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影响免维护电池使用寿命的因素分析

文章发布时间:2011-01-25 10:24来源:upsclan.com 作者:upsclan 关注次数:

 

蓄电池是电源系统的重要组成部分,是保证市电停电后不间断供电,确保计算机通信、电力、广播电视等
网络的正常运行的“最后一道防线”1而阀控式密封铅酸(VRLA - Valve Regulared Leid Acid)蓄电池因具有
使用寿命较长、维护方便、价格适中等优点而被广泛使用于各个网络中1阀控式密封铅酸蓄电池密封,无须
加水、加酸维护1故人们又把它称为“免维护电池”,这一名词的诞生,也给人们带来认识上的误区,导致人
们放松对蓄电池的日常维护和管理,常常是真正的免维护1阀控式密封铅酸蓄电池的使用期限一般为八年,
但由于使用过程中维护的不当,相当一部分仅使用5 - 6年,短的甚至几个月,就放不出电量,使“最后一道
防线”彻底崩溃,造成网络中断,给企业造成了巨大的经济损失,给人们正常的生活带来了麻烦1因此,了解
蓄电池的电特性,注意日常的维护,对延长蓄电池的使用寿命,保证网络的正常运行是十分重要的1
1 蓄电池的电特性
铅酸蓄电池就是将电能转变为化学能储存起来,需要时又将化学能转变为电能供给外系统的一个装置1
其充电和放电过程是通过电化学来实现的1
正极: PbSO4 +2H2O
充电
放电
PbO2 +H2 SO4 +2H+ +2e+
副反应: H2O
充电
1 /2 O2 +2H- +2e
负极: PbSO4 +2H+ +2e
充电
放电
Pb +H2 SO4
副反应: 2H+ +2e
充电
H2
充电后期,正极板开始析出氧气,在负极活性物质过量的前提下,氧气通过玻璃纤维隔膜扩散到负极板上,
与海绵状铅发生反应,形成氧化铅,然后又转变为硫酸铅和水1使负极板处于去极化状态或充电不足状态,从
而达不到析氢过电位,电池不析氢气,因而不失水,使电池成为免维护密封蓄电池1
2 影响蓄电池的使用寿命的主要因素
2. 1环境温度 蓄电池对温度颇为敏感,过高的环境温度是影响蓄电池使用寿命的致命因素,持续过高环境温
度,会造成浮充电流加大,内部热量增加,失水过快,最终导致热失控,使电池壳体严重变形、鼓包、造成整组电
池失效损坏;一般蓄电池生产厂家要求的长期环境温度是在15~25℃,随着温度的升高,蓄电池的放电能力也
有所提高,但环境温度一旦超过25℃,只要温度每升高8. 3℃,蓄电池的使用寿命就会减少一半1例如蓄电池的
使用寿命是8年,环境温度为35℃,那么其寿命就只有4年了,如果温度再升高10℃达到45℃,其寿命就只有2
年了1如电池在持续- 10℃环境温度下放电,会引起负极失效,出现PbSO4 沉淀,导致负极微短路,负极容量仅
达到35%额定容量1
2. 2频繁、过度放电 蓄电池被频繁、过度放电是影响蓄电池使用寿命的另一重要因素1随着蓄电池频繁、深度
地被放电,硫酸逐渐被消耗,电解质的质量发生变化,会导致电池内部有大量的硫酸铅(PbSO4 )被吸付到电池的
阴极表面,形成电池阴极的“硫酸盐化”1由于硫酸铅本身是一种绝缘体,它的形成必将对电池的充、放电性能产生不良的影响1因此,在阴极板上形成的硫酸盐越多,电池的内阻越大,电池的充、放电性能就越差,其使用
寿命就越短1放电时电压不要低于终止电压值,蓄电池放电至终止电压后,电压会急剧下降,如果再继续放电,
所获得的电量很少,意义不大,相反会降低蓄电池的使用寿命,所以通过放电使电压降低到终止电压值时应停
止放电1不同的放电速率,终止电压值也不同,放电速率大,生成的硫酸铅较少,即使放电到电压相当低时,极
板也不会被损坏,单格蓄电池可放电到1. 75 V;放电速率小则硫酸铅量明显增加,并且活性物质膨胀会产生应
力,造成极板弯曲或活性物质脱落,所以要求取较高的终止电压值,一般在1. 80~1. 85 V1
2. 3板栅的腐蚀与增长 板栅腐蚀是影响蓄电池使用寿命的重要原因1在开路状态下,铅合金与活性二氧化铅
直接接触,而且共同浸在硫酸溶液中,它们各自与溶液建立不同的平衡电极电位1正极栅板不断溶解,特别是
在过充电状态下,正极由于析氧反应,水被消耗,H+增加,从而导致正极附近酸度增高,反栅腐蚀加速,如果电池
使用不当,长期处于过充电状态,那么电池的栅板就会变薄,容量降低,会缩短使用寿命1
2. 4长期浮充电状态 在一些地区,很少停电或有备用电源,蓄电池大多数都处于长期的浮充电状态下,只充
电,不放电,这样会造成蓄电池的阳极极板钝化,使蓄电池内阻急剧增大,使蓄电池的实际容量(A. h)远远低于
其标准容量,从而导致蓄电池所能提供的实际后备供电时间大大缩短,减少其使用寿命1
2. 5高频开关电源参数设置 蓄电池的运行状况,受控于与之连接配套的直流配电、模块整流、智能管理于一体
化的高频开关电源,高频开关电源参数设置与蓄电池的使用寿命的影响也息息相关, ①充电预限流:电池深放
电后交流来电时防止大电流对正负极板的冲击而设置了充电限流值一般为0. 1C10A
1②浮充电压设定:蓄电池在
平时长时间使用为补充电池本身的自放电,应根据电池特性设置浮充电压1③断电保护、温度补偿等:为防止蓄
电池长时间过放电,留有充足的可逆性,而设置了一次断电保护、二次断电保护、温度补偿及高低压保护等等1
3 蓄电池的维护
以上分析了影响蓄电池使用寿命的主要因素,所以在蓄电池实际的维护工作中应注意以下几点:
(1) 蓄电池应工作在通风良好、温度为15~25℃的环境中,北方的电池室很少安装空调,夏天的高温和冬
天机房采暖不良对蓄电池使用寿命影响极大,故温度达不到要求的机房应安装空调,以免因小失大1
(2) 高频开关电源开通时其各项参数的设置常常是经验值,没有注意到其各项参数的设定应与生产蓄电
池厂家的参数的要求一致1即使参数设置正确,随着设备运行情况的不断变化,元器件的故障损坏,维护人员
的变更等原因有可能发生变化,故维护时应定期检查其各项参数1
(3) 有些偏远地区的机房条件差,路途又遥远,维护跟不上会造成蓄电池灰尘积累太多,灰尘积累会使蓄
电池组连接点接触不良,改变蓄电池充放电时的电压值,容易引起故障1擦拭蓄电池时切记要用干布或毛刷,
最好使用吸尘器1
(4) 在缺电地区或电网改造时期内往往是白天停电,晚间供电,频繁、过度地放电,这对蓄电池使用寿命极
为不利,建议在此期间利用发电机代替市电1
(5) 有条件的机房每天要巡视察看蓄电池,一要闻空气中是否有微酸气味,如果有微酸气味,是蓄电池排
出的酸雾,要及时进行通风处理;二要看蓄电池的外形有无变形,蓄电池的端子和安全阀有无渗液,安全阀能否
正常开启,必要时要更换蓄电池1
(6) 测试电压值1较多数目的蓄电池串联使用容易存在电压不均衡的现象,电压长期不均衡就易产生落
后电池,落后电池如果充电不完全,在以后的放电中放电深度会进一步加重,在充电后就更加落后1这样,充放
电次数越多,不均衡就越突出,致使落后电池失效1所以每月应测量每个单体蓄电池的电压值,蓄电池的单格
浮充电压值为2. 25 V,不要低于2. 16 V1电压选择过低时,个别电池会由于长期充电不足造成浮充钝化而失
效,电压过高,则气体溢出量增加,气体再化合效率低1在测试蓄电池的电压值时,一定要在电池组两端点上测
量,如果在其他处测试,将会产生电压降,测试的结果不十分准确1对低于2. 2 V的蓄电池要进行“均充”,使其
恢复到完全充电的状态,以避免个别落后电池的失效1
(7) 每半年进行一次充、放电,这样有两个好处: ①可对蓄电池的容量进行检测,评估蓄电池的容量; ②可
以消除硫酸盐化1放电方式有两种,一种是负载直接放电(负载较大时采用) ,即切断外电源,直接用蓄电池供
电放出全部容量的70%;另一种是假负载放电(负载较小时采用) ,假负载采用可变的电阻器并联到蓄电池组的
两端,切断外电源由蓄电池供电,在开始放电时用小电流,逐步加大电流,放电完毕后不要立即卸下假负载,应
等待充满蓄电池组后再卸下,以免在大电流均充蓄电池组时产生电弧的危险1
(8) 新旧蓄电池尽量不要混用,因为在充电过程中新电池电压升得快,容易造成旧电池充不饱,始终处于
欠电压工作状态,这样影响蓄电池的使用寿命1
(9) 闲置的蓄电池每季度充电一次,因为长期闲置的蓄电池负极将形成一种粗大的、难以接受充电的Pb2
SO4 结晶,此现象称为不可逆硫酸盐化,会引起蓄电池过早失效1
 
影响免维护电池使用寿命的因素分析
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