第二部分化學電源工藝學

1、鉛酸蓄電池的結構與維護,倫國瑞2010年11月,學時：6學時主要內容： 鉛酸蓄電池概述 鉛酸蓄電池使用維護 供電系統(tǒng)中蓄電池的地位,一、蓄電池基念知識,1、基本定義電能可由多種形式的能量變化得來，其中把化學能轉換成電能的裝置叫化學電池，一般簡稱為電池，電池有原電池和蓄電池之分。放電后不能用充電的方式使內部活性物質再生的叫原電池，也稱一次性電池。放電后可以用充電的方式使內部活性物質再生，把電能儲存為化學能，

2、需要放電時再次把化學能轉換為電能的電池，叫蓄電池，也稱二次電池。,第一章 鉛酸蓄電池概述,2、常用技術術語充電：蓄電池從其它直流電源獲得電能叫做充電。放電：蓄電池對外電路輸出電能時叫做放電。浮充放電：蓄電池和其他直流電源并聯(lián)，對外電路輸出電能叫做浮充放電。有不間斷供電要求的設備，起備用電源作用的蓄電池都處于該種放電狀態(tài)。電動勢：外電路斷開，即沒有電流通過電池時在正負極間量得的電位差，叫電池的電動式。端電壓：電路閉合后電池正負極

3、間的電位差叫做電池的電壓或端電壓安時容量：電池的容量單位為安時，即： 電池容量Q（安時）=I放×t放 I放為放電電流（安） t放為放電時間（小時）,電量效率（安時效率）：輸出電量與輸入電量之間的比叫做電池的電量效率，也叫作安時效率。 電量效率（%） =（Q放÷Q充）×100%

4、 =（I放×t放）÷（I充×I充）×100% Q放和Q充：分別是放電和充電容量（安時）自由放電：由于電池的局部作用造成的電池容量的消耗。容量損失擱置之前的容量之比，叫做蓄電池的自由放電率 自由放電率（%）= （Q1－Q2）÷Q1×100% Q1為擱置前放電容量（安時） Q2為擱置后放電容量（安時）使用壽命：蓄電池

5、每充電、放電一次，叫做一次充放電循環(huán)，蓄電池在保持輸出一定容量的情況下所能進行的充放電循環(huán)次數(shù)，叫做蓄電池的使用壽命。,二、鉛酸蓄電池的工作原理,電池表達式：,電池的化學反應：,放電時正極1mol的二氧化鉛，負極1mol的海綿狀純鉛，同時有2mol的硫酸參與反應。放電時,正極二氧化鉛(Pbo2)變成硫酸鉛(PbSO4),負極由海綿狀純鉛(Pb) 變成硫酸鉛(PbSO4)。充電時,正極由硫酸鉛(PbSO4)轉化為二氧化鉛(Pbo2),

6、負極由硫酸鉛(PbSO4)轉化為海綿狀純鉛(Pb)。 上式中的水被分解：2H2O=2H2 +O2 因此，這種電池有大量的氫與氧析出。,1、蓄電池的放電過程,蓄電池的放電過程說明,2、蓄電池的充電過程,蓄電池的充電過程說明,三、鉛酸蓄電池,1、定義 鉛酸蓄電池是是蓄電池的一種，主要特點是采用稀硫酸做電解液，用二氧化鉛和絨狀鉛分別做為電池的正極和負極的一種酸性蓄電池。2、分類：工業(yè)蓄電池分為兩類：一

7、類為深循環(huán)使用的蓄電池。以深循環(huán)次數(shù)表示其使用壽命，一般可達1200次以上；另一類為浮充使用的“備用電源”蓄電池。其使用壽命可達10～12年，甚至更長。一般地，蓄電池只有80％容量時就認為壽命終止。,三、鉛酸蓄電池,常用的蓄電池一般分為三類：普通鉛酸蓄電池：電極板由鉛和氧化鉛構成，電解液是稀硫酸。主要優(yōu)點是電壓穩(wěn)定，價格低廉。缺點是比能低，使用壽命短，維護頻繁。干式荷電畜電池：特點是負極有較高的儲電能力，在完全干燥狀態(tài)下能在兩年內

8、保存所得的電能，使用時只需加入電解液，等待20～30分鐘就可使用；閥控密封式鉛酸蓄電池：密封結構，蓋子上設有單向排氣閥。當蓄電池內部氣體量超過一定值時，排氣閥自動打開，排出氣體，然后自動關閉，防止空氣進入蓄電池內部。,按我國有關標準規(guī)定主要蓄電池系列產品有： 固定型防酸式蓄電池（GF）：主要用于通訊、發(fā)電廠、計算機系統(tǒng)作為保護、自動控制的備用電源。牽引型蓄電池（D）：主要用于各種蓄電池車、叉車、鏟車等動力電源。起動型蓄電池（Q

9、）：主要用于汽車、拖拉機、柴油機船舶等起動和照明。鐵路客車用蓄電池（T）：主要用于鐵路客車照明和車上電器設備。內燃機車用蓄電池（N）：主要供內燃機車啟動和照明用。,摩托車蓄電池（M）：主要用于各種規(guī)格摩托車起動和照明。航空用電池（HK）：用于飛機啟動、照明、通信。潛艇用電池（JC）：用于潛艇水下航行的動力、照明、電器設備。坦克用電池（TK）：用于坦克的啟動、用電設備、照明。礦燈用電池（K）：供井下礦工安全帽上的礦燈照明。航

10、標用電池（B）：航道夜間航標照明。其他用途電池：大小容量不一，放電率多樣，如攝像機、閃光燈、應急燈、風力發(fā)電電能儲存等。,3、產品型號含義：,根據(jù)JB2599-85部頒標準，我國鉛酸電池型號分為三段，其安排和含義如下： 串聯(lián)的單體電池數(shù)—電池的類型和特征—額定容量當電池數(shù)為1時，稱為單體電池，第一段可以省略。電池的類型是根據(jù)主要用途劃分，代號用漢語拼音第一個字母，如下表：,例：6QA-120 表示有6個單體電

11、池（12伏），啟動用電池，裝有干式荷電擊板，額定容量為120安時。,4、鉛酸蓄電池的發(fā)展歷史和趨勢發(fā)展歷史：涂膏式極板、鉛銻板柵合金、管狀電極、鉛鈣板柵合金、膠體電解液及閥控式鉛酸蓄電池發(fā)展趨勢：要求蓄電池是免維護型的，更便于使用；進一步提高電池的比能量；進一步提高電池的比功率；進一步提高電池的循環(huán)壽命。,5、鉛酸蓄電池的優(yōu)缺點：優(yōu)點：原料易得，價格相對低廉；高倍率放電性能良好；溫度性能良好,可在-40～＋60℃的

12、環(huán)境下工作；適合于浮充電使用,使用壽命長,無記憶效應；廢舊電池容易回收,有利于保護環(huán)境。缺點：比能量低,一般為30～40Wh/kg；使用壽命不及Cd/Ni電池；制造過程容易污染環(huán)境,必須配備三廢處理設備。,6、基本構造：,鉛酸蓄電池的極板，依構造和活性物質化成方法，可分為四類：涂膏式極板，管式極板，化成式極板，半化成式極板。涂膏式極板（涂漿式極板）由板柵和活性物質構成的。板柵的作用為支承活性物質和傳導電流、使電流分布均勻

13、。板柵的材料一般采用鉛銻合金，免維護電池采用鉛鈣合金。正極活性物質主要成份為二氧化鉛（PbO2), 棕紅色；負極活性物質主要成為絨狀（海綿狀）純鉛，深灰色。,注意：負極板比正極板多一塊。,(1)極板,極板組,隔板是由微孔橡膠、顏料玻璃纖維等材料制成的，在正、負極板間起絕緣作用，可使電池結構緊湊,它的主要作用是：防止正負極板短路。隔板有許多微孔，讓電解液暢通無阻,使電解液中正負離子順利通過。阻緩正負極板活性物質的脫落，防止正負

14、極板因震動而損傷。隔板一面平整，一面有溝槽，溝槽面對著正極板。當正極板上的活性物質PbO2脫落時能迅速通過溝槽沉入容器底部。 要求隔板要有孔率高、孔徑小、耐酸、不分泌有害雜質，有一定強度，在電解液中電阻小，具有化學穩(wěn)定性的特點。,(2)隔板,（3）電解液,電解液是蓄電池的重要組成部份，它的作用是傳導電流和參加電化學反應；電解液是由濃硫酸和凈化水（去離子水）配制而成的，電解液的純度和密度對電池容量和壽命有重要影響；比重一般

15、在1.24～1.30g/ cm3之間。 例如：汽車用鉛酸蓄電池采用電解液密度為1.280±0.005g/cm³(25℃)稀硫酸。,（4）電池殼、蓋,電池殼、蓋是裝正、負極板和電解液的容器，一般由塑料和橡膠材料制成。外殼上有鏈條和加液孔。,（5）附件,聯(lián)條：串聯(lián)各單格電池 ， 材料為鉛。加液孔蓋：（ 注意孔蓋上小孔的作用） 蓄電池的每一個單格都有一個加液孔，為加注電解液和檢測電解液密度所用，孔蓋上有通氣

16、孔，該小孔應經常保持暢通，一便隨時排除蓄電池化學反應放出的氫氣和氧氣，防止外殼漲裂或發(fā)生事故。,（7）安全閥,安全閥是閥控蓄電池的關鍵部件之一，它位于閥控鉛酸蓄電池的頂部，主要作用：安全作用：即當閥控鉛酸蓄電池在使用過程中內部產生氣體且壓力達到安全閥設定的開閥壓力時，打開安全閥，防止蓄電池變形、開裂；密封作用：防止空氣進入電池內部而造成不良影響；保持壓力：保持電池內部一定的壓力，促進電池內氧復合，減少失水；防爆作用：某些安全閥裝

17、有防酸、防爆片。,三、閥控鉛酸蓄電池的工作原理,1、化學原理： 閥控鉛酸蓄電池的工作原理基本上仍沿襲傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池，它的正極是二氧化鉛，負極是海綿狀純鉛，電解液是稀硫酸，其電極反應如下：,整個閥控鉛酸蓄電池的反應方程式如下：,閥控鉛酸蓄電池的設計原理是把所需質量的電解液注入極板和隔板中，沒有游離的電解液，通過負極潮濕來提高吸收氧的能力。為了防止電解液減少而把蓄電池密封，故閥控鉛酸蓄電池又稱貧液蓄電池。,閥控鉛酸蓄電池工作原

18、理示意圖,閥控密封式鉛酸蓄電池在結構、材料上進行了重要的改進，如圖所示。 正極板材料采用鉛鈣合金或鉛鎘合金、低銻合金，負極板材料采用鉛鈣合金，隔板采用超細玻璃纖維，并采用緊湊裝配和貧液設計工藝技術，整個蓄電池的化學反應在密封的塑料殼內進行，出氣孔上加單向的安全閥。 對于這種蓄電池結構，在規(guī)定的充電電壓下進行充電時，正極析出的氧可通過隔板通道傳送到負極板表面還原為水。由于閥控密封式鉛酸蓄電池的負極板比正極板多出10

19、％的容量，氫氣析出時電位提高，加上反應區(qū)域和反應速度的不同，正極出現(xiàn)氧氣先于負極出現(xiàn)氫氣。,氧氣通過隔板通道或頂部到達負極進行化學反應。,負極被氧化成硫酸鉛，經過充電又變成海綿狀鉛。,正極電解水反應式如下：,這種蓄電池在充電過程中，電解液中的水幾乎不損失，從而使閥控密封式鉛酸蓄電池在使用過程中達到不需加水的目的。生產廠家采取各種辦法極力減少氫與氧兩種氣體的析出，使它們盡量消化在閥控密封式鉛酸蓄電池內部。 但是，絕對控制氫氣

20、與氧氣的析出是不可能的。事實上，電解液仍有少量的消耗，仍會有少量的氫氣與氧氣析出。從這方面說，閥控密封式鉛酸蓄電池不是免維護而是少維護。 （1）閥控密封式鉛酸蓄電池的板柵主要采用鉛鈣合金，以提高其正負極析氣(氫氣和氧氣)過電位，達到減少其充電過程中析氣量的目的。 正極板在充電到70％時，氧氣就開始產生，而負極板達到90％時才開始產生氫氣。在生產工藝上，一般情況下正負極板的厚度之比為3：2，根據(jù)這一正負極活性物

21、質量比的變化，當負極上海綿狀鉛達到90％時，正極上的二氧化鉛接近90％，再經少許的充電，正負極上的活性物質分別氧化還原達95％，接近完全充電，這樣可使氫氣、氧氣的析出減少。,電池免維護機理：,（2）采用超細玻璃纖維(或硅膠)來吸儲電解液，并同時為正極上析出的氧氣向負極擴散提供通道。 這樣，氧氣一旦擴散到負極上就立即為負極所吸收，從而抑制了負極上氫氣的產生，導致浮充電過程中產生的氣體90％以上被消除(少量氣體通過安全閥排放出去

22、)。 閥控密封式鉛酸蓄電池在開路狀態(tài)下，正負極活性物質二氧化鉛和海綿狀鉛與電解液稀硫酸的反應都趨于穩(wěn)定，即電極的氧化速率和還原速率相等，此時的電極電勢為平衡電極電勢。當有充放電反應進行時，正負極活性物質二氧化鉛和海綿狀鉛分別通過電解液與其放電態(tài)物質硫酸鉛來回轉化。,2、內部氧循環(huán)反應機理：,在閥控密封式鉛酸蓄電池中負極起著雙重作用，即在充電末期或過充電時，一方面極板中的海綿狀鉛與正極產生的氧氣反應而被氧化成一氧化鉛，另一方面

23、極板中的硫酸鉛又要接受外電路傳輸來的電子進行還原反應，由硫酸鉛變?yōu)楹＞d狀鉛。 在蓄電池內部，若要使氧的復合反應能夠進行，必須使氧氣從正極擴散到負極。氧的移動過程越容易，氧循環(huán)就越容易建立。,在閥控密封式鉛酸蓄電池內部，氧以兩種方式傳輸：一是溶解在電解液中，即通過在液相中擴散到達負極表面：二是以氣相的形式擴散到負極表面。 在傳統(tǒng)的富液式蓄電池中，氧的傳輸只能依賴于它在正極區(qū)硫酸溶液中的溶解，然后依靠在液相中擴散到達

24、負極。 如果氧呈氣相在電極間直接通過開放的通道移動，那么氧的遷移速率就比單靠液相中擴散大得多。充電末期正極析出氧氣，在正極附近有輕微的過壓，而負極化合了氧，產生一輕微的真空，于是正負極間的壓差將推動氣相氧經過電極間的氣體通道向負極移動。,閥控密封式鉛酸蓄電池的設計提供了這種通道，從而使閥控密封式鉛酸蓄電池在浮充所要求的電壓范圍內工作，而不損失水。 對于氧循環(huán)反應效率，AGM閥控密封式鉛酸蓄電池具有較高的密封反應效

25、率，在貧液狀態(tài)下氧復合效率可達99％以上； GEL閥控密封式鉛酸蓄電池的氧再復合效率相對小一些，在干裂狀態(tài)下可達70％～90％； 富液式蓄電池幾乎不建立氧再化合反應，其密封反應效率幾乎為零。,,AGM采用玻璃纖維棉做隔膜,電解液吸附在極板與隔膜中，貧液式設計，電池內無流動電解液。一般壽命5-12年，溫度適用-15度到40度之間，價格適中，大電流放電好，浮充使用好。,,GEL（膠體）采用二氧化硅做凝固劑，電解液吸

26、附在極板和膠體內，使用環(huán)境適應性更強。一般壽命8-15年，溫度適用-25度到60度之間，價格高于AGM，大電流一般，浮充使用最好,五、酸蓄電池生產工藝流程：,負極板柵澆鑄,正極板柵澆鑄,涂膏,,淋酸、壓板表面干燥,極板固化干燥,極板化成,電池裝配,,鉛粉制備,,和膏,,,,,,正極,負極,隔板,,,焊極群,,入電池殼,裝電池蓋,灌注封口劑,熱封蓋,,焊端子,,,,電池裝配,第二章 鉛酸蓄電池使用維護,一、蓄電池使用：1、電解液

27、的配制：應使用符合蓄電池用硫酸和純凈水配制鉛酸蓄電池電解液是用純水和濃硫酸配制成的。例如：汽車用起動電池電解液密度為1.280±0.005g/cm³(25℃)。配制電解液的容器，必須是耐酸及耐溫的有釉陶瓷，玻璃缸，塑料槽或鉛襯木槽，配制時，工作人員必須穿戴好防護用具。配制前將器皿洗刷干凈，并用純水清洗。配制電解液時，應先將需用的純水，放入容器內，然后將濃硫酸緩慢注入純水內，并不斷攪拌，嚴禁將水注入硫酸內，以免

28、發(fā)生飛濺灼傷。換算公式為：d25=dt+0.0007(t-25) d25:　25℃電解液密度　　dt：溫度為t時的電解液密度 0.0007：溫度系數(shù)　　　 t：實測電解液溫度,電解液中純水（或蒸溜水）與硫酸的比例如下表：,（此表根據(jù)在20℃時純硫酸比重為1.83 g/cm3推算而得）,2、灌酸擰下排氣栓，務必將栓上的透氣孔穿透，栓下有密封墊和密封紙，灌酸后需去掉；電解液溫度必須冷卻到30℃以下，灌入電池。將配制好的電

29、解液注入每個單格內，塑殼電池的液面與外殼標記“max”齊平，橡膠槽電池液液面應高出隔板10～15mm。將排氣栓擰緊，以防止漏酸。,3、電池的充電,（1）充電前的準備a、檢測電解液或純水是否符合規(guī)定要求。b、打開蓄電池上的排氣栓。c、加液或補水至最高液面線。（2）充電連接a、充電機的正極與蓄電池正極相接，負極與蓄電池負極相接，切勿反接。b、對多只電池充電可根據(jù)充電機功率大小確定。c、充電連接必須牢固。,（3）充電方式,通常

30、充電的種類有恒流充電、恒壓充電和快速充電三種。A、恒流充電，包括：初充電、補充充電、普通充電和均衡充電。初充電：初充電是非干荷電池使用之前的首次充電。 a、非干荷電電池注入電解液后，靜止1～6小時，待溫度降至35℃以下時方可開始充電。 b、首次充電電流一般為0.07C30A，充至單格電壓為2.4V時，減半電流繼續(xù)充電補充充電：針對存放時間較長，干荷電性能較差的干荷電池或灌酸充足電后停用一個月左右時間的電池而說的，補

31、充充電流為0.1C30A，補充充電時間為5小時左右，或根據(jù)存放時間長短確定充電時間。,普通充電： 普通充電是指電池經初充電后使用后的充電。 a、例如：汽車電池普通充電第一階段釆用0.1C20A，充電8～12小時至電壓升到2.4伏/單格以上，電流減半再充電10小時左右。 b、充入電量一般為放電量的1.5倍以上，或者充入額定容量的1.3～1.5倍。,均衡充電 a﹑用普通充電的方法將電池充足，然后用0

32、.035C20A電流充電。 b、當電池冒出均勻氣泡，溫度上升時，停止充電1小時，如此重復3～4次 c、單格電池都能產生大量氣泡，,并且電流、電壓、電解液密度趨于不變時結束。,B．恒壓充電 恒壓充電是始終一定不變的電壓對電池進行充電。開始時充電電流較大，然后逐漸減小，恒壓充電電壓通常在2.3～2.4伏，這種充電情況，氣體產生很少，耗水量小，因此，恒壓充電常用于免維護密封鉛酸蓄電池。,C．快速充電

33、 a、快速充電是采用大電流，脈沖充電，并采用短時間放電的間歇式充電方法，對電池進行充電。 b、快速充電法用1～2倍C20A大電流充電。 c、快速充電用特制的快速充電機完成。,（4）電池充足電判斷標志。,a、電池單格內有大量氣泡產生。b、電池單體電壓在2.6～2.8V，且在2小時以上測定不變；（這是指新電池，用過的電池要低一些。）c、電解液比重達1.280 g/cm³±0.01(25℃)且2小

34、時以上測定不變。,（5）充電注意事項,a、液溫不得超過45℃，否則應釆取降溫措施（減少充電電流或停止充電或放入水槽中冷卻）。 b、通風性好。 c、禁止火源。,二、閥控密封式蓄電池的充電技術,充電控制主要包括主充、涓充和浮充三階段的自動轉換，從放電狀態(tài)到充電狀態(tài)的自動轉換，充電程序判斷及停充控制等方面。掌握正確的控制方法，有利于提高和延長閥控密封式鉛酸蓄電池的充電效率和使用壽命。 1．主充、涓充和浮充各階段

35、的自動轉換 目前，國內大部分充電電源仍采用主充、涓充和浮充三階段充電法實現(xiàn)對閥控密封式鉛酸蓄電池的充電。充電各階段的自動轉換方法如下：,①時間控制，即預先設定各階段充電時間，由時間繼電器或CPU控制轉換時刻。 ②設定轉換點的充電電流或閥控密封式鉛酸蓄電池端電壓值，當實際電流或電壓達到設定值時即自動轉換。 ③采用積分電路在線監(jiān)測閥控密封式鉛酸蓄電池的容量，當容量達到一定值時，則發(fā)出信號改變充電電流的大小。

36、 上述方法中，時間控制比較簡單，但這種方法缺乏來自閥控密封式鉛酸蓄電池的實時信息，控制比較粗略：容量監(jiān)控方法的控制電路比較復雜，但控制精度較高。,2．充電程度判斷 在對閥控密封式鉛酸蓄電池進行充電時，必須隨時判斷閥控密封式鉛酸蓄電池的充電程度，以便控制充電電流的大小。判斷充電程度的主要方法有以下幾種： ①觀察閥控密封式鉛酸蓄電池去極化后的端電壓變化。 一般來說，在充電初始階段，閥控密封式鉛

37、酸蓄電池端電壓的變化率很?。辉诔潆姷闹虚g階段，閥控密封式鉛酸蓄電池端電壓的變化率很大；在充電末期，端電壓的變化率極小。因此，通過觀測單位時間內端電壓的變化情況，就可判斷閥控密封式鉛酸蓄電池所處的充電階段。,②檢測閥控密封式鉛酸蓄電池的實際容量值，并與其額定容量進行比較，即可判斷其充電程度。 ③通過檢測閥控密封式鉛酸蓄電池端電壓進行判斷。當閥控密封式鉛酸蓄電池端電壓與其額定值相差較大時，說明處于充電初期；當兩者相差很小時，說明

38、已接近充滿。,3．停充控制 當閥控密封式鉛酸蓄電池充足電后，必須適時切斷或減小充電電流，否則閥控密封式鉛酸蓄電池將出現(xiàn)大量析氣、失水和溫升等過充電反應，直接危及其使用壽命。因此，必須隨時監(jiān)測閥控密封式鉛酸蓄電池的充電狀況，保證其充足電而又不過充電。主要的停充控制方法有以下幾種：,(1)定時控制 采用恒流充電法時，所需充電時間可以很容易地根據(jù)閥控密封式鉛酸蓄電池容量和充電電流的大小來確定，因此，只要預先設定好充電時間

39、，一旦時間到，定時器即可發(fā)出信號停充或降為浮充電。 定時器可由時間繼電器或單片機承擔其功能。這種方法簡單，但充電時間不能根據(jù)閥控密封式鉛酸蓄電池充電前的狀態(tài)自動調整，因此，實際充電時可能會出現(xiàn)有時欠充有時過充的現(xiàn)象。,(2)閥控密封式鉛酸蓄電池的溫度控制 在正常充電時，閥控密封式鉛酸蓄電池的溫度變化并不明顯，但是，當閥控密封式鉛酸蓄電池過充電時，其內部氣體壓力將迅速增大，負極板上的氧化反應使內部發(fā)熱，溫度迅速上升

40、(每分鐘可升高幾攝氏度)。 因此，通過檢測閥控密封式鉛酸蓄電池溫度的變化，即可判斷閥控密封式鉛酸蓄電池是否已經充滿電。 通常采用兩只熱敏電阻分別檢測閥控密封式鉛酸蓄電池的溫度和環(huán)境溫度，當兩者之差達到一定值時，即發(fā)出停充信號。由于熱敏電阻的動態(tài)響應速度較慢，故不能及時準確地檢測到閥控密封式鉛酸蓄電池的滿充電狀態(tài)。,(3)閥控密封式鉛酸蓄電池端電壓負增量控制 當閥控密封式鉛酸蓄電池充足電后，其端電壓將呈

41、現(xiàn)下降趨勢，據(jù)此可將閥控密封式鉛酸蓄電池端電壓出現(xiàn)負增長的時刻作為停充時。 與溫度控制法相比，這種方法的響應速度快，此外電壓的負增量與電壓的絕對值無關，因此，這種停充控制方法可適應具有不同單格閥控密封式鉛酸蓄電池的蓄電池組充電。 此方法的缺點是一般的檢測器靈敏度和可靠性不高，而且環(huán)境溫度較高時，閥控密封式鉛酸蓄電池充足電后電壓的減小并不明顯，因而難以控制。,(4)極化電壓控制 通常情況下閥控密封式鉛

42、酸蓄電池的極化電壓出現(xiàn)在剛好充滿電后，一般為50～100mV數(shù)量級。采用有關專利技術來測量每個單格閥控密封式鉛酸蓄電池的極化電壓，可使每個閥控密封式鉛酸蓄電池都充電到它本身所要求的程度。 研究表明，由于每個閥控密封式鉛酸蓄電池在幾何結構、化學性質及電學特性等方面至少存在一些輕微的差別，那么根據(jù)每個單格閥控密封式鉛酸蓄電池的特性來確定它所要求的充電水平會比把閥控密封式鉛酸蓄電池組作為一個整體來控制的方法更加合適一些。,這種方法

43、的優(yōu)點表現(xiàn)在以下方面： ①不需溫度補償。 ②閥控密封式鉛酸蓄電池不需連續(xù)浮充電，蓄電池間連線的腐蝕減小。 ⑨不同型號的使用情況相同的閥控密封式鉛酸蓄電池可構成一組使用。 ④可以隨意添加閥控密封式鉛酸蓄電池以便擴容。 ⑤可使閥控密封式鉛酸蓄電池的使用壽命接近或達到設計壽命。,三、閥控密封式鉛酸蓄電池快速充電方法,閥控密封式鉛酸蓄電池充電技術的改進，有利于縮短充電時間、提高利用效率、延長使用壽命、降低能耗、減小環(huán)境污染，

44、具有良好的經濟效益和社會效益。 根據(jù)閥控密封式鉛酸蓄電池可接受的充電電流曲線，只要采用適當方法對閥控密封式鉛酸蓄電池實行去極化，實現(xiàn)快速充電是可能的。 研究表明，脈沖充電、脈沖放電去極化充電法是一種較好的快速充電方法，而實現(xiàn)這一方法的最佳裝置是高頻開關充電電源。,(1)脈沖式充電法 這種充電法不僅遵循閥控密封式鉛酸蓄電池固有的充電接受率，而且能夠提高閥控密封式鉛酸蓄電池的充電接受率，從而打破了閥控

45、密封式鉛酸蓄電池指數(shù)充電接受曲線的限制。這也是閥控密封式鉛酸蓄電池充電理論的新發(fā)展。 脈沖充電方式首先是用脈沖電流對閥控密封式鉛酸蓄電池充電，然后讓閥控密封式鉛酸蓄電池停充一段時間，如此循環(huán)。充電脈沖使閥控密封式鉛酸蓄電池充滿電量，而間歇期使閥控密封式鉛酸蓄電池經化學反應產生的氧氣和氫氣有時間重新化合而被吸收掉，使?jié)獠顦O化和歐姆極化自然而然地得到消除，從而減輕了蓄電池的內壓，使下一輪的恒流充電能夠更加順利地進行，蓄電池可以吸

46、收更多的電量。間歇脈沖使閥控密封式鉛酸蓄電池有較充分的反應時間，減少了析氣量，提高了蓄電池的充電電流接受率。,(2)ReflexTM快速充電法 ReflexTM快速充技術是美國的一項專利技術，它主要面對的充電對象是鎳鎘蓄電池。由于它采用了新型的充電方法，消除了鎳鎘蓄電池的記憶效應，因此，大大縮短了蓄電池的快速充電的時間。鉛酸蓄電池的充電方法和對充電狀態(tài)的檢測方法與鎳鎘蓄電池有很大的不同，但它們之間可以相互借鑒。ReflexTM快

47、速充電法的一個工作周期包括正向充電脈沖、反向瞬間放電脈沖和停充維持3個階段。,(3)變電流間歇充電法 變電流間歇充電法是建立在恒流充電和脈沖充電基礎上的，其特點是將恒流充電段改為限壓變電流間歇充電段。 充電前期的各段采用變電流間歇充電的方法，保證加大充電電流，獲得絕大部分充電量。 充電后期采用定電壓充電段，獲得過充電量，將蓄電池恢復至完全充電狀態(tài)。 通過間歇停充，鉛酸蓄電池經化學反應產生的

48、氧氣和氫氣有時間重新化合而被吸收掉，濃差極化和歐姆極化自然而然地得到消除，從而減輕了鉛酸蓄電池的內壓，使下一輪的恒流充電能夠更加順利地進行，使鉛酸蓄電池可以吸收更多的電量。,(4)變電壓間歇充電法 在變電流間歇充電法的基礎上又有人提出了變電壓間歇充電法，如圖所示。與變電流間歇充電方法不同的是其第一階段不是間歇恒流，而是間歇恒壓。,比較兩圖，可以看出變電壓間歇充電法更加符合最佳充電曲線。在每個恒壓充電階段，由于是恒壓充電，充電

49、電流自然按照指數(shù)規(guī)律下降，符合蓄電池電流可接受率隨著充電的進行逐漸下降的特點。,四、鉛酸蓄電池的維護,鉛酸蓄電池維護與保管的好壞，不僅直接影響蓄電池質量和壽命，還影響起動設備安全用電和工作任務的完成。因此，蓄電池的維護、保管是蓄電池使用及銷售人員的一項重要工作。 1、蓄電池的維護 鉛酸蓄電池的維護分日常維護和定期維護。日常維護是指平時日常工作中的維護，這是蓄電池維護工作的最基本而有效的一項工作。定期維護是針對蓄電

50、池的不同情況，在充電站進行一定項目的維護，只有在日常維護工作做好的基礎上，結合定期維護，才能把蓄電池的維護工作做好。,（1）日常維護經常保持蓄電池表面的清潔。發(fā)現(xiàn)表面有灰塵和酸液時，應及時擦拭，擦拭時可先可先用沾有蘇打水的擦布擦拭一遍，后用清水沖洗干凈。經常用蒸餾水清洗排氣栓，保持排氣栓通氣良好。按照規(guī)定進行蓄電池的充電、放電和補充電工作。充電過程中，電解液的溫度不得超過45℃，嚴防過量充電。放電過程中，嚴禁大電流放電和過量放

51、電。充放電過程中，應開動通風裝置排除酸霧，使室內空氣較為新鮮，以減少酸性分子對人員和設備和侵蝕。發(fā)現(xiàn)故障應及時排除。蓄電池充電間應經常保持清潔、干燥、空氣流通、光線充足。應用帶濕的拖把擦凈地面，在清潔、絕緣較好的情況下，可以在地面灑水，保持室內的濕度，以減少電池中水分的蒸發(fā)。做好各種充、放電記錄工作。,（2）定期維護非起動用蓄電池每月應認真地用蒸餾水擦拭一次表面，直至表面（含外殼）不呈酸性為止。起動蓄電池每半月應認真地檢查連

52、接條，極柱及輸出接線的接觸情況和牢固程度，徹底清除金屬部位（如接線端子）的氧化物和銹蝕，更換金屬部位的凡土林油。及時檢查和排除蓄電池的故障。對蓄電池測量用的儀表（如密度計、溫度計、電壓表、電流表）進行檢查和校驗，以免由于儀表不準確導致蓄電池維護工作的質量受到影響。根據(jù)氣候季節(jié)的變化，按說明書的要求，調整電解液密度（也稱換季）。電池失水時應及時補充純水，防止極板露出液面而氧化和降低利用率。切勿補充電解液。電池在使用過程中應調整好

53、充電器的電壓（13.8～14.4V）防止過充電。,五、蓄電池的失效模式,1、正極板板柵的腐蝕變形 目前生產上使用的合金有3類，傳統(tǒng)鉛銻合金、低銻或超低銻合金、鉛鈣系列。上述三種合金鑄成的板柵，在蓄電池的充電過程中都會被氧化成硫酸鉛和二氧化鉛，最后導致喪失支撐活性物質的作用而使電池失效；后由于二氧化鉛腐蝕層的形成，使鉛合金產生應力，使板柵線性長大變形，最后使極板整體遭到破壞，活性物質與板柵接觸不良而脫落或在匯流排除

54、短路。,2、正極活性物質脫落、軟化 除板柵長大引起活性物質脫落外，隨著充放電的反復進行，二氧化鉛顆粒之間的組合也松弛，軟化，從極板上脫落下來。 極板的制造，裝配的松緊和充放電等一系列因素，都對正極活性物質的軟化、脫落有影響。,3、不可逆硫酸鹽化 電池過放電、放電后長期存儲、或在放電狀態(tài)下存儲下，極板上將在硫酸鉛的溶解、重結晶作用下生成一種粗大、難于接受充電的硫酸鉛結晶，此現(xiàn)象稱為不可逆硫酸鹽化。

55、嚴重時電極失效，無法充電。 負極板容易出現(xiàn)硫酸鹽化的原因有：電池長期充電不足、高溫下放電、長期放電擱置、高型極板中電解液濃度分層、電池失水等。在這些原因中最普遍的和直接的原因是電池長期充電不足。,鉛酸蓄電池極板硫化示意圖,這是還未接觸電解液的嶄新電池負極極片，在電子顯微鏡下放大558倍的圖像， 與其它圖像比較，可以看到在表面沒有任何硫酸鹽晶。,這是從未使用，但擱置2年而硫化的電池負極極片，在電子顯微鏡下放大 549 倍的

56、圖像， 可以看到化學反應已發(fā)生并摧毀了電池，極片上完全覆蓋了硫酸鹽晶體。,4、容量過早的損失 當用低銻或鉛鈣為板柵合金時，在蓄電池使用的初期（大約20個循環(huán)），出現(xiàn)容量突然下降的現(xiàn)象，使電池失效。,5、銻在活性物質上的嚴重積累 正極板上的銻隨著充放電循環(huán)，部分的被氧化成離子，隨電解液到達負極并在負極活性物質上還原，由于電解液中的氫離子在銻上比在鉛上更容易還原而生成氫氣，因此銻積累后，電池充電時大部分電流均用

57、于水分解，電池不能正常充電而失效。,6、熱失控 由于充電電壓過高、電流過大，導致電池溫度升高，最終使電池變形、開裂而失效。7、負極匯流排的腐蝕 一般情況下，匯流排不存在腐蝕問題，但在閥控式密封蓄電池中，當建立氧循環(huán)時，電池上部空間基本充滿氧氣，隔膜中的電解液也可能沿極耳上爬到匯流排，匯流排的合金則會被氧化，生成硫酸鉛，如果匯流排焊條合金選擇不當，有雜質和縫隙，腐蝕會沿著這些縫隙加深，致使極耳與匯流排脫

58、開，負極板失效。,8、隔膜穿孔造成短路 個別品種的隔膜，孔徑較大，使用過程中可能造成大孔，活性物質可在充放電過程中穿過大孔，造成微短路，使電池失效。,第三章 供電系統(tǒng)中蓄電池的地位,閥控式密封鉛酸蓄電池（即VRLA蓄電池）是通信供電系統(tǒng)的重要組成部分，也是保障電信通信暢通的關鍵設備之一。,,直流電源蓄電池容量選擇 Cmin=W×T×1.25／(Vf×K)或 Cmin=I×T&#

59、215;1.25／K Cmax≤50I,,一、蓄電池容量選擇,二、蓄電池規(guī)格選擇,非重點局站的電池組：容量一分為二是主流選擇,三、蓄電池安裝流程,● 檢查電池型號、規(guī)格、數(shù)量、包裝、附件、外觀等,● 安裝工具準備 ● 開箱檢查電池外觀,● 固定到地面,● 避免短路 ● 保持電池10mm左右間距,● 端子、連接片加絕緣保護蓋 ●接線部位涂防銹劑● 電池加蓋防塵罩,● 以防電池接反或制造過程的反極,● 加載上電

60、對電池進行充電,五、蓄電池使用環(huán)境,◆ 并聯(lián)使用：推薦為3組以內；◆ 多層安裝：層間溫度差控制在3℃以內；◆ 散熱條件：電池間距保持5mm～10mm之間；◆ 換氣通風條件：保證室內氫氣濃度小于0.8% ；◆ 關于電池混用：新舊不同、廠家不同的產品不允許混合使用；◆ 浮充使用條件：限流≤0.25C10 ，電壓為2.23V/單格；◆ 最佳環(huán)境溫度：20℃～25℃,六、蓄電池使用條件,七、溫度對蓄電池使用壽命的影響,,——低倍率放

61、電＞1h------高倍率放電＜1h,溫度（℃）,容量C10％,八、放電容量與環(huán)境溫度關系,（1）閥控式密封鉛酸蓄電池（即VRLA蓄電池，以下簡蓄電池）是通信供電系統(tǒng)的重要組成部分，也是保障電信通信暢通的關鍵設備之一。（2）建立定期巡檢制度，制訂月、季度、年度檢查、維護項目與任務。（3）掌握日常維護、一般故障及嚴重故障處理方法，迅速準確地排除故障，保障系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠運行和優(yōu)質供電。（4）維護目標：當市電停電后，保證蓄電池能夠向電

62、信設備提供不間斷供電，供電質量符合標準。（5）通過定期的維護檢查和測試，延長蓄電池使用時間，發(fā)揮其最大效能。（6）建立蓄電池運行維護過程文檔。,九、蓄電池維護總則,十、蓄電池維護關注點,1. 浮充電壓一致性◆ 指標要求浮充運行6個月后同組電池之間端電壓的最大差值應不大100mV/單格 2V電池≤90mv，12V電池≤480mv◆ 關注點安裝前開路電壓一致性，浮充電壓的收斂趨勢,十一、 蓄電池

63、維護關注點,2. 浮充電流關注點：在25℃下，電池在充滿電后的充電電流應在1‰C10 以下。若電流高出以上規(guī)定值3~4倍，可能電池存在短路單體；.若電流太小或實際上不存在，則可能是：a）電流太小，不能在儀表測量精度范圍內讀出；b）已經經過48小時以上充電，電池內可能存在開路；c）電池已經嚴重放電，電解液中硫酸幾乎完全消耗；d）擱置時間太長，未經補充電，極板上的硫酸鹽不能恢復成活性物質。,十二、維護項目分類／故障處理,1.

64、日常維護◆ 灰塵清掃；◆ 端子除銹、涂防銹膏；◆ 連接條更換；◆ 緊固松動的螺栓；◆ 充電總電壓微調；,● 蓄電池的清掃應采取避免產生靜電的措施；● 用濕布清掃蓄電池；● 禁止使用香蕉水、汽油、酒精等有機溶劑接觸蓄電池；,,2. 一般性故障處理◆ 電壓均衡性偏離正常范圍－－強制均充后觀察◆ 浮充電流異常－－檢查電池單體電壓是否異常、電池是否發(fā)熱◆ 核對性放電判斷容量不足－－均充后再做10小時率或3小

65、時率容量◆ 安全閥有少量液體滲出（非電池內部往外漏液） －－擦拭后再觀察，排除殘余電解液吸水可能,3. 嚴重故障－－更換電池◆ 電池鼓脹；◆ 極柱漏液；◆ 電池內部短路或開路；◆ 電池容量小于額定容量的80%；◆ 殼體材料老化、端子腐蝕穿透。,1、更換判據(jù)：如果蓄電池電壓在放出其額定容量80％（對照相應放電率的容量如C10、C3 等參數(shù)）之前已低于1.8V/單格（1小時率放電為1.75V/單格），則應考慮加以更

66、換。2、更換時間：蓄電池屬于消耗品，有一定的壽命周期。綜合考慮使用條件、環(huán)境溫度等因素的影響，在到達蓄電池設計使用壽命之前，用新電池予以更換。,十三、定期檢查維護項目--每月,十四、充電系數(shù),確定原則：電網(wǎng)停電頻率平均停電持續(xù)時間 頻率高（3~4次/月），持續(xù)時間長（接近或大于電池放電小時數(shù)）， 充電系數(shù)選擇大一些，如：0.15~0.2（不能超過部標極限值0.25) 電網(wǎng)較好的局站，一般選

67、擇0.1~0.15,十五、電池備用方式,無備份 一組電池可以滿足放電小時數(shù)1+1備份 任何一組電池都可以滿足放電小時數(shù) 一般為了選型方便和運行安全，將單組電池容量分成兩組， 每組電池可以滿足一半的放電小時數(shù),十六、整流器備用方式,整流器的備用方式一般采用N+1備份 局部地區(qū)也采用電池充電容量備份，即電池充電只在較短時間內發(fā)生，多數(shù)情況下為電池充電設計的整流器容量處于備