摘要：蓄电池组是直流供电系统中最稳定最广泛使用的供电装置，作为直流电源的核心部位，其确保系统在电源停电及故障失电时可靠供电；然而，在实际运用过程中，蓄电池组的实际使用寿命往往低于其设计寿命，究其原因，主要是蓄电池组中各个体蓄电池不一致性所造成的。本文首先介绍了蓄电池组充放电工作原理及其作用，再重点分两部分进行论述：一是阐述蓄电池组充电过程及其现象，并应该注意的事项；二是蓄电池组放电过程及现象，避免过放电；最后进一步提出加强蓄电池组充放电管理，确保蓄电池使用寿命的观点。
关键词：蓄电池组；充放电技术
一、蓄电池组工作原理及其作用
蓄电池组是一种能源变换器，充电时将电能转变成化学能储存起来，而放电时将化学能转变为电能，充放电过程都是化学反应。
蓄电池组充放电过程的化学反应式：
Pb O2 +2H2SO4+ Pb↔ 2Pb SO4+2H2 O
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。所消耗之成份与放电量成比例，只要测得电解液中的硫酸浓度，亦即测其比重，即可得知放电量或残余电量。
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，而阴极板就产生氢，阳极板则产生氧，充电到最后阶段时，电流几乎都用在水的电解，因而电解液会减少，此时应以纯水补充之。
平时外供电对蓄电池组进行补充充电，在外电网失电迎接情况下则由蓄电池组放电，供电给应急设备工作，确保设备人员安全。
二、蓄电池组充放电技术
2.1蓄电池组的充电过程
2.1.1充电
在充电开始阶段,充电电流是一个恒定值,随着充电时间的推移,充电电流逐渐下降,并最终趋于0。这是由于在放电过程中,电池内的电荷大量流失,由放电转变为充电时,电荷的增长速度较快,化学反应将产生大量的气体和热量,对于密封电池来说,即使通过安全阀可以将气体和热量排放掉,但氢离子和水将同时损失掉,使电池的储能下降,因此必须限定充电的电流值,随着电池容量的恢复,充电电流将自动下降。充电电流下降10mA/Ah以下时即认为电池已基本充满,转入浮充电状态。电池放电越深,则恒流充电的时间越长,反之则较短。在电池恒流充电阶段,电池的电压始终是上升的,因此有时又称为升压充电,电池的容量基本呈线性增长。当恒流充电结束时,电池的电压基本保持不变。在恒压充电阶段,容量增长的速度减慢;恒压充电结束后,容量基本恢复到100%大约需要24小时左右;转入浮充电后,容量基本不再明显增长。
2.1.2过充电
上述过程考虑电池组总电压或平均电压控制,其实总有单体电压较高者,相对组内其它电池已经进入过充电阶段。过充电时,若在恒流阶段发生,由于电流强度大,电压、温升、内压持续升高,若继续过充,气阀打开、温升继续升高、不可逆反应加剧。恒压阶段,电流强度较小,过充症状不如恒流阶段显著。只要温升、内压过高,就伴随副反应,电池容量就会减少,而副反应具有惯性,发展到一定程度,可能在充电中也可能在充电结束后的短时间里使电池内部物质燃烧,导致电池报废。
2.1.3正确的充电方法
1）充电过程中应保持电解液温度不超过40℃，当电解液温度达到40℃，应采取降温措施。
2）初充电后，应作一次容量试验，第一放电应能放出额定容量的80﹪。
3）密封电池组遇有下列情况应补充充电。
a、浮充电压有2只以上低于2.18V/只。
b、搁置不用时间超过3个月。
4）蓄电池充电终止的判断依据。
a、充电量不小于放出电量的1.2倍；
b、防酸式电池不同电解液和充电电压的充电终期电流应不大于表1数值，并维持3h不变。
2.2蓄电池组的放电过程
2.2.1放电
无论放电电流大小,在放电的初始阶段都会使端电压下降较多,然后略有回升的现象,这是因为电池从充电状态转变为放电状态的瞬间,电池极板附近的电荷快速释放出来,而离极板较远的电荷需要逐渐运送到极板附近,然后才能释放出来,这个过程形成了电池端电压有较大的低谷。持续放电,电压曲线进入马尾下降阶段,极化阻抗增大,输出效率降低,热耗增大,接近终止电压时停止放电。
2.2.2过放电
定期充放电也叫核对性放电，就是对浮充电运行的蓄电池，经过一定时间要使其极板的物质进行一次较大的充放电反应，以检查蓄电池容量，并可以发现老化电池，及时维护处理，以保证电池的正常运行，定期充放电一般是一年不少于一次。
考虑组内单体电池,必有相对的过放电情况。在放电后期,电压接近马尾曲线,组中单体容量正态分布,电压分布很复杂,容量最小的单体电压跌落得也就最早、最快,若这时其它电池电压降低不是很明显,小容量单体电压跌落情况被掩盖,已经被过度放电。
实践证明，蓄电池在过放电时，其电池极板表面会生成大颗粒硫酸铅结晶，造成极板硫酸y盐化，由于硫酸铅是一种绝缘体，它的形成使电池的内阻增大，从而令电池的充、放电性能变差。 小电流放电条件下形成的硫酸铅，要氧化还原时十分困难的，若硫酸铅晶体长期得不到清理，必然会影响蓄电池组的容量和使用寿命。
2.2.3正确的放电方法
a、放电电流不宜过大，更要避免短路放电。
b、放电时，蓄电池端电压不要低于终止电压，以防蓄电池过度放电导致蓄电池性能下降和寿命缩短。
c、放电后，应该及时充电。不允许蓄电池在放电状态下长时间搁置。
三、结论
对于相同原材料、同批次的单体电池,容量、内阻、寿命等性能参数符合正态分布并且离散程度有限;在相同的电流激励条件下,单体电池电压变化过程的一致性渐进逼近其它性能参数的一致性,其中最重要的参数是荷电程度;如果电池在未曾历经过过充、过放的损害,在其使用生命期里不容易提前失效,可以推断,采取有效的管理维护措施，在充放电过程中通过能量变换的办法实施电池组中单体电压的均衡控制,使单体电压趋于一致,那么单体的相对荷电程度也趋于一致,可以实现同时充足电、也同时放空电,进而电池组的寿命应接近于单体电池的平均寿命。所以蓄电池组作为独立的后备电源，必须在使用过程中加强对蓄电池组适当的充放电控制管理。
参考文献
[1]李练兵.陈鹏 .何林.《铅酸蓄电池保护修复技术研究》,能源出版社.
[2]张辅群 邱松长 孙瑾《一种蓄电池组电压均衡系统》,科技出版社.
[3]赵键《基于智能控制技术的铅酸蓄电池充电设备的研究》南京理工大学.
论文作者:李军
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/28
标签：蓄电池论文; 电池论文; 电压论文; 硫酸铅论文; 电解液论文; 电流论文; 容量论文; 《基层建设》2019年第6期论文;