蓄电池工作原理与维护

1、阀控式密封铅酸蓄电池阀控式密封铅酸蓄电池工作原理与工作原理与日常维护日常维护 内容简介蓄电池基础知识日常维护参数设置使用前、中、后维护重点常见问题探讨剖面图阀控密封蓄电池（VRLA）基本概念（1）是一种能量的备用储存装置，仅供备用； 作为备用的优势（充满保存）；（2）“免维护”概念的误导（3）“密封”设计的概念(超细玻璃棉隔板内阻低、高效率放电向能好) （安全阀：调节电池内外压力、过滤酸雾、防电池内部污染）（4）固定型阀控式密封铅酸蓄电池（VRLA电池） 基本原理和反应 酸性二次可逆电池； （固定、阀控、密封 GFM 、GFMJ胶体） 氧化还原得失电子反应（在各自不同的区域里进行) 氧复合原理

2、（氧循环原理）AGM阴极吸收式（贫液式）GEL胶体式（5）现行通信行业标准YD/T799-2002 现行电力行业标准DL/T637-1997组成阀控密封电池的必要条件组成阀控密封电池的必要条件（1)1)专门的正极板板栅铅合金；专门的正极板板栅铅合金； 板栅的作用及正板栅的技术要求板栅的作用及正板栅的技术要求 Pb-SbPb-Sb和和Pb-CaPb-Ca双合金技术及其应用双合金技术及其应用（2)2)负极活性物质过量设计原则；负极活性物质过量设计原则； 浮充状态下蓄电池使用寿命的保证浮充状态下蓄电池使用寿命的保证（3)3)专门设计功能型单向安全排气阀；专门设计功能型单向安全排气阀； 单向安全排气阀

3、单向安全排气阀 的必备功能的必备功能（4)4)专门设计功能的超细玻璃纤维；专门设计功能的超细玻璃纤维； 保证蓄电池内部氧气复合的基本条件保证蓄电池内部氧气复合的基本条件（5)5)专门设计的充电方式；专门设计的充电方式； 两阶段恒压安全连续充电、电压、电流两阶段恒压安全连续充电、电压、电流VRLA电池具有以下主要优点 不漏液、无酸雾、不腐蚀设备； 自放电小，25下自放电率小于3%（每月）； 电池寿命长，25下浮充状态使用可达10年（理论寿命15年）； 结构紧凑，放置方便（竖放、卧放），占地面积小； 电池的高低温性能较好，可在-15 40范围使用； 没有“记忆效应”（指浅循环工作时容量损失）；比能

4、量较高，大电流放电性能好。 阀控密封电池的设计思想和基本原理阀控密封电池的设计思想和基本原理O2H2PbSOSO2HPbOPb :OH2PbSOe2HSOH3PbO:HPbSOe2HSOPb :24)(42224)(2444充电放电充电放电充电）放电（总反应正极负极OHPbSOSOHPbOPbOPbO2124422 让负极活性物质过量，让负极活性物质过量，同时能很好吸收正极放出的同时能很好吸收正极放出的O2，就实现了阴极吸收的设就实现了阴极吸收的设计。计。 阴极吸收原理的反应过程示意图阴极吸收原理的反应过程示意图（1）放电中的化学变化 蓄电池连接外部电路放电时，稀硫酸即会与阴、阳极板上的活性物

5、质产生反应,生成新化合物硫酸铅。经由放电硫酸成分从电解液中释出，放电愈久，硫酸浓度愈稀薄。 （2）充电中的化学变化 由于放电时在阳极板，阴极板上所产生的硫酸铅会在充电时被分解还原成硫酸,铅及过氧化铅,因此电池内电解液的浓度逐渐增加,亦即电解液之比重上升，并逐渐回复到放电前的浓度，这种变化显示出蓄电池中的活性物质已还原到可以再度供电的状态，当两极的硫酸铅被还原成原来的活性物质时，即等于充电结束。 双登蓄电池产品特点及改进措施采用双合金制作极板，蓄电池具有深放电及深循环能力好，耗水量低，耐蚀性能优异。专利组合端子。极群自动焊接。外壳本体材料热封焊。短路检测考核充放电效率及容量恢复能力充放电时电压、

6、电流特定要求的说明。均充退出动作要可靠。使用后期浮充电压正常时要有浮充电流。阀控密封蓄电池的结构特点阀控密封蓄电池的结构特点采用玻纤隔板预压缩紧装配贫电液结构设计。 阀控铅酸蓄电池基本性能阀控铅酸蓄电池基本性能（1 1）标称电压：）标称电压：2 2伏；实际电压：伏；实际电压：2.152.15伏左右。伏左右。 新电池的荷电状态可根据电池的开路电压测量新电池的荷电状态可根据电池的开路电压测量来判断，新电池的开路电压应在充电后来判断，新电池的开路电压应在充电后2020下静置下静置2424小时测量。小时测量。（此法不适用于旧电池）（此法不适用于旧电池）荷电状态荷电状态（State of ChargeS

7、tate of Charge）开路电压开路电压/ /单体单体（V/cellV/cell）100%2.1580%2.1060%2.0740%2.0420%2.00（2 2）V V开开2.15(51.6V) V2.15(51.6V) V浮浮2.23(53.5V) 2.23(53.5V) V V均均2.3V(55.2)2.3V(55.2)（3 3）V V开开C C新新 新电池容量与开路电压成正比。新电池容量与开路电压成正比。（4 4）V V开开D D液液 电解液比重与开路电压成正比。电解液比重与开路电压成正比。（5 5）DODDOD（放电深度）循环次数成反比。（放电深度）循环次数成反比。 放出电量越

8、大，充放次数越少；国内较好指标：放出电量越大，充放次数越少；国内较好指标：8080DODDOD，循环次数约，循环次数约10001000次。次。 （6 6）充电量）充电量/ /放电量，应大于放电量，应大于1.21.2倍倍( (充电量充电量120120）（7 7）D D 液液 电解液比重配置与温度成反比。电解液比重配置与温度成反比。阀控蓄电池基本性能阀控蓄电池基本性能（8 8）虽无记忆效应，但不能亏电。）虽无记忆效应，但不能亏电。 PbPb（负）（负）PbOPbO2 2（正）（正）HH2 2SO4SO4 PbSO PbSO4 4HH2 2O O 以上反应中关键是由右至左的充电反应要得以上反应中关键

9、是由右至左的充电反应要得 到保证，且越完全越好。即：理论上充电越完全，到保证，且越完全越好。即：理论上充电越完全， 硫酸铅反应越彻底。硫酸铅反应越彻底。可以认为：阀控密封铅酸蓄可以认为：阀控密封铅酸蓄 电池电池 维护工作的重点，是如何保证蓄电池的充电维护工作的重点，是如何保证蓄电池的充电 效果和建立并完善蓄电池行之有效的充电方法。效果和建立并完善蓄电池行之有效的充电方法。 （9 9）单体电池充电电压）单体电池充电电压2.402.40伏。伏。 2.402.40伏为阀控电池体系的水解电位。国产蓄电伏为阀控电池体系的水解电位。国产蓄电池单体充电电压不要超过池单体充电电压不要超过2.382.38伏（即

10、伏（即4848伏系统充电伏系统充电电压不要超过电压不要超过5757伏）。伏）。 阀控密封电池的失效模式（1）板栅的腐蚀与极板的增长 由于电池失水，造成电解液比重增高，过强的电解液酸性加剧正极板腐蚀，防止极板腐蚀必须注意防止电池失水现象发生。 （2）电池内部不正常干涸失水（3）负极板表面硫酸盐化 在电池的循环使用过程中，由于维护不当，如浮充电压设置的不合理，或“小马拉大车”，或环境温度的影响等原因，使得电池极板内部一些活性物质不能参与化学反应，因而在活性物质与板栅间形成高电阻层，内阻增大，放电后又充不进电，长此以往，容量下降。（4）热失控 当充电电流增大时，造成了蓄电池失水、内阻增大、容量衰减和

11、在充、放电过程中产生大量的热量。这些热量如来不及扩散使温度剧增，就会形成热失控。 热失控产生的原因还有没及时减小浮充电压、安全阀不严或开阀压过低等等。 （5）早期容量损失（快速容量损失（PCL-1）,较慢的容量损失(PCL-2)和负极影响的一般容量损失(PCL-3) 负极板硫酸盐化原因 铅蓄电池长期处于放电状态或放电后不及时充电长期搁置。长期充电不足经常进行深度放电（电池电压放电至1.75V -1.80V)（42V-43.2V）在部分荷电状态下的循环运行使负极产生严重硫酸盐化，电池寿命大大缩短。温度补偿对使用的影响温度补偿对使用的影响在环境温度为在环境温度为3030时时VRLAVRLA电池的寿

12、命将减少一半电池的寿命将减少一半 温度上升影响使用寿命。温度上升影响使用寿命。 温度下降影响放电容量。温度下降影响放电容量。 温度补偿必须注意补偿范围：温度补偿必须注意补偿范围： 例：例：2020以下以下 2525 45 45以上以上, , 按按 3mv/3mv/cell/cell5.5mv/5.5mv/cell;/cell; 温补上限不能超过温补上限不能超过5757伏高压告警值，伏高压告警值， 即：单体电压不能超过即：单体电压不能超过2.382.38伏；伏； 温补下限不能低于温补下限不能低于5252伏系统开路电压；伏系统开路电压； 即：单体电压不能低于即：单体电压不能低于2.162.16伏；

13、伏； 问题：无法预先设定温补范围，谨慎使用。问题：无法预先设定温补范围，谨慎使用。安全性的问题安全性的问题（1 1）大容量电池组推荐采用系统外并结构。）大容量电池组推荐采用系统外并结构。 a a、单体结构；、单体结构； b b、不同容量（大小）组合的利弊（安全合理性、不同容量（大小）组合的利弊（安全合理性、占地、承重；占地、承重； c c、容量的组合配置建议；、容量的组合配置建议；（2 2）设定退出均充（转浮充）的动作要可靠。）设定退出均充（转浮充）的动作要可靠。（3 3）容量离线放电后，需先尽可能充满再并入。）容量离线放电后，需先尽可能充满再并入。（4 4）电池外壳材料的阻燃问题。）电池外壳

14、材料的阻燃问题。（5 5）UPSUPS系统蓄电池使用现状（方式、边际网等）系统蓄电池使用现状（方式、边际网等）（6 6）放电电流小于）放电电流小于1010小时率电流小时率电流1/31/3以下时必须控制放出以下时必须控制放出容量或控制放电时间。容量或控制放电时间。 小电流：小电流： 1010/3;/3;（小电流定义的依据）（小电流定义的依据） 电流小于电流小于 1010三分之一以下，电压与时间的关系与标准三分之一以下，电压与时间的关系与标准曲线不对应。举例说明：曲线不对应。举例说明：300AH终止电压47V(1.96V）一次下电10小时放电39小时 390AH终止电压44V（1.83V）二次放电

15、3.5小时 35AH合计：39035425AH小电流充电15天90维护工作中易忽略的问题维护工作中易忽略的问题（1 1）交流三项严重不平衡的影响；）交流三项严重不平衡的影响；（2 2）使用后期使用后期浮充电压正常，浮充电压正常，无浮充电流无浮充电流的问题的问题( (调高电调高电压）；压）；（3 3）标称容量与实际容量严重不符的问题。）标称容量与实际容量严重不符的问题。（4 4）长期在线备而不用的蓄电池组的维护（负极板硫酸）长期在线备而不用的蓄电池组的维护（负极板硫酸化）；化）；（5) 5) 蓄电池组补水的注意事项和要求（蓄电池组补水的注意事项和要求（1ML/AH)1ML/AH)； (6 ) (

16、6 ) 单体电池更换数量的影响单体电池更换数量的影响( (8 8只）；只）；（8 8）在线使用电池容量低于）在线使用电池容量低于8080注意事项（监测、加注意事项（监测、加水）；水）； (7 ) (7 ) 新旧电池配合使用的基本原则（尽量不要）；新旧电池配合使用的基本原则（尽量不要）；（9 9）废旧电池的处理要求（短路、自燃）；）废旧电池的处理要求（短路、自燃）；开关电源相关参数设置表此表参数适用于放电电流小于0.1C10A的场合参数规范值双登电池 参数说明浮充电压2.232.27V/cell2.23V/cell端子实际测量值均充电压2.302.35V/cell2.30V/cell开关电源设定

17、值充电限流值0.1C100.1C10缩短充电时间上限1.510 高压警告值57/2.38/cell57V排气、失水严重低压警告值45(1.875)，高于LVDS脱离电压47V(1.95)防止小电流过放电池温度补偿系数3mV/cell3mV/cell控制温补范围不建议使用电池温度过高值35 35 影响使用寿命开关电源相关参数设置表开关电源相关参数设置表（续）（续）参数规范值双登电池推荐 参数说明LVDS脱离电压44V/22V综合放电率44.4V1.85V/单体LVDS复位电压47V/23.8V考虑回路压降47V1.958V/单体48v系统蓄电池组复位工作电压48v48v防止由于蓄电池电压多次反弹

18、，达到工作电压继续造成工作造成蓄电池深度过放电均充周期6个月6个月自动均充周期设定根据交流供电情况而定周期均充时间110H10H（最大值）复电均充起始条件市电一恢复即对电池进行均充该功能参数切勿附加启动运行条件(频繁停电）浮充转均充条件 50mA/AH 50mA/AH开关电源相关参数设置表（续）参数规范值双登电池具体 参数说明退出均充条件 5mA/AH 5mA/AH退出均充电流尽可能小确保充满的必要条件继续均充时间3H13H充电容量倍数不小于1.2倍不小于1.2倍电流大确保1.2倍电量电池分流器容量设定根据电池容量根据实际电池容量按实际电池容量设定电池连接先串后并先串后并电池报废指标不小于额定

19、容量的80不小于额定容量的80小于80后，容量下降速度加快。电池端电压50mV/20mV 回路/开路50mV/20mV 回路/开路按标准执行均充时间的设定均充条件均充时间1蓄电池安装调试结束后投入使用前110h，具体时间根据退出均充条件电池组均充电流小于10mA/Ah，自动转入浮充（并联时50mA/Ah（并联50mA/Ah*电池组并联数）3蓄电池容量检测后经行充电4蓄电池在使用过程中单体浮充电压低于2.18v时应进行均充10h均充时间达到10h后转入浮充5基站电池一般为6个月进行一次定期均充温度对蓄电池的影响电池平均温度寿命讲的率（%）25.C030.C3035.C5040.C6645.C75

20、50.C83一般情况下，温度越高，放电容量越大。蓄电池的环境温度保持在24-25度，蓄电池将有最佳的使用寿命和性能。温度高于25度，电池的寿命将缩短，参考数据如下：不同放电时率的容量等效关系以1000Ah蓄电池为例：10h 100A(0.1C) 10h V终1.80伏8h(0.96) 120A(0.12C) 8h V终1.80伏5h(0.80) 160A(0.16C) 5h V终1.80伏3h(0.75) 250A(0.25C) 3h V终1.80伏1h(0.55) 550A(0.55C) 1h V终1.75伏国产阀控密封铅酸蓄电池产品现状国产阀控密封铅酸蓄电池产品现状现行标准产品检测均合格无

21、法判别优劣现行标准检测内容中相当指标用户无法考核（如：寿命；自放电；均衡性等）产品生产制造短期内很难规范和统一（技术来源；材料选用；生产现状；）产品设计本身有待于不断完善（失水；排气阀精度与寿命；外壳材料；连接可靠性；均衡性；）无系列分类（如：UPS系统,电力系统，太阳能系统；室外使用；）2002标准部分指标的讨论环境温度 5.2; 1545 2040阻燃性能 5.5； 必须阻燃。明火检测。电池重量 5.7； 500Ah，8Kg/100Ah； 500Ah(含),7Kg/100Ah；电池容量 5.8 初容量100容量保存率 5.10 电池组平均不低于96（28天）密封反应效率 5.11； 95；

22、 99排气阀压力范围 5.13； 压力值的稳定性（寿命）端电压均衡性 5.16.2 2伏系列50mv；单体间连接压降 5.17； 10mv(1小时率)5mv;(1小时率电流)封口剂 5.19； 老化寿命不低于5年；内阻值无要求 误差10；阀控密封铅酸蓄电池使用环境阀控密封铅酸蓄电池使用环境物理参数： 温度；湿度；大气压力；通风换气；温差波动； 维护基本条件；维护间距、通道；安装结构与 地面承重；供电条件：交流要有保证，三相要均衡；根据交流供电状况选配电池组数；（交流电流、温度）使用条件： 保证充满；充电方式（电流，电压） 防止过放：(小电流过放难以恢复) 使用均衡充电可缩短充电时间，但充电电压

23、要安全退出必须可靠(旧电池适当提高）； 充入电量要保证，不低于放出电量的120； 后期正常浮充状态下，必须有浮充电流；国产阀控式密封铅酸蓄电池国产阀控式密封铅酸蓄电池维护工作的重点维护工作的重点安装使用安装使用初期初期的维护工作重点的维护工作重点使用使用一段时间后一段时间后（约一个月至三个月之间）的维护（约一个月至三个月之间）的维护工作重点工作重点使用过程中及使用使用过程中及使用后期后期的维护工作重点的维护工作重点安装使用初期的维护工作重点安装使用初期的维护工作重点1 1、及时安装投入使用，避免长期贮存和人为故障；及时安装投入使用，避免长期贮存和人为故障； 2 2、连接可靠，不得出现虚接，压降

24、过大等问题，记录开路连接可靠，不得出现虚接，压降过大等问题，记录开路电压电压 ；（压降，放电下降快，充电上升快，容量损失、安全；（压降，放电下降快，充电上升快，容量损失、安全隐患）隐患）3 3、开通需均充补充电，以弥补运输和贮存周期带来的容量、开通需均充补充电，以弥补运输和贮存周期带来的容量损失损失 ；4 4、首次容量检查应认真做好，测出实际容量值，放电参数、首次容量检查应认真做好，测出实际容量值，放电参数尽可能靠近尽可能靠近1010小时率，并保证结束后完全充满小时率，并保证结束后完全充满 ；5 5、容量检查时，同时检查端子压降、单体温度、排气阀是容量检查时，同时检查端子压降、单体温度、排气阀

25、是否可靠；否可靠；6 6、设定好和蓄电池相关的开关电源参数，做好详细维护记设定好和蓄电池相关的开关电源参数，做好详细维护记录录 。使用一段时间后（约一个月至三使用一段时间后（约一个月至三个月之间）的维护工作重点个月之间）的维护工作重点1 1、检查连接是否可靠、检查连接是否可靠 ；2 2、检查浮充电压的一致性，检查落后电池；、检查浮充电压的一致性，检查落后电池；3 3、检查设定参数有无变化，是否稳定，特别、检查设定参数有无变化，是否稳定，特别 是充电电压值和充电电流值必须稳定可靠是充电电压值和充电电流值必须稳定可靠 ；4 4、检查单体电池有无泄漏，反极检查单体电池有无泄漏，反极 ；5 5、检查排

26、气阀工作是否正常（常闭或常开）。检查排气阀工作是否正常（常闭或常开）。使用过程中及使用后期的使用过程中及使用后期的维护工作重点维护工作重点1 1、系统连接检查、系统连接检查 ；2 2、做好安全隐患的排除；、做好安全隐患的排除； 3 3、可能造成泄漏的部位，如端子、排气阀、可能造成泄漏的部位，如端子、排气阀、壳盖间的密封检查；壳盖间的密封检查；4 4、设置参数和实际参数的校对、设置参数和实际参数的校对 ；5 5、浮充电压与浮充电流的检查及调整浮充电压与浮充电流的检查及调整 ；6 6、定时换气、通风，将酸雾定时换气、通风，将酸雾 排出；排出；7 7、做好定期容量检查，使用前三年，容量检、做好定期容量检查，使用前三年，容量检查放出查放出5050即可。三年后每年做全容量检查即可。三年后每年做全容量检查 。日常维护中蓄电池定期容量检查日常维护中蓄电池定期容量检查的操作步骤的操作步骤A、分组离线，降低开关电源充电电压，断开至蓄电池组的电缆；B、设定好负载电流，将蓄电池组接入放电负载放电并做好详细记录；C、放电结束后将蓄电池组接入小型移动式直流充电装置，尽量将蓄电池组容量充电恢复至80%左右；D、将充电后的蓄电池组接入开关电源，设定好充电参数；E、将第二组蓄电池离线，重复以上过程；VRLAVRLA电池使用过程中常见故障的现