摘要：通过对国内多个发电厂电气直流系统安装、调试过程中阀控式铅酸蓄电池充放电的经验，针对影响阀控铅酸电池使用寿命的主要因素，给出了提高其使用运行寿命的建议。
关键词：铅酸蓄电池；工艺；寿命
1前言
阀控式铅酸蓄电池是在普通铅酸蓄电池基础上发展起来的新型蓄电设备，随着高频开关电源的配套使用，阀控式铅酸蓄电池已开始被广泛应用。“免维护”是相对于普通铅酸蓄电池而言的，主要用在无须添加电解液和较低要求的运行场所。国内很多发电厂都使用了多组这种“免维护”蓄电池，也曾出现过储存维护不当、放电不完全、充电模式选择不正确等原因而造成蓄电池性能降低以及个别电池报废的现象。
2铅酸蓄电池放电原理
2.1阀控式铅酸蓄电池的基本原理
阀控式铅酸蓄电池的特点在于它的密封性原理，即利用负极吸收原理，通过氧气复合循环来保证其密封性。氧气复合循环的原理是，在充电后期，正极开始析出氧气，当氧气扩散到了负极被负极吸收，此时的反应过程如下：
在上述充电过程中，氧气在正极生成，扩散后在负极被吸收的过程，就是“氧气复合循环”。另外，负极由于活性物质过量而在“氧气复合循环”的作用下始终处于未充足电量状态，使氢气不能析出，即充电过程中负极只发生如下反应：
2.1阀控式铅酸蓄电池的失效机理
阀控式铅酸蓄电池失效的主要原因有以下几方面：板栅腐蚀、水损耗、热失控、负极板硫酸盐化和电池电压不均等，其中最常见的失效原因是正极板腐蚀。对阀控式铅酸蓄电池性能和劣化速度影响最大的是正极，其腐蚀速度的影响因素主要有腐蚀膜孔尺寸、极化、变形、活性物质性能变化等。
3影响阀控式铅酸蓄电池使用寿命的主要因素
阀控式铅酸蓄电池浮充状态下正常使用寿命一般为10年，虽然其理论使用寿命可能达到20年，但实际情况是电池组常出现早期失效的现象。其实，影响蓄电池使用寿命的因素很多，主要有：
3.1环境温度
当环境温度高于25℃时，蓄电池的栅板化学反应会加速，此过程将消耗更多的水，蓄电池的内阻将增大，这一过程将使电池寿命缩短，若长期运行电池寿命会降低得更快。因此许多蓄电池的厂家在产品说明书上均标明“蓄电池在25℃的环境下可获得较长的运行寿命”。
3.2过度充电和放电（严重硫化）
根据不同电池的特性，不同的充电方式进行充电。恒流充电时，电池组端电压达到充电装置整定值时会自动转为恒压充电，当充电电流慢慢降低到装置整定值时再自动切换为浮充电方式。这就是蓄电池的正常运行充电程序。实际上蓄电池正常运行时由充电装置承担经常性负荷，并向电池补充充电，从而补偿电池的自放电，以便使电池组一直处于满容量备用状态。
虽然阀控铅酸蓄电池的正、负极板一般都要选用高等级的特种铅合金制造，但长期过充电状态下，蓄电池的正极因析氧反应，水被消耗，氢离子增加，正极附近酸度增加，电池板栅腐蚀加速，电池容量随即降低；即使是初充电，满充电后期因故延长充电，也会因水损耗加剧，将使蓄电池有干涸的危险，从而影响蓄电池寿命。电池的充电反应过程用化学式表示为：
蓄电池的过度放电主要是由于交流电源故障停运后，需直流电源即蓄电池长时间供电造成的。当蓄电池电压过低接近零时，会导致电池内部大量硫酸铅晶体被吸附到蓄电池的阴极表面或极板活性物质微孔内，即“硫酸硫化”，阴极表面大量积聚的晶体还会使极板异常增厚，并通过纤维绝缘隔板对正极板挤压造成变形，使电池被永久性的机械损伤。硫酸铅是一种绝缘性质的硬性结晶体，它的形成会使电池内阻可能比正常放电状态高出很多（Power电池在正常放电状态下的内阻是满充状态下的5倍）。虽然硫酸铅在电池充电过程中还原成铅，但过度硫化很难还原，因此蓄电池的使用寿命就会缩短。
3.3轻负荷放电
工程实践告诉我们，蓄电池放电时的不同放电率会使电池有不同的放电时间，小电流放电率可以得到较长的放电时间，而且电池经过长时间的放电，端电压的降低也很缓慢。这是因为蓄电池在大电流条件下晶体形成的速度要比小电流条件下慢，晶体来不及生长就很快被氧化还原了，因而颗粒比较小，容易阻塞极板活性物质细孔；而在小电流条件下，较大的硫酸铅晶体就不容易被还原。
3.4 热失控现象
阀控铅酸蓄电池采用贫液设计，充电电流增大时需要通过安全阀来释放气体，造成了蓄电池水量减少、内阻增大，充、放电过程中产生大量的热量，若来不及扩散就会使温度积累剧增，形成热失控。由于阀控铅酸蓄电池无法象对普通铅酸蓄电池那样添加电解水，因此对于有热失控现象的电池，一般内部故障也就非常严重，如果得不到及时控制，将造成电池容量的大幅度降低，甚至报废。
4提高阀控式铅酸蓄电池使用寿命的措施
4.1严格控制安装质量
安装质量包括储存、安装、容量实验等多个方面，在安装前的运输、储存的过程中杜绝碰撞，在安装过程中要尽量采用制造厂配供的专用工器具，电池连接板与电极间应完整贴合，不平的电极面应细心锉平。连接处太紧会使电极铅金属缓慢变形，接触压力降低，连接处变松，甚至永久性损坏电极；连接处太松又会使汇流条与电极接触不良，电能消耗大，电极温度升高，导致电池容量损失，甚至造成人员伤害、设备破坏。
4.2提高运行维护质量的一些建议
4.2.1大容量蓄电池室最好安装空气温度调节设备，
尽量按说明书要求控制在20℃～25℃之间。这样就能够延长蓄电池的寿命，而且还能发挥蓄电池的最佳容量。环境温度对蓄电池影响较大，虽然高频开关电源有温度补偿功能，但其灵敏度和调整幅度有限。
4.2.2电池初始充放电循环非常重要，这个工作往往决定了电池今后的“命运”。因为阀控蓄电池出厂后，制造厂虽然已经对其充足了电能，但电池的电极板并没有彻底“活化”，一般都是在现场完成的。初始充放电不正确对电池造成的伤害很难在今后的运行过程中恢复，对电极板的损害更是永久性的。
4.2.3考虑到不均衡性对阀控铅酸蓄电池的影响，浮充电压应按下限值设定。在蓄电池深度地放电后，或经过3－４个月运行后，应采用均衡充电方式进行补充电。均充时要注意环境温度变化，同时应随环境温度的升高降低充电电压值。
4.2.4定期检查充电设备运行参数是否在合格范围内，有无故障信号。正常蓄电池的浮充电压不应超过制造厂给定的浮充值，并利用电压调节系数＋0.005V/℃来调整浮充电压的数值。
5结束语
总之，阀控铅酸蓄电池的全密封外壳仅仅是其结构特点，不能认为就不需维护。使用中不仅要重视阀控铅酸蓄电池充电和放电的正确方式，而且要重视对蓄电池的维护。根据阀控式电池不同的特点，严格按照制造厂家的技术要求，关注影响电池使用寿命的主要因素，提升维护水平，以达到提高电池使用寿命、保障发电厂安全运行之目的。
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论文作者:袁健灌
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/1
标签：蓄电池论文; 酸蓄电池论文; 电池论文; 极板论文; 电极论文; 负极论文; 使用寿命论文; 《基层建设》2019年第10期论文;