蓄電池使用及維護

1、蓄電池的使用和維護二、含義和分類蓄電池：能將化學能和直流電能相互轉化且放電后能經(jīng)充電能復原重復使用的 裝置叫蓄電池（常用的蓄電池有鉛酸、鎘鎳、氫鎳和鋰離子電池，在下面，我們 會重點介紹鉛酸免維護蓄電池）；蓄電池在整個UPS、EPS、直流屏等系統(tǒng)中是平 均無故障時間（MTBF ）最短的一種器件。如果用戶能夠正確使用和維護，就能 夠延長其使用壽命，反之其使用壽命會大大縮短，使其提前退役，給用戶自己 造成不必要的損失。蓄電池的種類一般可分為：按用途分類分為：A啟動用（供各種汽車、拖拉機、柴油機起動和點火、 照明用；起動時要求大電流放電，要求能低溫起動、電池內阻?。?；B固 定型防酸式（用于發(fā)電廠、變電

2、所、通訊、醫(yī)院等作為保護、自動控制、 事故照明、通訊等備用電源；電解液稀、壽命長、浮充使用）；C牽引用（用于各種蓄電池車、叉車、鏟車、礦用電機車等。作為電動牽引及照明 電源用；要求厚極板、容量大、以3h5h率充放電循環(huán)使用）；D其它用（大小容量不等，放電率多種多樣）按鉛酸蓄電池的荷電狀態(tài)分類分為：A干放電態(tài)（極板為放電態(tài)，放在 無電解液的蓄電池槽中；開始使用時應灌入電解液，并進行較長時間的初 充電后方可使用）；B干荷電態(tài)（極板處于干燥的充電態(tài)的無電解液的蓄 電池槽中，使用時灌入電解液，不需初充電即可使用）；C帶液充電態(tài)（充 電態(tài)帶電液的蓄電池）；D濕荷電態(tài)（充電態(tài)，部分電液吸在極板和隔膜 中，

3、使用時灌入電液、不需要充電。貯存時間不及干荷電態(tài)蓄電池時間長）； E免維護蓄電池（充電態(tài)帶液電池，在規(guī)定的工作壽命期間不需要維護加 水，自放電率很?。籉少維護蓄電池（充電態(tài)帶液電池，在規(guī)定的工作 壽命期間只需要少量維護，較長時間內加一次水）按電池蓋和排氣拴的結構分類分為：A開口式（無永久性蓋子，產(chǎn)生的氣 體可以自由逸出，只裝有與殼體不固定的蓋板；以減少酸霧?，F(xiàn)幾乎被淘 汰）B排氣式（電池殼體與蓋固定在一起；蓋的注酸口裝有排氣拴）C防酸 隔爆式（電池蓋上裝有防酸阻火拴，允許電池排氣，但酸霧不逸出；遇有 外界火源時電池內部不燃燒、不爆炸）D防酸消氫式（裝有催化拴，可使電 池析出的氫氧重新化合為水

4、，返回電池。同時具有防酸防暴功能）閥控 式密閉蓄電池（蓄電池密閉，不需要加水，裝有安全閥，電池內壓力過大 時可排出氣體，外界氣體不能進入電池內部；該種蓄電池是免維護蓄電池）三、鉛酸蓄電池的使用鉛酸蓄電池：電極主要由鉛制成，電解液是硫酸溶液的一種蓄電池。一般 由正極板、負極板、隔板、電池槽、電解液和接線端子等部分組成。它是1859 年由法國科學家普蘭特發(fā)明，至今有148年歷史。鉛酸蓄電池的容量的計算： 在規(guī)定的條件下，完全充電的蓄電池能夠提供的電量，通常用安時（Ah）表示。容量=單格正極板片數(shù)單片極板的容量UPS、EPS、直流屏等一些設備考慮到負載條件、使用環(huán)境、使用壽命及成 本等因素，一般會選

5、擇鉛酸免維護蓄電池，如德國陽光、德國松樹、GNB、廣東 湯淺、廣東志誠冠軍、沈陽松下、上海大力神、等或其他品牌優(yōu)質免維護電池。 用戶千萬不要因貪圖便宜而選用劣質電池，因為這樣會影響整個系統(tǒng)的可靠性, 并可能因此造成更大的損失。鉛酸免維護蓄電池使用前的檢查鉛酸免維護蓄電池有自放電現(xiàn)象（SELF-D1SCHARGE），如果長期放置不用 （一般放置六個月以上，自放電為50%），會使能量損失掉，因此需定期進行充 放電。維護人員可以通過測量電池開路電壓來判斷電池的好壞，以12V電池為 例，若開路電壓高于12.5V，則表示電池儲能還有80%以上，須充電10小時以 上；若開路電壓低于12.5V,則應該立刻進

6、行補充充電，須充電13-24小時以上； 若開路電壓低于12V，則表示電池存儲電能不到20%，須充電48小時以上。充 電完后測開路電壓應在13V左右。故存放時，建議用戶不要放置太長時間，有 條件的用戶建議3個月做一次充放電，以保證電池的容量達到理想值。使用前， 查看外表，看看接線柱子是否被氧化，如果是應進行打磨，不然會影響導電性 能；再就是看看蓄電池外表是否干凈，如有灰塵，應用干布擦干凈。鉛酸免維護蓄電池使用中的檢查免維護電池由于采用吸收式電解液系統(tǒng)，在正常使用時不會產(chǎn)生任何氣體, 但是如果用戶使用不當，造成電池過充電，就會產(chǎn)生氣體，此時電池內壓就會 增大，會將電池上的壓力閥頂開，嚴重的會使電池

7、鼓漲、變形、漏液甚至破裂， 這些現(xiàn)象都可以從外觀上判斷出來，如發(fā)現(xiàn)上述情況應立即更換電池。如果有條 件，可以裝上蓄電池檢測系統(tǒng)，用以查看電池的電壓、內阻、溫度等變化。鉛酸免維護蓄電池使用中的保養(yǎng)雖然免維護電池在使用時不需要人工進行專門的維護工作，但是在使用時 還是有一定的要求，如果使用不當會影響電池的使用壽命。影響電池使用壽命的因素有以下幾點：安裝、溫度、充放電電流、充電電壓、 放電深度和長期充電等。1）電池安裝電池應盡可能安裝在清潔、陰涼、通風、干燥的地方，并免受到陽光、加 熱器或其他輻射熱源的影響。電池應正立放置，不可傾斜角度。每個電池間端 子連接要牢固。聯(lián)接時不同容量，不同性能，不同新舊

8、，不同廠家的蓄電池不 應聯(lián)接在一起使用。電池在聯(lián)接時，應該使用絕緣性工具，以防意外造成正負 極短路，燒毀電池。蓄電池與充電器或負載聯(lián)接時，電路開關一定要處于斷開 位置，蓄電池的正極應與充電器或負載的正極聯(lián)接，蓄電池的負極應與充電器 或負載的負極聯(lián)接。聯(lián)接用的螺母，螺栓，墊圈與聯(lián)接線應松緊適度、均勻， 應避免螺絲松動和過緊。2）環(huán)境溫度環(huán)境溫度對電池的影響較大，環(huán)境溫度過高，會使電池過充電產(chǎn)生氣體， 環(huán)境溫度過低，則會使電池充電不足，這都會響電池的使用壽命。因此一般要 求環(huán)境溫度在25 C左右。3）充電充電分為初充電，正常充電，均衡充電等幾種。初充電，新電池的首次充電稱為初充電，目的在于使電池在

9、裝配過程中被 氧化的極板活性物質還原，增加活性物質含量，提高電池的放電性能。正常充電，對已經(jīng)放過電的電池進行充電稱為正常充電。浮充電，電池組與電源并聯(lián)連接到負載上，當交流電源正常時，整流器將交 流電整流為直流電后，一面給蓄電池充電，一面經(jīng)逆變將直流電重新轉換為 交流電為負載供電。當交流電源中斷時，蓄電池的直流電立即經(jīng)逆變轉換為 交流電給負載供電，以保證供電的連續(xù)性。這種蓄電池充電稱為浮充電。均衡充電，電池在使用的過程中，往往會產(chǎn)生比重、容量、電壓等不均衡 現(xiàn)象。導致電池組輸出電壓過低，輸出電量過小。為此，對電池組進行過 充電，使電池組中的每個單電池都處于充足電狀態(tài)，這一充電過程稱為均 衡充電。

10、無論使用那種充電方法，都應該注意按照廠家產(chǎn)品說明，控制充電電壓和 電流，以防過壓和過流充電導致蓄電池性能下降和壽命縮短。在電源系統(tǒng)中，電池總是在線備用工作的，這樣電池基本處于長期的浮充狀 態(tài)中，浮充電壓的選取對電池的長期可靠運行起著至關重要的作用，正如前 面看到的，偏高的浮充電壓會造成電池緩慢失水并發(fā)產(chǎn)生熱失控而使電池失 效；偏低的浮充電壓會造成電池長期處于充不飽電的狀態(tài)，使電池發(fā)生硫酸 化而導致電池失效。正確的浮充電壓一般應選在2.23V/單體.，并應隨同電 池工作溫度進行相應調整，由于電池生產(chǎn)廠家的不同，這一參數(shù)會有一些差 異，應嚴格按照廠家提供的參數(shù)選取。在一個電池組中，電池總是串聯(lián)充電

11、的，由于電池存在個體差異，每個電池 的端電壓不會嚴格一致，為保證電池組中每個電池的長期安全運行，必須保 證電池組中每個電池的浮充端電壓都處于正確的范圍，均衡充電是經(jīng)常采用 的方法，通過適當?shù)倪^充電來保證電池組中落后電池充足電。這一方法由于 要對電池組過充電，應限制使用，應使用單個電池補充充電代替均衡充電， 如果必須對電池組進行均衡充電，必須嚴格控制均衡充電電壓。均衡充電的 電壓應嚴格按照電池生產(chǎn)廠的規(guī)定選取。4）放電放電電流不宜過大，更要避免短路放電。一般按C10-C20安時數(shù)放電，具 體講，如50AH的電池，用C10（5安培的電流）進行放電，到10小時時 截至， 能達到充分活化電池的目的，同

12、時能檢驗此塊電池的容量是否足夠（有些電 池廠家要求用C20方式放電，相應放電時間延長一倍）。放電時，蓄電池端電壓不要低于終止電壓，以防蓄電池過度放電導致蓄電池 性能下降和壽命縮短。放電后，應該及時充電。不允許蓄電池在放電狀態(tài)下長時間擱置。5）放電深度放電深度對電池使用壽命的影響也非常大，電池放電深度越深，其循環(huán)使 用次數(shù)就越少，因此在使用時應避免深度放電。雖然山特UPS都有電池低電位保護功能，一般單節(jié)電池放 電至10.5V左右時，UPS就會自動關機，但是如果UPS處于輕載放電或空載 放電的情況下，也會造成電池的深度放電。6）定期保養(yǎng)電池在使用一定時間后應進行定期檢查，如觀察其外觀是否異常、測量

13、各電 池的電壓是否平均等；如果長期不停電，電池會一直處于充電狀態(tài)這樣會使 電池的活性變差，因此即使不停電，UPS也需要定期進行放電試驗以便電池保 持活性。放電試驗一般可三個月進行一次,做法是UPS帶載- -最好在50% 以上，然后斷開市電，使UPS處于電池放電狀態(tài),放電持續(xù)時間視電池容量而 言一般為幾分鐘至幾十分鐘,放電后恢復市電供電，繼續(xù)對電池充電。四、鉛酸蓄電池的失效機理（即常見故障）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

14、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(huán)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(chǎn)品，其產(chǎn)品 特點為：（1）采用多元優(yōu)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(25C )以上時釋放氣體。采用優(yōu)質多元合金后，在2.35V/ 單體(25C )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(fā)生反應，重新生成水，即O2 + 2Pb-2PbO, PbO + H2SO4 -H2O +Pb

15、SO4使負極由于氧氣的作用處于欠充電狀態(tài)，因而不產(chǎn)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(huán)境的 目的。在上述陰極吸收過程中，由于產(chǎn)生的水在密封情況下不能溢出，因此閥控 式密封鉛酸蓄電

16、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(25C )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(chǎn)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(jīng)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。2負極板硫酸化電池負極柵板的主要活性

17、物質是海棉狀鉛，電池充電時負極柵板發(fā)生如下 化學反應PbSO4 + 2e = Pb + SO4-正極上發(fā)生氧化反應：PbSO4 + 2H2O = PbO2 + 4H+ + SO4- + 2e放電過程發(fā)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PbSO4存在，PbSO4長期存在會失 去活性，不能再參與化學反應，這一現(xiàn)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(jīng)常保持在充足電的狀態(tài)。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(xiàn)象發(fā)生。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(fā)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(chǎn)生的氧氣不能到達負極，從而負極未去極化，較易產(chǎn)生氫氣， 隨同氧氣逸出電池。因為不能通過失水的方式散發(fā)熱量，VRL