阀控式密封铅酸蓄电池  失水  寿命
     通信电源系统是电信领域中必不可少的一部分，而蓄电池是通信电源系统的重要组成，其正常工作是通信电源系统不间断供电的重要保证。近年来，蓄电池技术发展很快，在短短的十几年里，铅酸蓄电池从初的开口式蓄电池，经过了防酸隔爆管式极板蓄电池、消氢电池，发展为阀控式密封铅酸蓄电池(VRLA)。随着蓄电池技术的不断完善，其维护工作大大简化，但对维护技术水平的要求也相应提高了。阀控式密封铅酸蓄电池在我国推广使用的时间不长，如某电信局早使用VRLA电池是在1992年。当时维护人员都将VRLA称为“免维护”电池，这给阀控密封铅酸蓄电池的维护工作带来了一定的负面影响。实际上，使用VRLA电池不仅不能“免维护”，而且要加强观测，不断积累维护经验，充分发挥电池优势，尽量延长使用寿命。
1 阀控式密封铅酸蓄电池结构特点
    阀控式密封铅酸蓄电池是在富液式电池的基础上研发出来的，具有少维护、长寿命、不形成酸雾等特点，在电信、电力、交通等行业得到了广泛应用。VRLA电池有如下结构特点：
  (1)极板之间不再采用普通隔板，而是用超细玻璃纤维作为隔膜，电解液全部吸附在隔膜和极板中，电池内部不再有游离的电解液；
  (2)采用特殊结构设计，控制气体的产生。在正常使用时，电池内部不产生氢气 ，只产生少量氧气，且产生的氧气可在电池内部自行复合，由电解液吸收；
  (3)电池使用密封壳体结构，电解液不会泄漏，电池可以卧式安装，使用方便；
  (4)壳体上装有安全排气阀，当电池内部压力超过阈值时自动开启，保证安全工作。
2 阀控式密封铅酸蓄电池的使用
  VRLA电池所标注的使用寿命一般很长，如华达电池和美国的GNB电池为20年，日本的GS为15年等，其它大容量电池一般也称其寿命可达到10～20年，但实际使用时寿命仅为7～8年或更短。这不仅与产品质量有关，还与VRLA电池的实际使用情况有关，即VRLA电池的寿命受到内外两方面因素的影响。
2.1 影响VRLA电池寿命的外部因素
  影响VRLA电池寿命的外部因素主要有以下几个方面：
  (1)过充电。实践证明，过充电是影响电池寿命的主要原因。过充电会引起电池的正极析氧，极板深处生成的氧气从电极表面逸出，增大了壳体内压力，而在形成气泡过程中，以强力冲击PbO2，促使活性物质与板栅结合力变坏，甚至脱落，影响正负极板活性物质的使用寿命，使电池的容量下降；
  (2)过放电。VRLA电池同富液式电池一样，也要避免过放电，尤其要禁止深度放电。一旦发生过放电，电池极板表面会生成大颗粒PbSO4结晶，此结晶是难以恢复的。久之会造成极板硫酸化，大大降低极板活性物质的孔率，缩短了电池的使用寿命。
  (3)环境的影响。一般来说，每种电池在出厂时厂方都给出了一个相应的环境温度范围，在此温度范围内使用可以发挥出电池的效能。由于VRLA电池的结构特殊性，其电解液浓度较大，在低温、大电流密度下放电时，负极容易生成致密的PbSO4结晶层，减慢电极化学反应速度，影响放电。另一方面，如果电池工作环境温度过高，超过40℃正极析氧加速，加快了正极腐蚀速度。
  以上仅是一些外界因素对电池寿命的影响，而内部的变化才是电池缩短寿命的直接原因。
2.2 影响VRLA电池寿命的内部因素
  VRLA电池属少液式电池，其中的电解液量受到严格的限制，并且其电解液量在出厂前性加注，一旦减少便很难恢复。因此，当电解液中水分减少到一定程度 ，就会引起电池失效。一般情况下，电池隔膜中电解液饱和度应在大于95%状态正常工作。资料表明，如果有25%的板栅被腐蚀，电池隔膜的饱和度将由95%降至85%，从而使电池容量降低20%以上。按照现行工业标准，电池容量降低20%，便标志电池工作寿命已终结。这也只是一种理论上的分析。实际上，电池失水原因多种多样，一般来说有下列几种情况：
  (1)由于板栅腐蚀而失水；
  (2)氧复合反应不完全，不能使100%的氧复合成水，这些游离的氧气经过安全阀排出壳体外；
  (3)由于电池壳体内外压力不同而使水经过壳体材料向外渗透；
  (4)排气阀压力设计不当，经常动作而失水；
  (5)维护过程中发生过充电，电解液中水份被大量离解成气体，由安全阀排出体外而失水；
  (6)其他非正常失水，包括电池质量问题等。
  经计算，如果氧复合效率为99%，一个1000Ah的电池在正常浮充状态下一年将失水60g，即达到年失水量为0.6%。根据某个厂家提供的资料，由于板栅腐蚀而引起的年失水量约为0.77%。这两项相加时，将使年失水量达到1.37%。因此，如果失水10%将引起电池容量损失20%，这意味着蓄电池使用7年后将因失水而失效。
  VRLA电池的浮充电流受浮充电压的影响较GGF型敏感。如果GGF型电池的浮充电压由2.15V升至2.25V时，浮充电流增大一倍多，而对VRLA电池来说，当单体电池浮充电压接近2.3V时，其浮充电流比正常浮充电压2.25V时大约增加了2倍多。这意味着，如果电池长期工作在较高的浮充电压下，电池内部通过的电流增大，将会使电解液不断地被分解成气体，除一部分被内部复合吸收外，仍会有一些气体通过安全阀泄漏出去。长此以往，其引起失水的数量也是不容忽视的。
  浮充电流的大小还会受到环境温度的影响。当浮充电压一定时，外界环境温度越高，浮充电流越大。同时，温度升高，还会使电池内部气压升高，安全阀提前开启，气体外泄，使失水增加。
  电池失水一般表现在整组电池中少数一个或几个单体电池上。其主要原因为：当整组电池出厂时，每个电池单体不可能保持完全一致；同时，由于其自身固有的特点，每个VRLA电池浮充电压的分散性较大；虽然在浮充3至6个月后，各单只电池的端电压将趋于平衡，但仍有少数电池与整组不相一致；在浮充或充电过程中，其端电压相对升高，使内部过早产生气体，而对其他电池来说又使两端的电压降低，从而使这一单体电池过早“寿终正寝”。
  某市话局原使用的1050Ah电池，其中有一只过早失效 ，正是由这种情况引起的。另有一台UPS，因其中一只电池失效而不得不停止工作。经解剖这只电池，发现也是因失水而失效。是不是因失水而失效的电池就完全报废了呢?上述所说的UPS电池是12V10Ah电池。笔者将其安全阀打开，发现隔膜和极板间电解液已干，就均匀向每一格子里注蒸馏水，当液沫刚好浸过隔膜和极板时停止，然后用恒流充电法以0.05C10对其充电。当充到10小时后，再用恒压法以每只2.35V的电压充20小时。停充后静置2～6小时，这时电池内部电解液已全部被吸收。后，盖好安全阀。经这样的处理后，对它进行放电容量试验，发现其容量仍可达到80%以上。可见，因失水而失去容量的电池仍有再利用的价值。
3 对VRLA电池维护的建议
  下面对VRLA电池的维护提几点建议。
  (1)由于VRLA电池的特殊结构，其电解液密度大，内阻相对较高，因此其浮充电压要较富液式电池高一些。一般来说，常温下GGF电池采用2.15V浮充电压，而VRLA电池的浮充电压应为2.23V。
  (2)保持蓄电池室内的环境温度不能过高。按厂方提供的资料，VRLA电池的浮充电压应根据温度不同进行温度补偿。
  (3)由于整组电池的各个单体的不平衡会使电池过早失效。因此，应定期检查每只单体电池的端电压，发现有电压超高或超低的单体电池，及时分析原因，找出合理的解决办法。一般来说，浮充运行时，各个单体电池电压应不低于2.18V。如低于此值，则要进行均衡充电。
   (4)进行均衡充电时，注意均充电压不能过高，通常采用每只2.30V，不要超过2.35V。

标准系列　设计寿命F P型号-5年LFP型号-10年CFP型号-18   长寿命达12年  OPZV/OPZS系列达20年以上

4．安装使用

(1)使用前请检查蓄电池的外观

(2)蓄电池的安装必须由人士来进行。

(3)电池不可在密闭或者高温的环境下使用（建议循环使用温度为-5～35℃.)

(4)安装搬运电池时应均匀受力，受力处应为蓄电池的壳部分，避免损伤极柱。

(5)电池在多只并联使用时，请按电池标识“+”、“－”极性依次排列，电池之间的距离不能小于－15mm。

(6)在电池连接过程中，请戴好防护手套，使用扭矩扳手等金属工具时，请将金属工具进行绝缘包装，避免将金属工具同时接触到电池正、负端子.

(7)若需要电池并联使用，一般不要超过三组（只）并联.

(8)和外接设备连接之前，使设备处于断开状态，然后再将蓄电池（组）的正极连接设备的正极，蓄电池（组）的负极连接设备的负极端，并紧固好连接线。

5．注意事项

(1)非人士不得打开蓄电池，以免危险，如不慎电池壳破裂，接触到硫酸，请用大量清水冲洗，必要时请就医。

(2)使用多个电池时，要注意电池间的连线正确无误，注意不要短路。

(3)使用过程中应避免强烈震动或机械损伤

(4)使用上、下带有通气孔的电池容器以便散热。

(5)请不要让雨水淋到蓄电池，或者将电池浸入水中。

(6)电池的清扫请用尽量拧干的湿抹布进行，请不要使用干布或掸子等，请勿使用化学清洗剂清洗电池。

(7)请勿在同箱中混用容量不同，新旧不同，厂家不同的电池。

2.2充电

2.2.1充电方法
　　充电方法，对电池来讲很重要，不正确的充电方法会对电池过充或欠充，影响电池的性能和寿命。
　　常用的充电方法有以下两种。
　　A、恒压限流充电，
　　B、恒流充电

　　恒压限流充电：
　　对阀控铅酸电池，该充电方法是阀控铅酸蓄电池的充电方法。控制的充电电压与环境温度和电池的使用方式有关。
　　备用电池充电：2.23 ~2.30/单格，在25℃时，
　　循环用电池充电：2.40~2.50/单格，在25℃时。

　　注：开始充电电流一般定为不大于0.3C_A，

　　图5、6为电池充电曲线图，由图可以看出，在25℃下当电池的充电电压为2.30V/单格时，电池充满电时，充电电流下降为0.5~4mA/AH，保持不变。
　　当电池充电为2.4V/单格时，电池充满电时，充电电流下降为3~10MA/AH，保持不变。

　　恒电流充电：
　　使用该方法对电池充电时，注意电池充满电时必须立即切断充电电源，否则会造成电池过充电，而损害电池性能和寿命，采用恒电流充电时，充电电流一般不大于0.1CA，当充电电量达到上电池放电量的1.07~1.15倍时，即对电池充足电。

2.2.2温度对电池充电电压的影响：
　　由于化学反应随温度的升高而加速，随温度的降低而变慢。
　　为了防止对电池过充或 欠充，当电池环境温度不在15℃~35℃时，则需对电池充电电压进行调整。
　　调整方法为：
　　 以25℃为基准，电压调整系数为：±3MV/℃ 单格l（备用电池）； ±4MV/℃单格l（循环用电池），
　　 例如：某UPS采用8只12V65AH做备用电池，夏天时电池机房温度为40℃， 则充电电压由8×6×2.30=110.40应降为：
　　8*6*[2.30-3(40-25)/1000]=108.24V
　　冬天时电池机房温度降为10℃，则充电电压应由110.40V提高为:
　　8*6*[2.30＋3(25-10)/1000]=112.56V 　（图七）为电池充电电压和温度关系曲线图。

2.2.3充电时间：
　　 对备用的电池来讲，当电池供电后，对电池重新充电所需要的时间，一般不少于24H。对循环用电池来讲，如果知道上的放电量及初始充电电流，可以按如下公式计算出环境温度为25℃需要的充电时间。
　　A、当放电电流大于0.25CA时，
　　Tch = Cdis/I + 3~5
　　B、当放电电流小于0.25CA时，
　　Tch = Cdis/I + 6~10
　　注： Tch 电池充满电所需的充电时间（H）
　　　　Cdis 电池上放电的电量（AH）
　　　　I 初始充电电流（A）