄电池容量的测试（2） 离线式测量方法 1 蓄电池充满电后静置124h，在环境温度 25C 的条件下开始放电 2 放电前检测电池的端电压，放电期间记录蓄电 池的放电电流、时间及环境温度，放电电流波 动不得超过规定值的1 3 测量时间间隔为：10h率放电1h, 3h放电0.5h, 1h 率放电10min,放电末期随时测量 4 放电电流与放电时间的乘积即为电池的容量

15、5 放电结束后，充入电量应是放出电量的1.2倍 蓄电池技术交流 蓄电池容量的测试（3） 在线式测量法 1 在供电系统中，关掉整流器由电池组放电，在蓄电池 组放电中找出电池组中电压最低，容量最差的一只来 作为容量测试的对象 2 放电后，对电池组进行充电，充满后稳定1小时以上 3 对最差的一只电池进行10h放电实验，放到终止电压， 记录后放电电压、放电时间 4 放电时间与放电电流的乘积为该电池的容量 5 放电结束后，用充电机对该只电池进行充电 蓄电池技术交流 电池的维护（3）经常检测项目 1、检测电池的浮充电压、电流及环境温度 2、检测电池是否有爬酸、漏液、连接条氧化现象 3、每半年检测电池的连接

16、部分是否有松动现象。 4、电池组尽量避免过放电，过放电后，应及时对电池组进行 恢复充电，否则影响电池的使用寿命。 5、每年对电池组进行一次核对性放电试验，放出电池容量的 3040为易。 6、 蓄电池组若需储存，应断开电池组与充电设备及负载的 连 接部分，并保持环境阴凉、干燥、通风、否则会造成 电池组长时间小电流放电，影响电池使用寿命。 7、不得使用有机溶剂而应用肥皂水清洁电池，避免用易产生 静电的干布擦拭电池。 8、机房内，应保持卫生清洁 蓄电池技术交流 电池的维护（4）周期维护项目 月度保养：1 保持电池机房清洁卫生 2 测量电池机房环境温度 3 逐个检查电池的清洁度、端子的损伤及发热痕迹、

17、外壳及盖的 损坏或过热痕迹 4 测量和记录电池系统的总电压、浮充电流、单体电压 季度保养：1 重复各项月度检查 2 测量和记录各在线电池的浮充电压，若经过温度校正有两只以 上电池低于2.18V，请与厂家联系 年度保养：1 重复季度所有保养、检查 2 每年检查连接部分是否有松动现象 3 每年电池组以实际复合进行一次核对性放电 三年保养：1 每三年进行一次容量试验，到使用六年后每年做一次，若该组 电池实放容量低于额定容量的80，则认为该电池组寿命终止 蓄电池技术交流 电池的维护（5） 对开关电源参数的设置要求 1、开关电源的稳压精度应控制在1 2、电池组的充电限流值应设置为0.1C10A, 如循环

18、使用，应设置为0.15C10A,最大 不得超过0.2C10A 3、电池组的保护电压（高低压告警、脱离负载 电压） 4、开关电源无需均衡充电 5、开关电源应具备温度补偿功能 蓄电池技术交流 VRLA电池的失效模式（1） 板栅的腐蚀与增长 板栅的腐蚀是VRLA电池失效的重要原因，电池在开路状态、 浮充状态或充电状态，都存在板栅腐蚀现象。特别在过充电状态 下，正极由于析氧反应，水被消耗，氢浓度增加，导致正极酸浓 度增加，板栅腐蚀加速，电池长期处于过充电状态，容量降低较 快，导致电池最后失效。 电池正极板栅在遭到腐蚀的同时产生变形，使板栅尺寸线性 增大，甚至于个别筋条断裂，最终导致电池损坏。 蓄电池技

19、术交流 VRLA电池的失效模式（2） 电解液的干涸 VRLA电池电解液干涸是影响电池寿命的主要因素之一。 电池电解液干涸失水途径： （1）氧复合无效导致失水，保持低电压充电可减少失水现象， 但再充电过程太长，充电效率低。较高电流的加速充电， 可造成明显失水现象。 （2）通过电池槽、盖渗漏。容器渗水和透氧取决于材料的性质 和厚度，电池周围大气的相对湿度也有影响。PVC强度低， 但氧气保持量最大；ABS硬度最大，氧气保持量优于PP； PP的水蒸气渗透率小于ABS。 （3）板栅腐蚀造成失水，正极板栅的腐蚀而产生水的转移也是 影响电池容量的主要因素之一。 蓄电池技术交流 VRLA电池的失效模式（3）

20、负极硫酸盐化 负极硫酸盐化是电池失效模式的一个重要原因，并伴随容量 的损失，铅酸蓄电池在正常工作中，负极板上PbSO4颗粒小，充 电时很容易恢复为绒状铅，但有的电池生成了难以还原的大颗粒 硫酸铅，成为硫酸盐化。主要产生原因： （1） 蓄电池长期处于放电状态或放电后不及时充电长期搁置。 （2） 长期充电不足 （3） 经常进行深度放电，使没有来得及还原的硫酸铅在活性物 质中积累到相当的数量。 蓄电池技术交流 VRLA电池的失效模式（1） 板栅的腐蚀与增长 针对电池正极板存在腐蚀和变形的必然性，我们公司采取了 以下技术措施减缓正极板的腐蚀和增长，保证了电池的使用寿命 （1） 增加正极板栅的厚度，保证

21、电池板栅的工作年限。 （2） 采用更耐腐蚀的板栅材料（PbCaSnAL合金）增 加了耐腐蚀性和抗蠕变强度，能更好的保证电池的使用 寿命。 （3） 在电池设计上采用玻璃棉隔板紧装配或胶体电介质使电极 承受压力，提高板栅的机械支撑力。 蓄电池技术交流 VRLA电池的失效模式（4） 热失控 热失控是指蓄电池在恒压充电时，充电电流和电池温度发 生一种积累性的增强作用，并逐步损坏蓄电池，造成热失控的 根本原因是： （1）当电流流过具有一定阻值的导体时，放出的热量遵循 焦耳楞次定律：Q0.24I2Rt （2）VRLA蓄电池在正负极板间充满了液体，无间隙，所以 在充电过程中正极产生的氧气不能达到负极，从而负

22、极 未去极化，较易产生氢气，随同氧气溢出电池，电池由 于氧复合，反应为放热反应，所以也产生一定的热量。 蓄电池技术交流 VRLA电池的失效模式（4） 热失控 防止电池产生热失控的措施： （1）采取恒压限流式的充电方式，防止过充电 （2）开关电源的参数设置要根据厂家提供的技 术参数进行设置 （3）在电池设计和制造中尽量减少电池的内阻， 如正负极间距要小，电池要紧装配等。 蓄电池技术交流 VRLA电池的失效模式（5） 早期容量损失 VRLA电池的早期容量损失是指电池初期进行容量循 环时，每经过一次充放电循环，容量下降明显，严重时 容量下降5以上，在实际使用时可以发现电池容量下降 较快，降至额定容量

23、的80以下，经解剖电池，电池的 内部板栅活性物质、隔板表面完好，这种现象就是电池 早期容量损失。 早期容量损失分为三种模式： 快速容量损失、较慢的 容量损失、负极影响的一般容量损失 蓄电池技术交流 VRLA电池的失效模式（5） 早期容量损失 快速容量损失： 电池正极板栅与活性物质的界面影响，电池在最初1015次循 环内，电池容量下降较快，它是由于正极板栅与活性物质界面非 导电层的形成引起的，板栅与活性物质界面的这层不导电和低导 电层产生了高的电阻，这层电阻在充放电时发热，并使板栅附近 的正极活性物质膨胀失去了活性，因而正极容量迅速下降，电池 的充电接受能力很差。 解决快速容量损失措施（1）在P

24、bCa含量中添加其他元素如Sn、 Ag等，改善界面的腐蚀层电阻。 （2）提高板栅致密性和抗蠕变性，使电池 的充电接受能力大大改善 蓄电池技术交流 VRLA电池的失效模式（5） 早期容量损失 较慢的容量损失： 较慢的容量损失是正极活性物质的影响，正极活 性物质PbO2在深充放电下， PbO2颗粒膨胀，颗粒间的 导电性变差，颗粒间的连接变坏。放电深度越深，膨 胀的趋势就越大，这种膨胀导致了PbO2软化，电池的 容量下降。 抑制正极活性物质膨胀的方法： （1）采用回弹性好的 优质AGM隔板（2）采用高温高湿固化，增强PbO2的 膨胀能力 （3）隔板与活性物质之间紧装配（40KPa以 上），保持对活性

25、物质的压力。 蓄电池技术交流 VRLA电池的失效模式（5） 早期容量损失 负极影响的一般容量损失： 负极影响的一般容量损失是受负极的影响，主要 产生的原因是长期使负极充电不足，导致电池负极底 部13处硫酸盐化，这种现象一般在200250次循环 时发生，负极膨胀剂的杂质和膨胀剂的失效会使容量 损失更加严重。 采取措施： （1）采用高纯度更稳定的膨胀剂 （2）采用高的初始充电电流充电，低的 过充和后期脉冲电流充电。 蓄电池技术交流 常 见 问 题 蓄电池技术交流 常 见 问 题 （1） VRLA电池是如何实现密封的 1、负极板栅采用无锑铅钙合金，提高负极析氢过电位， 据测算采用铅钙合金比低锑合金高

26、200mv析出气体， 抑制了氢气的析出，保持了一定的内压。 2、 采用特制的安全阀，使电池内压保持一定的平衡，并 且抑制了外部气体进入电池内部腐蚀负极板栅。 3、 采用孔滤在90以上的超细玻璃纤维隔板，吸附一定 量的电解液，使电池处于贫液式机构，并留有气体 扩散通到，使气体在内部复合。 4、 负极活性物质过量10，足以复合正极氧气的析出， 使负极始终处于充电反应，防止析氢和盐化。 蓄电池技术交流 常 见 问 题（2） 电池极柱旁有少量白色晶体 电池极柱旁有少量白色晶体，主要原因是电池表面存 在残留电解液，而出厂时由于封装比较及时，内部存有一 定的水蒸气，从而在电池表面形成比较稀薄的硫酸膜，与

27、极柱中的铅发生反应形成白色结晶体覆盖在极柱周围。或 者是水蒸气凝结在极柱表面，与极柱中的钙发生反应，形 成碳酸钙的结晶体覆盖在极柱周围。 判断该现象是否是电池漏液的方法：漏酸的位置首先 擦拭干净，然后涂抹少量的凡士林，经过一段时间，仍有 此现象，属漏液。若没有，则不属于漏液。 蓄电池技术交流 常 见 问 题 （3） 电池为何会出现鼓包或变形 1、安全阀压力过高或是安全阀阻塞时，当电池体内压力 增加到一定程度时阀门不能正常开启，势必会造成电 池的鼓包或变形。 2、浮充电压过高，充电电流大，导致正极板析O2加快而 来不及在负极复合，同时电池体内的温度也上升较快， 在排气不及时压力达到一定时，电池会

28、出现鼓包变形。 3、VRLA电池属于贫液式设计，对气体的化合留有通到， 而如果出现“富液”现象,就会阻挡O2扩散到负极，降 低 O2的复合率，电池内部压力增大。 蓄电池技术交流 常 见 问 题 （4） 电池连接件打火现象 1、如果在电池体内极柱与汇流排或汇流排与极耳出现 虚焊或假焊，在大的充电电流下，常出现打火或发 热现象，容易引燃体内H2、O2，出现打火现象。 2、电池的极柱出现虚接现象时，在大电流充放电的情 况下，会出现打火现象，严重时可引起着火。所以 在维护过程中，螺栓必须紧固。 3、外界因素导致电池被点燃 蓄电池技术交流 常 见 问 题（5） 电池的均一性及解决办法 产生原因：1、电池

29、制造过程中，极板之间的不均一 2、电池之间电解液为密度不均一 3、电池之间吸酸饱和度不均一 4、隔板厚度不均一 5、杂质含量等等其他因素。 处理办法：1、对电池组均充，恢复电池的均一性 2、对电池组进行核对性放电，放出电池容量 的3040，使活性物质得到活化。 蓄电池技术交流 常 见 问 题（6） 电池的爬酸、漏液 现 象：1 极柱周围有白色晶体，明显发黑腐蚀，有硫酸液滴 2 如电池卧放，地面有酸液腐蚀的白色粉末 3 极柱铜芯发绿，螺旋套内液滴明显；或槽盖之间有液滴 原 因：1 某些电池螺套松动，密封圈受压减小导致渗液 2 密封胶老化导致密封处有纹裂 3 电池严重过充电过放电，不同型号电池混用

30、，电池气 体复合效率差 4 灌酸时酸液溅出，造成假漏液 处理措施：1 对可能是假漏液的电池进行擦拭，留待后期观察 2 对漏液电池的螺套进行加固，继续观察 3 改进电池密封结构 蓄电池技术交流 常 见 问 题（7） 电池为什么有时“放不出电” 1、电池放电电流超出额定电流，造成放电时间不足， 而实际容量达到； 2、浮充电压不足，会造成电池长期欠电，电池容量不 足，并可能导致电池硫酸盐化； 3、电池间连接条松动，接触电阻大，造成放电时连接 条上压降大，整组电池电压下降较快； 4、放电时环境温度过低，电池容量达不到要求； 蓄电池技术交流 常 见 问 题（8） 电池放电容量为何出现参差不齐现象 1、电池活化的时间不足 2、放电前，电池是否充足电。电池充足电后，应静置4 小时以上，在进行容量测试 3、温