阀控式密封铅酸蓄电池1

阀控式密封铅酸蓄电池，是在电池槽内放置若干个负极板、隔板、正极板、隔板、负极板依次相接组成的极群，正、负极板与各自的汇流排连接后，再分别与正、负极柱和接线端子连接，在电池盖上防爆装置内置安全阀，电池盖与电池槽密封固定，其特点是改变现有构成正、负极板铅膏的组份，在正、负极板上套置等厚度垫片，在电池槽内的底部设有垫板。

蓄电池是将电能转换为化学能而储存起来，在用电时再将化学能转变为电能，是一种具有良好的可逆性、电压特性平稳、使用寿命长、适用范围广、供电方便、安全可靠的直流电源。

具有相对稳定的电压和较大的容量；蓄电池可与整流模块并联浮充供电，也可以作为市电中断时的备用电源，它不受市电突然中断影响，因此应用十分广泛。

如：交通运输、通讯、电力、铁路、矿山、港口、国防、计算机、科研等国民经济各个领域，是社会生产经营活动和人类生活中不可缺少的产品。

按我国有关标准规定主要蓄电池系列产品有：起动型、固定型、牵引型蓄电池，应用于汽车、拖拉机、柴油机船舶等起动和照明、通讯、发电厂、计算机系统作为保护、自动控制的备用电源、叉车、等动力电源。

蓄电池按极板结构可分为形成式、涂膏式和管式蓄电池。

按蓄电池盖和结构可分为开口式、排气式、防酸隔爆式和密封阀控式蓄电池。

按蓄电池维护方式可分为普通式、少维护式、免维护式蓄电池。

在使用阀控式密封铅酸蓄电池时需要注意它对周围环境和温度较为敏感，如电池长期在高温条件下运行，其使用寿命将会大大缩短。

一般机房温度应控制在25℃以下，适时进行维护可使电池使用寿命在10～15年。

对于容量、新旧、厂家、规格不同的蓄电池，由于其特性值不同，不能混合使用。

由于新电池在运输存放过程中自放电会损失部分能量，安装后不
宜马上运行，应在使用前进行必要的充电来恢复电池的能量。

对长期不使用的电池，每半年要进行一次充电。

免维护电池平时的工作量较小，主要的工作是为电池运行创造良好的环境及关注浮充电压变化。

产品质量的好坏是蓄电池较好运行的关键，与蓄电池生产过程中的各个环节，从制造铅粉到封装入库的每道工序相关连。

要对板栅的厚度、重量，铅膏的配方，隔板的透气性，安全阀的技术设计，电解液的灌装方式及电解液注入量的控制、合成方式，壳体材料及壳盖与极桩、壳盖与壳体间的密封等方面、各环节进行严格的把关。

安装质量包括储存、安装、容量实验等方面。

这些均会直接影响阀控式蓄电池运行和维护工作，因此在搬运储存的过程中应注意不要发生碰撞，在安装过程中要注意汇接条与电池极桩之间的配套，在紧固极桩时，所用的力量不能太大也不能太小。

太大会使极桩内的铜套溢扣，力量太小会造成汇流条与极桩接触不良，在安装中最好采用厂家提供的扭力扳手。

在安装中还需要注意使蓄电池与直流屏之间各组蓄电池正极与正极、负极与负极的长短尽量一致，以在大电流放电时保持电池组间的运行平衡；使电池组的正、负极汇流板与电池汇流条间的连接牢固可靠；安装后，千万不要忘记给电池补充充电。

维护质量是确保电池正常运行的一个重要方面。

维护质量较高，能使电池发挥最大的效能和延长使用寿命。

电力维护人员要在充分理解阀控式蓄电池产品说明书所提出的各项要求的前提下进行维护工作。

对阀控式蓄电池的维护工作需要在半年内，电池组还未放过电，应对电池组进行一次充放电维护操作。

放电是为了检查电池容量是否正常，一般采用10小时率放电，有条件的可用负载放电；从用户角度考虑，也可直接用负载进行放电，即断开市电用电池组供电，从安全角度考虑，放电深度控制在30～50%为宜，当然，
有条件可放电更深一些，容易暴露电池潜在的问题。

并每小时检测一次单体电池电压，通过计算放出电池容量，对照电压值，判断电池是否正常。

在相应放出容量下，其测出的单体电池电压值应等于或大于相应电压值，即电池容量为正常，反之电池容量不足。

电池组放电后，应立即转入充电，开始可控制电流，不大于0.2CA为宜（如200Ah电池，充电电流应不大于为0.2×200=40A）。

当电流变小时，可慢慢提高电池组充电电压，达到均充电压值，再充6小时，然后再调回浮充电压值。

根据治疗性充放电过程，从放电容量和电池电压值判断每只电池的“健康情况”，因为不同放电容量过程中每只电池的电压变化，就代表了该电池“健康”状况，如有不合格电池，应采取补救措施。

在条件允许的情况下，蓄电池室应安装空调设备并将温度控制在22℃～25℃之间。

这不仅可延长蓄电池的寿命，而且可使蓄电池有最佳的容量；不论在任何情况下，蓄电池的浮充电压不应超过厂家给定的浮充值，并且要根据环境温度变化，随时利用电压调节系数来调整浮充电压的数值；鉴于不均衡性对阀控式蓄电池的影响，应采用浮充电压的下限值进行浮充供电；在蓄电池不均衡性比较大或在较深度地放电以后，以及在蓄电池运行一个季度时，应采用均衡的方式对电池进行补充充电。

在均衡充电时要注意环境温度的变化，并随环境温度的升高而将均衡电压设定的值降低。

例如，如环境温度升高1℃,那么均衡充电的电压值就需降低3mV；在阀控式电池组投产运行前应认真记录每只单体电池的电压和内阻数据，作为原始资料妥善保存，待每运行半年后，需将运行的数据与原始数据进行比较，如发现异常情况应及时进行处理；阀控式蓄电池运行到使用寿命的1/2时，需适当增加测试的频次，尤其是对单体12V的电池增加测试。

如果电池内
阻突然增加或测量电压有数值不稳，总是在变的情况下应马上处理，条件允许情况下，对设备选用单体2V的阀控式蓄电池；定期检查阀控式蓄电池的安全阀，确定安全阀是否拧紧或损坏。

售量为10.5亿美元。

铅酸蓄电池在十五规划的目标是：以2625万KVAh 为基数，年均5%适度增长。

2005年产量达到3500万KVAh。

统计结果显示:全密封免维护铅酸蓄电池逐步取代传统的开口式铅酸
蓄电池将成为今后铅酸蓄电池行业的发展趋势。

1.2工作原理
阀控式密封铅酸蓄电池的工作原理，基本上沿袭于传统的铅酸蓄电池，它的正极活性物质是二氧化铅（PbO2），负极活性物质是海绵状铅（Pb），电解液是稀硫酸（H2SO4），其电极反应方程式如下：
正极：PbO2+H2SO4+2H++2e-←→PbSO4+2H2O
负极：Pb+H2SO4←→PbSO4+2H++2e-
整个电池反应方程式：
Pb+PbO2+2H2SO4←→2PbSO4+2H2O
普通的铅酸蓄电池在充电过程中，正极析出氧气，负极析出氢气：
正极：H2O→1/2O2+2H++2e-
负极：2H++2e-→H2
从上面反应式可看出，充电过程中存在水分解反应，当正极充电到70％时，开始析出氧气，负极充电到90％时开始析出氢气，由于氢、氧气的析出，如果反应产生的气体不能重新复合利用，电池就会失水干涸。

阀控式密封铅酸蓄电池在结构、材料上作了重要的改进，正极板栅采用铅钙锡铝四元合金或低锑多元合金，负极板栅采用铅钙锡铝四元合金，隔板采用超细玻璃纤维棉（AGM），并使用紧装配和贫液设计，在电池的
2.2干涸失效模式
2.2.1干涸失效
阀控式密封铅酸蓄电池一旦处于“富液”状态，会使隔板中O2的通道阻塞，气体复合效率低，电池内压力增大，一部分O2来不及复合就从电池内部溜出，导致失水。

特别是在安全阀性能不良情况下，失水更加严重，经过一段时间后，电池会失水而干涸。

2.2.2干涸失效原因
干涸失效是阀控式密封铅酸蓄电池所特有的，从电池中排出氢气、氧气、水蒸汽、酸雾，都是电池失水的方式和干涸的原因。

失水的原因有四：
⑴气体再化合的效率低；⑵从电池壳体中渗出水；⑶板栅腐蚀消耗水；
⑷自放电损失水。

干涸的原因如下：
（1）浮充电压过高：当浮充电压过高，气体析出量增加，气体再化合效率低，安全阀频繁开启，失水多。

（2）环境温度升高：环境温度升高，未及时调整浮充电压，同样产生失水过程。

2.3热失控失效模式
2.3.1热失控
由于充电电压和电流控制不当，在充电后期，会出现一种临界状态，即热失控。

此时，蓄电池的电流及温度发生积累性的相互增强作用，使电池槽壳变形“鼓肚子”。

2.3.2出现热失控的原因
(1)氧复合反应
2Pb+O2→2PbO+Q1Q1=219.2kJ/mol
PbO+H2SO4→PbSO4+H2O+Q2Q2=172.8kJ/mol
氧复合反应是放热反应，它将导致电池温度升高，电池内阻下降，如不及时下调浮充电压就会使浮充电流加大，引起析氧量加大，复合反应加剧。

如此反复积累，将会导致电池出现热失控。

(2)电池结构紧凑
电池采用了贫液式紧装配设计，隔板中必须保持10%的孔隙不准电解液进入，因而电池内部的导热性差，热容量小。

(3)环境温度升高
环境温度升高，则浮充电流相应增加，若不及时调整浮充电压，则会使电池温度迅速升高。

(4)负极不可逆硫酸盐化
当蓄电池经常处于充电不足或过放电，负极就会逐渐形成一种粗大坚
液、极柱漏液和电池槽盖密封不良造成漏液。

3.3.1电池槽盖漏液
电池槽盖密封一般采用环氧胶粘密封和热熔密封两种方法。

相对而言，热熔密封效果较好，方法是通过加热使电池槽盖塑料（ABS或PP）热熔后加压熔合在一起。

但是，一旦热熔层存在蜂窝状沙眼，在一定气压下，O2会带着酸雾沿沙眼通道产生漏液。

环氧胶粘接密封漏液较多，密封胶与壳体粘接是界面粘接，如果结合不好，容易脱落，出现缺胶孔或造成龟裂，产生漏液。

3.3.2安全阀漏液
造成安全阀漏液主要原因为：
⑴加酸量过多，电池处于富液状态，致使O2再化合的气体通道受阻，O2增多，内部压力增大，超过开启压力，安全阀开启，O2带着酸雾放出，酸雾在安全阀周围结成酸液。

⑵安全阀耐老化性差，安全阀的橡胶受O2和H2SO4腐蚀而老化，安全阀弹性下降，开启压力下降，甚至长期处于开启状态，造成酸雾，产生漏液。

3.3.3极柱端子漏液
浮充三个月后，宜进行均充过程，其单体电池2.35V，充6～8小时，然后调回到浮充电压值，再观察落后电池电压变化，相隔二周后再均充一次。

4．3温度补偿
虽然电池的工作温度范围很宽,可在-15℃～45℃范围内运行，但是电池运行最佳环境为25℃左右，如果环境温度变化较大，需用温度系数进行补偿（-3mV/℃），可参考下表调整充电电压值。

表2：不同环境温度的浮充电压值
建议电池与具有补偿功能的智能型开关电源配套使用,其中有如武汉洲际通信电源公司生产的DUM14智能高频开关电源系统。

5．结论
(1)在条件允许的情况下，蓄电池室应安装空调设备并将温度控制在20℃±5℃。

(2)不论在任何情况下，蓄电池的浮充电压不应超过厂家给定的浮充
值，并且要根据环境温度变化，随时利用电压调节系数-3mV/℃来调整浮充电压的数值。

(3)鉴于不均衡性对蓄电池组的影响，应采用浮充电压的下限值进行浮充供电。

(4)在蓄电池不均衡性比较大或在较深度地放电以后，以及在蓄电池运行一个季度时，应采用均衡的方式对电池进行补充充电。

摘要：文章介绍了阀控铅酸蓄电池的原理及其特点，提出了阀控密封铅酸蓄电池的储存、安装方法，分析了蓄电池的运行方式，指明了使用维护的项目及在使用中应注意的事项，对用户提高对阀控铅酸蓄电池性能特点的了解，正确使用蓄电池，提高蓄电池的使用寿命具有一定的借鉴作用。

关键词：阀控铅酸蓄电池；放电电流；放电终止电压；使用维护
由于阀控密封铅酸蓄电池体积小、质量轻、放电性能高、维护工作量小，因此近几年在电力系统、电信、铁路等部门被大量使用，逐渐取代了传统的固定式防酸隔爆式蓄电池及其他碱性蓄电池，与高频开关电源配套，成为电力系统变电站典型直流电源系统配置。

由于阀控铅酸蓄电池是密封的，不需要定期加补充液，所以早期生产厂家均以“免维护”来定义阀控密封铅酸蓄电池，给用户造成很大误解。

由于用户已形成了对阀控铅酸蓄电池“免维护”的概念，加上对其性能特点、使用要求了解不够深入，使很多用户放弃了原有的周期性检查、日常维护等例行工作，结果造成电池过充电、过放电，再加上早期磁饱和式等充电机运行不稳定，使蓄电池寿命大幅度缩短，严重时造成
蓄电池极板弯曲、变形，甚至报废，失去了蓄电池应有的作用，给用户
的安全生产构成重大威胁。

因此，正确理解“免维护”的含义，加强对阀控密封蓄电池的使用维护十分必要。

1基本工作原理
阀控式铅酸蓄电池同普通铅酸蓄电池化学原理上是一致的。

它是将电能转换为化学能储起来，需要时又将化学能转变为电能供给用电
设备的装置。

它的正极活性物质是二氧化铅（PbO
2
），负极活性物质是海
绵状金属铅（Pb），电解液是硫酸液（H
2SO
4
）。

其充电和放电过程是通
过电化学反应实现的。

反应方程为
阀控密封铅酸蓄电池在结构、材料上与传统防酸隔爆式蓄电池有所不同。

它的正、负极板采用特种合金浇铸成型，隔板采用超细玻璃纤维制成。

结构上采用紧装配、贫液设计工艺技术，蓄电池槽盖采用ABS 树脂注塑成型，蓄电池壳内采用单向安全排气阀，蓄电池充放电化学反应密封在畜电池壳内进行。

正常充电时，到充电后期，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，使负极板处于去极化状态或充电不足状态，从而达不到析氢电位，电池不析氢气，实现氧的循环，因而不失水，使电池成为免加水密封蓄电池。

充电过程中，如果蓄电池内部压力过高，单向安全排气阀胶帽将自动开启，当内压恢复正常后就自动关闭，防止外部气体进入，达到防酸、隔爆的效果。

2主要特点
由于阀控铅酸蓄电池对传统的防酸隔爆铅酸蓄电池作出了重要改进，使其具有体积小、自放电小，维护工作量少，对环境无腐蚀、污染等优良特性，因此它与传统的铅酸蓄电池相比有明显的优点：
（1）免维护。

变电站用GFM系列阀控铅酸蓄电池带荷电出厂，安装后即可投入使用，无需配制灌注电解液和长时间初充电。

高效率的气体内部再化合，密封反应效率可达90％以上，水损耗很少，在整个使用寿命周期无需加入和调整电液密度。

在正常使用条件下，不必担心电解液缺少而影响蓄电池寿命。

整流充电装置按阀控铅酸蓄电池出厂充电电压设定后无需值班人员进行操作，只需专业人员定期检测电池端电压和
放电容量即可。

（2）密封、安全可靠。

阀控铅酸蓄电池采用密封结构，正常使用时无酸液渗漏或酸雾溢出，采用安全阀及滤酸片，外遇明火不爆炸。

内部压力达到限定值时安全阀自动开启排气，低于限定值时安全阀自动关闭，不会因为过充电造成蓄电电池爆裂。

电池可立放，也可卧放使用。

（3）工程造价低，节省投资。

阀控铅酸蓄电池不污染设备和环境，可与微机继电保护等控制保护装置同室使用，不需专设蓄电池室，可采用多层次迭放，占地面积小，节约工程投资。

另外，由于采用特殊的铅基合金紧装配，避免了活性物质的脱落；采用合理的设计结构，使蓄电池有较长的使用寿命，2V系列可达10～12年，12V系列可达3～5年。

总之，阀控铅酸蓄电池以其优良的特性为电力、电信、金融信息等行业的现代化管理创造了有利的电源条件，又由于它可减少诸多日常维护工作，因此为电力系统变电站实现无人值守和微机集中监控提供有利条件。

3使用与维护
虽然阀控铅酸蓄电池的使用维护工作量不多，但是为了提高蓄电池供电的可靠性、安全性及蓄电池的使用寿命，对其采取正确的使用维护
还是必不可少的。

3.1蓄电池的储存
蓄电池生产完成后应尽量缩短储藏时间，否则将影响蓄电池的使用寿命和功能。

选择的储存条件应符合有关要求：①蓄电池应在干燥、通风、阴凉的环境条件下停放或储存，严禁受潮、雨淋。

②避免蓄电池受阳光直射或其他热源影响导致的过热危害。

③避免蓄电池存放中受到外力机械损坏或自身跌落。

由于温度对蓄电池自放电有影响，所以存放地点温度应尽可能低。

储存蓄电池的房间必须清洁，并且要适当维护。

蓄电池储存期间应按规定补充电，见表1。

表1蓄电池储存期间补充电规定
补充电规定
储存期限
无需补充电，直接使用
不超过2个月
以2.3V/单体，恒压充电48h
不超过6个月
以2.3V/单体，恒压充电96h
不超过12个月
以2.4V/单体，恒压充电120h
不超过24个月
蓄电池设备长期不用时，蓄电池应与充电设备和负载分开，最好取出单独保存。

对变电站来说，应考虑好设备的订货时间及最佳的存贮时间，以提高蓄电池的使用性能。

3.2蓄电池组的安装
（1）检查测量。

安装前，检查包装箱上的分组号是否相同，安装时应将分组号相同的电池连接在一起，不同容量、不同厂家的蓄电池严禁互连使用。

蓄电池组开箱后，首先应检查蓄电池有无物理性损坏，然后用三位半万用表测量每只蓄电池电压是否均衡，开路电压值是否满足出厂合格证要求。

对电压不满足要求的蓄电池做好标记。

然后检查电池安装架是否固定，有无倾斜现象，对电池架分层安装的还要检查每一层支撑强度是否满足要求，安放蓄电池后要保证相邻蓄电池间最少要有5mm 间隙，蓄电池极柱与金属构架要保持一定的安全距离。

准备好蓄电池间连接用绝缘导体，保证长度适中，接头规范。

对电压不符合要求的蓄电池初充电后进行复测，如仍不符合出厂电压值规定应及时向制造厂家要
求调换。

（2）现场安装。

操作安装人员要戴好绝缘手套，使用绝缘工具，以免电击和蓄电池短路。

搬运蓄电池时，应搬蓄电池底部，轻搬轻放，不可用手握住端子挪动电池，更不可用端子吊装电池。

极间连线时核对好蓄电池极性，防止反极性联接，紧固接线螺母时，用扭矩扳手进行紧固，扭矩为11～15N·m为宜，不可用力过大、过猛，防止损坏极柱。

安装完毕后，要测量蓄电池总开路电压应与各单只蓄电池开路电压之和相等，以验证极性联接的正确性。

然后，才可将蓄电池组与充电设备相连，蓄电池组的正极必须跟充电设备的正极相连。

蓄电池连线极柱应加硅酮基脂润滑，对裸露的蓄电池极柱可加装绝缘罩壳，防止蓄电池极间短路。

（3）系统调试与补充电。

蓄电池组与充电机联接正确后，对充电机进行调试，设定充电机输出电压、电流符合蓄电池技术要求，包括均衡充电电压、均衡充电电流和浮充电电压值等。

检测各级断路器、熔断器的额定电流和脱扣、熔断电流满足选择性要求，并正确投入。

为确保蓄电池的可靠使用，蓄电池投入运行时应处于完全充满电状态，因此安装完毕后蓄电池须经补充电后方可正常使用。

对蓄电池补充电的时间应根据蓄电池储存时间的长短来定（见表1）。

新蓄电池进行初次核定性充放电前需对蓄电池组进行24h的均衡充电和48h的浮充电，然后再进行放电－充电循环。

3.3蓄电池组的运行
蓄电池的运行方式有浮充方式、均充方式和充电-放电方式3种：
（1）浮充电方式。

充电装置既提供给直流母线负载电流，又提供给蓄电池组浮充电流，以维持蓄电池满充电状态。

不同类型的蓄电池其浮充电压值不同，在25℃环境温度下，一般按2.23V／单体计算。

充电设备的输出浮充电电压值必须保持在±1％的误差之内，纹波比例不大于2％。

当环境的平均温度高于25℃时，浮充电压值应减小；反之，则应增大。

在不同的环境温度下，浮充电压的校正系数可取±3mV／（℃·单体）-1。

对有温度补偿功能的浮充电设备，应对浮充电压值进行调整。

一般，装设于变电站继电保护室的蓄电池柜，应通过空调装置和柜内通风保持蓄电池的温度值。

A恒流限压充电，当蓄电池（2）均充方式。

均充方式首先以0.1C
10
电压达设定限压值时，再恒压限流充电，达到设定时间后自行停止。

此种方式一般在蓄电池放电后进行补充电时采用，也可通过充电设备定期
A，采用均充方式补充蓄电池自放电容量。

均恒充电电流一般定为0.1C
10
均恒充电电压为2.35V／单体，根据蓄电池的不同可按产品说明具体执行。

（3）充电—放电方式。

充电—放电方式即蓄电池充好电后直接带负荷运行，放电容量接近50%后再充电的方式。

循环使用的蓄电池一般
采用此种方式，电力系统很少采用此种方式，只是在考核蓄电池容量时
A放电，放电至允许终采用此种方式。

首先将蓄电池接入负荷，按0.1C
10
止电压时再按均充电方式恢复蓄电池容量。

（4）快速充电方式。

当蓄电池组因某种原因深度放电后，可通过快速充电方式补充蓄电池容量。

快速充电的电压可根据蓄电池的性能按均充电压值提高0.7V／单体，但应严格控制时间，一般不大于12h，然后转为浮充方式。

快速充电电流应小于0.5CA，并控制蓄电池的工作温度不得高于35℃。

（5）放电。

阀控铅酸蓄电池的放电容量随放电电流（放电率）的变化而变化。

放电电流小，蓄电池的放电容量就大；反之，蓄电池放电容量就小。

由于深度放电会直接影响蓄电池的使用寿命，因此运行中应避免发生蓄电池深度放电，并根据不同的放电电流确定放电终止电压，一般情况下可按表2执行，以保证蓄电池的放电终止电压。

当变电站充电装置因失去交流造成变电站蓄电池大电流放电时，变电站值班人员应设法控制直流系统负荷，避免蓄电池长时间、大电流放电。

另外，蓄电池放电容量与环境温度有着密切关系，温度低，放电容量就小；反之，温度高，放电容量就大，但过高的温度会严重损坏蓄电池使用寿命，蓄电池的最佳工作温度为20～25℃。

表2不同放电电流所对应的放电终止电压。