UPS電源蓄電池12V65AH
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一、鉛酸蓄電池的基本結(jié)構(gòu)及特性
鉛酸蓄電池主要殼體、正負(fù)極板、隔板，電解液在電場作用下將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)電能貯存，又將化學(xué)電能轉(zhuǎn)為直流電能，并可反復(fù)進行數(shù)次充放電循環(huán)的一種裝置，電化學(xué)反應(yīng)式為：
上式可知鉛酸蓄電池是一個復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)體系，鉛酸蓄電池性能壽命長短取決于制造正負(fù)極板的材料，工藝環(huán)境、活性物質(zhì)純度組合構(gòu)成及使用環(huán)境和維護等有很重要的影響。
二、鉛酸蓄電池正負(fù)極板（電極）中活性物質(zhì)與容量重要關(guān)系
1、由于鉛酸蓄電池容量的多少與正負(fù)極板中能參加電化學(xué)反應(yīng)的活性物質(zhì)的數(shù)量面積有重要關(guān)系，這里所講活性物質(zhì)量指的是能參加可逆性電化學(xué)反應(yīng)的真實表面積，而不是幾何尺寸的計算面積。當(dāng)鉛酸蓄電池加入電解液后，正負(fù)極板都在電解液（硫酸）的浸泡之中，一部分電解液中的硫酸被正負(fù)極板吸收，正負(fù)極板表面全是硫酸鉛。
而正負(fù)極板在電場的作用下，正極板的表面形成致密的二氧化鉛，而負(fù)極板的表面形成致密的純鉛，其正極板形成的二氧化鉛越致密鉛酸蓄電池容量就越大。因此，在常規(guī)的充放電過程中，正負(fù)極板在充電時得到二氧化鉛和純鉛，放電后正負(fù)極板形成硫酸鉛，其活性物質(zhì)應(yīng)是迸性的，可相互換置的離子結(jié)構(gòu)的活性物質(zhì)才對電化學(xué)反應(yīng)有效。
按規(guī)定規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)制造的任何一種額定容量的鉛酸蓄電池，在常充電下其鉛酸蓄電池的容量應(yīng)在額定容量的95%以下，說明其鉛酸蓄電池不合標(biāo)準(zhǔn)，其原因有制造材料、生產(chǎn)工藝、環(huán)境、產(chǎn)品貯存時間過長其活性物質(zhì)老化失效等原因。
三、極板酸化，自放電、活性物質(zhì)脫落與鉛酸蓄電池失效
1、極板硫化：所謂硫化是指正負(fù)極板上形成不可逆硫酸鉛鹽化組成一層白色粗粒結(jié)晶的硫酸鉛而言。這種結(jié)晶體很難在正常的充電時消除，硫化的形成程度與鉛酸蓄電池容量有很大的關(guān)系，硫化越嚴(yán)重，電容量越少，直至報廢，極板硫化的因素很多，主要是鉛酸蓄電池貯存時間過長，因為極板在化成處理時活性物質(zhì)表面存在硫酸，導(dǎo)致活性物質(zhì)表面的硫酸鉛老化后失去電離的作用。鉛酸蓄電池帶電擱置時處于放電狀態(tài)，放電后未及時給電池充電，電解液密度過高或不純，都會使正負(fù)極板中活性物質(zhì)的表面形成不可硫化。所以，硫化是導(dǎo)致極板活性物質(zhì)失效報廢的主要原因。
2、自放電，是指鉛酸蓄電池內(nèi)電自行消耗，一般認(rèn)為每晝夜容量下降不大于2%，就認(rèn)為正常，因鉛酸蓄電池本身有自放電缺點，如果每晝夜容量下降大于2%時，那就是有故障了，自放電原因主要有：生產(chǎn)制造中材料不純（如含銻過高或其它有害雜質(zhì)），電解液中含有害雜質(zhì)（鐵、錳、砷、銅等離子），正負(fù)極板硫化后極隔板孔隙堵塞，導(dǎo)致鉛酸蓄電池內(nèi)阻消耗增大，都有導(dǎo)致鉛酸蓄電池產(chǎn)生自放電的原因，所以，要求電解液必須是專用硫酸，水必須是蒸餾水或去離子水。
3、極板活性物質(zhì)脫落
規(guī)范的使用鉛酸蓄電池，正負(fù)極板中的活性物質(zhì)是不易脫落的。正極板活性物質(zhì)的脫落主要是電不足或低溫時大電流放電，而負(fù)極板活性物質(zhì)的脫落主要是過充電或充電電流過大，過充電會引起水的電解產(chǎn)生大量的氫氣和氧氣，當(dāng)氫氣向孔隙沖出時，會使活性物質(zhì)脫落，鉛酸蓄電池在顛震的環(huán)境使用也會加速活性物質(zhì)的脫落。所以，要求鉛酸蓄電池在使用中一定要避免過充過放電發(fā)生。
4、電池的失效報廢
是指新鉛酸蓄電池未使用就失效報廢了，原因在于：鉛酸蓄電池制造材料中的活性物質(zhì)組合不合理；極板在化學(xué)處理時未達(dá)到充放標(biāo)準(zhǔn)；極板貯存環(huán)境不良或存放時間過長，密封受損，長期處于空氣的氧化之中，致使極板活性物質(zhì)被老化；在使用過程中維護不當(dāng)，某一單體長時間處于去電狀態(tài)，大電流放電時去電單體出現(xiàn)反極電壓后，仍未及時給蓄電池維護：如調(diào)整電解液密度，加蒸餾水，給蓄電池補充電，導(dǎo)致該單體不可逆硫化而失效。在鉛酸蓄電池的使用過程中，往往是夏季未及時給蓄電池加水，氣溫高蒸發(fā)快導(dǎo)致電解液不足或干枯，使極板露出電解面后受空氣而氧化氫脆導(dǎo)致極板硫化而壞死。所以，鉛酸蓄電池的損失是夏季時期，動力是在夏季時氣溫高易起動，對鉛酸蓄電池容量要求高，可是鉛酸蓄電池在夏季時極板活性物質(zhì)局部面積形成硫化，冬季時要求鉛酸蓄電池大電流供電已不可能。如果起動或牽引用鉛酸蓄電池經(jīng)充電額容量的70%時，只有報廢，更換新的蓄電池了。
隨著高頻開關(guān)電源的普及，德國陽光蓄電池已在電力系統(tǒng)廣泛應(yīng)用。由于其全密封、無須加水維護，以前曾經(jīng)被稱為“免維護”蓄電池。由于“免維護”這一詞的誤導(dǎo)，使得用戶放松了對閥控鉛酸蓄電池的日常維護和治理，造成了蓄電池的早期容量降低和損壞，由于蓄電池容量不足或者失效造成的變電所和發(fā)電廠的事故已屢見不鮮。因此，正確使用和維護閥控鉛酸蓄電池，進步其使用壽命，具有十分重要的意義。
2、影響德國陽光蓄電池使用壽命的主要因素
閥控鉛酸蓄電池的正常使用壽命在１０年以上，理論上可到２０年，但在實際使用中經(jīng)常出現(xiàn)容量不足或者早期失效的現(xiàn)象。影響閥控鉛酸蓄電池使用壽命的因素很多，主要有：
2.1環(huán)境溫度的影響
蓄電池在２５℃的環(huán)境下可獲得較長的壽命[1]。溫度升高時，蓄電池的極板腐蝕將加劇，同時將消耗更多的水，從而使電池壽命縮短，長期運行溫度若升高１０℃，使用壽命約降低一半。閥控鉛酸蓄電池的容量是隨著溫度的變化而變化的，25℃時蓄電池的容量為100；在25℃以上時，每升高10℃蓄電池的容量會減少一半。
因此必須認(rèn)真做到根據(jù)實際溫度的變化公道地調(diào)整蓄電池的放電電流，同時要控制好蓄電池室的溫度使其保持在22℃～25℃以內(nèi)。
2.2過度充電的影響
長期過充電狀態(tài)下，正極因析氧反應(yīng)，水被消耗，ｈ＋增加，從而導(dǎo)致正極四周酸度增加，板柵腐蝕加速，使板柵變薄加速電池的腐蝕，使電池容量降低；同時因水損耗加劇，將使蓄電池有干涸的危險，從而影響蓄電池壽命。
2.3過度放電的影響
蓄電池過度放電主要發(fā)生在交流電源停電后，蓄電池長時間為負(fù)載供電。當(dāng)蓄電池被過度放電到其電壓過低甚至為零時，會導(dǎo)致電池內(nèi)部有大量的硫酸鉛被吸附到蓄電池的陰極表面，在電池的陰極造成“硫酸鹽化”。硫酸鉛是一種盡緣體，它的形成必將對蓄電池的充、放電性能產(chǎn)生很大的負(fù)面影響，因此在陰極上形成的硫酸鹽越多，蓄電池的內(nèi)阻越大，電池的充、放電性能就越差，蓄電池的使用壽命就越短。
2.4小電放逐電條件的影響
在小電放逐電下形成的硫酸鉛顆粒的尺寸遠(yuǎn)比大電放逐電條件下的尺寸大，就是說在大電流條件下晶體形成的速度要比小電流條件下慢，晶體來不及生長就很快被氧化還原了，因而顆粒比較小，而在小電流條件下，較大的硫酸鉛晶體就不輕易被還原。如硫酸鉛晶體長期得不到清理，必然會影響蓄電池的容量和使用壽命。因此對蓄電池在實際放電電流下運行的容量應(yīng)有一個正確的計算。
2.5不均衡性充放電的影響
有關(guān)的研究結(jié)果表明：板柵不同部位合金成分與結(jié)構(gòu)的分布有所不同，因而會導(dǎo)致板柵電化學(xué)性能的不均衡性[2]，這種不均衡性又會使在浮充和充、放電狀態(tài)下的電壓產(chǎn)生差異，且會隨著充、放電的循環(huán)往復(fù)，使這種差異不斷增大，形成所謂的“落后電池（蓄電池失效）”。目前國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)要求，在一組電池中最大浮充電壓的差異應(yīng)≤50mv，而發(fā)達(dá)國家的標(biāo)準(zhǔn)是≤20mv，所以應(yīng)重視并減小浮充狀態(tài)下蓄電池運行電壓的差異。
2.6熱失控現(xiàn)象
由于德國陽光蓄電池采用貧液設(shè)計，電池中灌注的電解液都吸附在玻璃纖維板上，當(dāng)充電電流增大時，就需要通過安全閥來開釋氣體，因而造成了蓄電池失水、內(nèi)阻增大、容量衰減并在充、放電過程中產(chǎn)生大量的熱量，這些熱量如來不及擴散使溫度劇增，就會形成熱失控。熱失控產(chǎn)生的原因還有沒及時減小浮充電壓、安全閥不嚴(yán)或開閥壓過低等等，在熱失控嚴(yán)重的情況下假如放電，有可能使蓄電池瞬間電壓驟降和蓄電池殼體溫度上升至70℃～80℃，因此對熱失控的題目必須引起高度的重視。
2.7長期浮充電的影響
蓄電池在長期浮充電狀態(tài)下，只充電而不放電，勢必會造成蓄電池的陽極極板鈍化，使蓄電池內(nèi)阻增大，容量大幅下降，從而造成蓄電池使用壽命縮短。
3.進步閥控式鉛酸蓄電池使用壽命的措施
通過對上述影響閥控鉛酸蓄電池使用壽命的因素的分析，為了進步閥控鉛酸蓄電池的使用壽命，我們就必須做到：
3.1嚴(yán)把蓄電池的定貨質(zhì)量。在蓄電池選型和采購的過程中，要充分了解廠家的生產(chǎn)工藝、制造流程和質(zhì)量控制手段，以及技術(shù)特點等，必要時可要求在廠家進行首次容量實驗，以篩選差異較小的蓄電池。
公道選擇充電設(shè)備。由于開關(guān)電源較具有實時監(jiān)控和智能化治理功能，能使密封電池時刻工作在最佳狀態(tài)下，所以要選用高質(zhì)量的開關(guān)電源作為充電設(shè)備。高頻開關(guān)電源系統(tǒng)，要采用模塊化設(shè)計，當(dāng)出模塊現(xiàn)故障時，應(yīng)能夠立即退出運行，不影響其他模塊的正常運行，備用模塊應(yīng)能夠自動投進，保證蓄電池不因模塊故障而造成過放電。
3.2注重安裝質(zhì)量。安裝質(zhì)量包括儲存、安裝、容量實驗等多個方面，因此在運輸、儲存的過程中應(yīng)留意不要發(fā)生碰撞，在安裝過程中要留意匯接條與電池極樁之間的吻合，小心將不平的極樁整平。在緊固極樁時，用力既不能太大也不能太小。氣力太大會使極樁內(nèi)的銅套溢扣，太小又會造成匯流條與極樁接觸不良，因此安裝中最好采用廠家提供的有過力脫扣的扳手，或按照廠家提供的參考公斤力，使用相應(yīng)的公斤的扳手。安裝中還應(yīng)該留意要使蓄電池與直流屏之間各組蓄電池正極與正極、負(fù)極與負(fù)極的是非盡量一致，以在大電放逐電時保持電池組間的運行平衡。
在投進使用前一定要進行補充電。一般密封電池的安裝日期距出廠日期時間較長，密封電池經(jīng)過長期的自放電，容量必然大量損失，靠單純的浮充難以恢復(fù)其初始容量。此外，由于單體電池自放電大小的差異，致使電池的比重、端電壓等出現(xiàn)不均衡，投進使用前不進行補充，個別電池會進一步擴展成落后電池甚至出現(xiàn)反極現(xiàn)象。
3．3進步維護質(zhì)量
維護職員要在充分理解德國陽光蓄電池產(chǎn)品說明書所提出的各項要求的條件下從事維護工作，進步維護質(zhì)量。
3.3.1環(huán)境溫度對蓄電池的放電容量、壽命、自放電、內(nèi)阻等方面都有較大影響，固然開關(guān)電源有溫度補償功能，但其靈敏度和調(diào)整幅度究竟有限。因此,蓄電池室應(yīng)安裝空調(diào)設(shè)備并將溫度控制在22℃～25℃之間。這不僅可延長蓄電池的壽命，還能使蓄電池有最佳的容量。
3.3.2每月應(yīng)檢查一次充電設(shè)備運行參數(shù)是否在合格范圍之內(nèi)，有無故障告警信號。不論在任何情況下，蓄電池的浮充電壓不應(yīng)超過廠家給定的浮充值，并且要根據(jù)環(huán)境溫度變化，隨時利用電壓調(diào)節(jié)系數(shù)±3mv/℃來調(diào)整浮充電壓的數(shù)值。
3.3.3鑒于不均衡性對閥控鉛酸蓄電池的影響，應(yīng)采用浮充電壓的下限值進行浮充供電。
3.3.4在蓄電池不均衡性比較大、較深度地放電以后，以及在蓄電池運行一個季度時，應(yīng)采用均衡的方式對電池進行補充充電。在均衡充電時要留意環(huán)境溫度的變化，并隨環(huán)境溫度的升高而將均衡電壓設(shè)定的值降低。例如，如環(huán)境溫度升高1℃,那么均衡充電的電壓值就要降低3mv。
3.3.5嘗試用脈沖充電的方式對“落后電池”進行充電，促使蓄電池的活化和恢復(fù)。
3.3.6精心維護，在閥控式電池組投產(chǎn)運行前應(yīng)認(rèn)真記錄每只單體電池的電壓和內(nèi)阻數(shù)據(jù)，作為原始資料妥善保存，以后每運行半年，需將運行的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)進行比較，如發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)及時進行處理。
3.3.7每月應(yīng)測一次電池單體電壓及終端電壓。密封電池端電壓的丈量不能只在浮充狀態(tài)，還應(yīng)在放電狀態(tài)下進行。端電壓是反映密封電池工作狀況好十的一個重要參數(shù)。浮充狀態(tài)下進行電池端電壓丈量，由于外加電壓的存在，丈量出的電池端電壓易造成假象。即使有些電池反極或斷路也能丈量出正常數(shù)值（實際上是外加電壓在該電池兩端造成的電壓差），這極易在交流失電時造成變電所和發(fā)電廠事故。定期在放電狀態(tài)下進行電池端電壓丈量，這種情況就完全可以避免了。
3.3.8為保證電池有足夠的容量，每年要進行一次容量恢復(fù)試驗（即大充大放），讓電池內(nèi)的活化物質(zhì)活化，恢復(fù)電池的容量。其主要方法是將電池組脫離充電機，在電池組兩端加上可調(diào)負(fù)載，使電池組的放電電流為額定容量的0.1倍，每半小時記錄一次電池電壓，直到電池電壓下降到1.8v/只(對于2v/只的單體電池)或10.8v/只(對于12v/只的單體電池)后停止放電，并記錄時間。靜置2h后，再用同樣大小的電流對蓄電池進行恒流充電，使電池電壓上升到2.35v/只或14.1v/只，保持該電壓對電池進行8h的均衡充電后，將恒壓充電電壓改為2.25v/只或13.5v/只，進行浮充電。上述方法，可以放出蓄電池容量的80，由于考慮到安全運行，也可以放出蓄電池容量的30～50，這需要查對蓄電池的放電曲線進行。
3.3.9閥控鉛酸蓄電池運行到使用壽命的1/2時，需適當(dāng)增加測試的頻次，尤其是對單體12v的電池增加測試。假如電池內(nèi)阻忽然增加或丈量電壓有數(shù)值不穩(wěn)（特別是小數(shù)點后兩位），應(yīng)立即作為“落后電池”，進行活化處理。
3.3.10定期檢查一下外觀閥控鉛酸蓄電池的有無異常變形和發(fā)熱，仔細(xì)檢查安全閥的四周是否有被噴射的污點，以此確定安全閥是否擰緊或損壞。
3.3.11蓄電池因單只容量不夠需更換時，只能一次性全部更換，不能僅把性能指標(biāo)不夠的蓄電池單獨更換下來，否則會因蓄電池的內(nèi)阻不平衡而影響整組電池的發(fā)揮，縮短整組電池的使用壽命。
3.3.12不要單獨增加或減少電池組中幾個單體電池負(fù)荷，這將造成單體電池容量的不平衡和充電的不一致性，降低電池壽命。如在整組電池抽出一部分作其它電源，或充電不在一起，放電時疊加一起。
3.3.13采用技術(shù)手段加強監(jiān)視，如使用蓄電池在線監(jiān)測裝置，實時監(jiān)測蓄電池工作狀態(tài)。對無人值班變電所還應(yīng)當(dāng)將采集的信息送到監(jiān)控中心，出現(xiàn)異常情況及時報警，盡早處理。
