第4章+阀控式密封铅酸蓄电池
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+24V开关电源在25℃条件下，输出的浮充电压应为 +26.8V，当电池的温度变化时，浮充电压值应按 -36mV/℃进行修正：若温度为30℃，则应+26.6V， 若温度为10℃，则应为+27.3V。这样可使电池性能达 到最佳。
蓄电池组的浮充电压及温度补偿电压值，均在开关电源 的监控器（又称监控模块或控制器）上设置。
电化学反应方程：
放电
PbO2+2H2SO4+Pb PbSO4+2H2O+PbSO4
充电
正极
电解液 负极
正极
水
负极
通信电源（第2版） 漆逢吉 主编
10
阀控电池的氧循环
普通铅酸蓄电池在充电后期，由于正、负极板的活性 物质大部分已经恢复，充电电流会起分解水的作用， 使正极析出氧气，负极析出氢气。
胶体电池采用富液式非紧密装配结构。
胶体电池具有内阻大、深放电恢复特性较好、较高温度 下的使用寿命较长等特点。
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7
电池槽
电池槽由槽壳和槽盖组成，用于盛装正负极板 组、电解液及附件等。
电池槽材料应绝缘、阻燃、不渗漏、不变形。 槽壳与槽盖必须密封，以杜绝电解液或气体的 泄漏。
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13
4.2 全浮充工作方式
蓄电池的运行有充放电循环和浮充两种工作方式。 通信局（站）现在都采用全浮充工作方式，即整
流器与蓄电池组并联向负载（通信设备等）供电， 正常情况下蓄电池组始终同整流器和负载并联， 充电时也不脱离负载。
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14
蓄电池组停止放电后，其端电压会反弹，48V电池组上升约5V左右。
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蓄电池的放电终止电压
放电终止电压，是蓄电池以一定的放电率放电至能再反 复充放电正常使用的最低电压。
固定型阀控式密封铅酸蓄电池（2V电池）当放电电流为
0.1C10（A）～0.3C10（A）时，放电终止电压为1.8V 。
为使蓄电池组中所有单体电池的电压等达到均匀一致的 充电，称为均衡充电（简称均充）。
对蓄电池进行均衡充电的电压，称为均衡充电电压，简 称均充电压。
蓄电池组遇有下列情况之一时，应以恒压限流方式进行 均衡充电： 浮充电压有两只以上低于2.18V/只； 搁置不用时间超过3个月； 全浮充运行达6个月（或3个月）； 放电深度超过额定容量的20%。
为了避免蓄电池遭受损害，阀控式密封铅酸蓄电池的充电
电流必须限制在不超过0.25C10（A），通常限制在 0.2C10（A）以下（C10为蓄电池的额定容量）。蓄电池放
电失去的电量应及时得到补充，因此充电电流也不能太小。
充电限流值一般取0.1C10（A）为宜。
蓄电池的充电限流值等，预先在开关电源的监控器上设定。 恒压限流充电实质是先恒流充电后恒压充电，二者结合。
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18
浮充电压举例
例如某品牌阀控式密封铅酸蓄电池，规定单体浮充电压 为2.23±0.02V(25℃)，温度补偿系数为 -3mV/℃。
-48V开关电源在25℃条件下，输出的浮充电压应为 -53.5V，当电池的温度变化时，浮充电压的绝对值应 按 -72mV/℃进行修正：若温度为30℃，则应为 -53.1V，若温度为10℃，则应为-54.6V；
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4.1.3 阀控式密封铅酸蓄电池的工作原理
蓄电池的电动势E 等于蓄电池的开路电压。单体铅酸蓄 电池E 的标称值为2V ，出厂时单体电池开路电压一般为
2.11V~2.18V 。 电势与电解液密度有关，密度大电势会有所升高。
一组电池内，各电池间的开路电压，最高与最低差值应 不大于20mV（2V电池）、 100mV（12V电池）。
阀控式密封铅酸蓄电池负极板活性物质的总量比正极 板多15%左右，电池充电至正极板已经充足时，负极 板尚未充电到额定容量的90%，同时负极板采用提高 析氢过电位的板栅材料（如铅钙合金），因此在正常 情况下，电池内只有正极产生少量氧气，负极不会产 生难以复合的氢气；正极在充电后期产生的氧气扩散 到负极绒状铅的表面，与其化合(变成氧化铅PbO)， 经化学反应最终复合为水，称为氧循环。
开路电压：各电池最高与最低差值应不大于 20mV（2V电池）、50mV（6V电池）和 100mV（12V电池）。
浮充电压：进入浮充状态24小时后，各蓄电池之 间的端电压差应不大于90mV（2V电池）、 240mV（6V电池）和480mV（12V电池）。
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4.2.2 均充电压
全浮充电路原理图
-48V全浮充系统
+24V全浮充系统
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4.2.1 浮充电压
浮充电压是指为补充自放电，使蓄电池保持完全充电状 态的连续小电流充电的电压。浮充供电的整流器，平时 输出浮充电压，并应在自动稳压状态工作，现在高频开 关整流器的稳压精度均应达到≤±0.6%。
电池和胶体电池。 正常工作时无氢氧气体逸出，因此不需要补充水，蓄电
池可以密封。
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5
贫液式电池
贫液式电池用超细玻璃纤维（AGM）作正、负极板间 的隔板（隔膜），它有93%以上的孔隙率，用以实现 以下功能：防止正负极板短路，吸收电解液，让导电 离子畅通，阻挡杂质离子扩散，由10%左右的孔隙为 正极析出的氧气扩散到负极进行复合提供通道。采用 紧密装配工艺，隔板紧压极板表面，可防止极板活性 物质脱落。由于电解液全部吸附在超细玻璃纤维隔板 和极板中，因此电池内没有流动的电解液。
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4.1.2 阀控式密封铅酸蓄电池(VRLAB)的结构
阀控式密封铅酸蓄电池由电池槽、正负极板组、电解液、 隔板、安全阀、引出端子等部分组成 。
正负极板组： 正极板上的活性物质是
二氧化铅（PbO2）， 负极板上的活性物质是绒状铅（Pb）。 电解液为稀硫酸（H2SO4），按其状态不同分为贫液式
近年来出现的阀控式密封铅布蓄电池，进一步减轻了重 量。这种蓄电池的正、负极板用复合铅丝网布板栅涂膏 制成（所谓复合铅丝网布板栅，就是用玻璃纤维同轴铅 丝编织成的极板骨架）；在“电池型号”的末尾多一个 汉语拼音字母B。
*合格的阀控式密封铅酸蓄电池，静置28天后容量保存率不低于 96%，静置90天后容量保存率不低于80%。
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恒压限流充电过程
“转换电流”值可设置为每安时10mA，即0.01C10（A）； “保持时间”通常可在1~180分钟范围内设置，例如设为10分钟 。
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4.3 蓄电池的放电特性
电量充足、性能良好的48V阀控式密封铅酸蓄电池组在25℃条件下以10小 时率电流放电时，其端电压的变化情况大致是：放电大约半小时端电压降 至49V左右；放电1小时端电压降至约48V；端电压下降速度很慢、基本 保持48V的时间大约7到8小时；此后端电压下降速度比较快，降至43.2V 时达到放电终止电压，应立即切断放电回路，停止放电。
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实现浮充电压自动温度补偿的条件
实现浮充电压的自动温度补偿，除了开关电源 设备要具有此项性能外，还必须将测量蓄电池 温度的温度传感器信号接入开关电源设备的相 应接口。
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对蓄电池组中电池电压均匀性的要求
YD/T 799—2002《通信用阀控式密封铅酸蓄 电池》中规定：
槽盖上设有单向安全阀，用于泄放高压盈余气 体，避免电池槽发生炸裂。
正、负极柱也设在槽盖上。
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8
安全阀
VRLA电池正常使用时保持气密和液密状态。 当内部气压超过预定值时，安全阀自动开启， 释放气体；当内部气压降低后，安全阀自动关 闭使电池密封。
YD/T799—2002《通信用阀控式密封铅酸蓄 电池》5.13规定：安全阀的开阀压应是 10~35kPa，闭阀压应是3~15kPa 。
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防止对浮充电压允许范围的误解
YD/T799—2002中规定：“蓄电池浮充电单 体电压为2.20~2.27V（25℃）”。需要注意， 这是指不同厂家生产的阀控式密封铅酸蓄电池 允许进网的浮充电压范围，而不是一个蓄电池 成品的浮充电压允许变化范围。
对于一种具体产品，阀控式密封铅酸蓄电池的 浮充电压在25℃条件下是个确定值。
贫液式电池具有自放电小、充电效率高、内阻小、气 体复合率高等特点，是阀控式密封铅酸蓄电池的主流 产品。
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6
胶体电池
胶体电池采用触变性二氧化硅凝胶（GEL）吸收电解液。 胶体在凝固期间收缩形成微裂纹，裂纹宽与AGM的孔 径在一个数量级，可为氧气复合提供通道。在电池使用 初期，电解液胶体不能形成大量微裂纹，氧的复合效率 较低，因此安全阀频繁开启，有气体逸出。随着电池的 不断使用，微裂纹增加，氧的复合率达到正常状态。胶 体电池的隔板是这种电池的专用PVC隔板。
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22
均充电压（续）
均充单体电压为2.30~2.35V（25℃），按厂家要求执 行，并进行温度补偿。均充6~12小时，时间不宜太长。
例：厂家规定均充单体电压为2.35V（25℃），在25℃ 条件下，-48V开关电源输出的均充电压应为-56.4V， +24V开关电源输出的均充电压应为+28.2V。
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4.1.4 阀控式密封铅酸蓄电池的特点
阀控式密封铅酸蓄电池与防酸隔爆铅酸蓄电池相比，主 要有以下特点：重量轻，体积小，能量体积比高；无酸 雾逸出，不需要单独设立电池室，可与主机同室放置； 无需添加纯水，维护工作量小；自放电小*；要求浮充 电压较高，并且对浮充电压值要求严格。
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蓄电池的端电压
蓄电池放电时，端电压：
U=E-Ir
蓄电池充电时，端电压：
U=E+Ir 充时电U>E，放电时U<E。
·由于硫酸铅的导电性能比较差，因此放电后蓄电池的内阻r 增加。
·放电时，电解液密度减小，E 值也相应地有所降低；充电时，电解 液密度增大，E 值相应地有所升高 。
第4章 阀控式密封铅酸蓄 电池
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1
阀控式密封铅酸蓄电池组举例1
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2
阀控式密封铅酸蓄电池组举例2
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4.1 阀控式密封铅酸蓄电池的型号命名及工作原理 4.1.1 通信用阀控式密封铅酸蓄电池的型号命名
• 例1：GFM—1000为额定电压2V、额定容量1000Ah的固定型（G） 阀控式（F）密封（M） 蓄电池。 • 例2：6—FM—65为内有6只单体电池、额定电压12V、额定容量 65Ah的阀控式（F）密封（M） 蓄电池。属于移动型蓄电池。
蓄电池组的均充电压值在开关电源的监控器上设置。 厂家指出无须均充的电池，均充电压可设为与浮充电压
一致（或高0.1V），均充周期可设为最长（如999天）。
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23
4.2.3 恒压限流充电
蓄电池放电后，应及时充电。通信局（站）现在广泛采用 的充电方法是恒压限流充电：整流器以稳压限流方式运行， 蓄电池组不脱离负载，进行在线充电，其“恒压”值一般 为均充电压。
16
浮充电压不当的危害
浮充电压偏低 ：
蓄电池充电不足，放电容量减少，并容易导致极板硫酸 盐化，会缩短蓄电池寿命。
浮充电压偏高：
蓄电池过充电，将加剧正极板的腐蚀，并可能使蓄电池 排气频繁、失水、温度高，甚至造成蓄电池热失控，也 会缩短蓄电池寿命。
热失控是电池的浮充电流与电池温度发生积累性相互增强而使电池温 度急剧升高的现象，轻则使电池槽变形鼓胀，重则导致电池失效。
自放电，是由于电池内杂质的存在，使正极板和负极板 活性物质逐渐被消耗而造成电池容量减小的现象。
阀控式密封铅酸蓄电池必须严格按照蓄电池厂家的规定 来确定浮充电压值。
温度变化时，阀控式密封铅酸蓄电池单体浮充电压应按 温度补偿系数（-3～-3.6）mV/℃进行修正（补偿）。
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蓄电池组的浮充电压及温度补偿电压值，均在开关电源 的监控器（又称监控模块或控制器）上设置。
电化学反应方程：
放电
PbO2+2H2SO4+Pb PbSO4+2H2O+PbSO4
充电
正极
电解液 负极
正极
水
负极
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阀控电池的氧循环
普通铅酸蓄电池在充电后期，由于正、负极板的活性 物质大部分已经恢复，充电电流会起分解水的作用， 使正极析出氧气，负极析出氢气。
胶体电池采用富液式非紧密装配结构。
胶体电池具有内阻大、深放电恢复特性较好、较高温度 下的使用寿命较长等特点。
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电池槽
电池槽由槽壳和槽盖组成，用于盛装正负极板 组、电解液及附件等。
电池槽材料应绝缘、阻燃、不渗漏、不变形。 槽壳与槽盖必须密封，以杜绝电解液或气体的 泄漏。
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4.2 全浮充工作方式
蓄电池的运行有充放电循环和浮充两种工作方式。 通信局（站）现在都采用全浮充工作方式，即整
流器与蓄电池组并联向负载（通信设备等）供电， 正常情况下蓄电池组始终同整流器和负载并联， 充电时也不脱离负载。
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蓄电池组停止放电后，其端电压会反弹，48V电池组上升约5V左右。
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蓄电池的放电终止电压
放电终止电压，是蓄电池以一定的放电率放电至能再反 复充放电正常使用的最低电压。
固定型阀控式密封铅酸蓄电池（2V电池）当放电电流为
0.1C10（A）～0.3C10（A）时，放电终止电压为1.8V 。
为使蓄电池组中所有单体电池的电压等达到均匀一致的 充电，称为均衡充电（简称均充）。
对蓄电池进行均衡充电的电压，称为均衡充电电压，简 称均充电压。
蓄电池组遇有下列情况之一时，应以恒压限流方式进行 均衡充电： 浮充电压有两只以上低于2.18V/只； 搁置不用时间超过3个月； 全浮充运行达6个月（或3个月）； 放电深度超过额定容量的20%。
为了避免蓄电池遭受损害，阀控式密封铅酸蓄电池的充电
电流必须限制在不超过0.25C10（A），通常限制在 0.2C10（A）以下（C10为蓄电池的额定容量）。蓄电池放
电失去的电量应及时得到补充，因此充电电流也不能太小。
充电限流值一般取0.1C10（A）为宜。
蓄电池的充电限流值等，预先在开关电源的监控器上设定。 恒压限流充电实质是先恒流充电后恒压充电，二者结合。
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浮充电压举例
例如某品牌阀控式密封铅酸蓄电池，规定单体浮充电压 为2.23±0.02V(25℃)，温度补偿系数为 -3mV/℃。
-48V开关电源在25℃条件下，输出的浮充电压应为 -53.5V，当电池的温度变化时，浮充电压的绝对值应 按 -72mV/℃进行修正：若温度为30℃，则应为 -53.1V，若温度为10℃，则应为-54.6V；
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4.1.3 阀控式密封铅酸蓄电池的工作原理
蓄电池的电动势E 等于蓄电池的开路电压。单体铅酸蓄 电池E 的标称值为2V ，出厂时单体电池开路电压一般为
2.11V~2.18V 。 电势与电解液密度有关，密度大电势会有所升高。
一组电池内，各电池间的开路电压，最高与最低差值应 不大于20mV（2V电池）、 100mV（12V电池）。
阀控式密封铅酸蓄电池负极板活性物质的总量比正极 板多15%左右，电池充电至正极板已经充足时，负极 板尚未充电到额定容量的90%，同时负极板采用提高 析氢过电位的板栅材料（如铅钙合金），因此在正常 情况下，电池内只有正极产生少量氧气，负极不会产 生难以复合的氢气；正极在充电后期产生的氧气扩散 到负极绒状铅的表面，与其化合(变成氧化铅PbO)， 经化学反应最终复合为水，称为氧循环。
开路电压：各电池最高与最低差值应不大于 20mV（2V电池）、50mV（6V电池）和 100mV（12V电池）。
浮充电压：进入浮充状态24小时后，各蓄电池之 间的端电压差应不大于90mV（2V电池）、 240mV（6V电池）和480mV（12V电池）。
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4.2.2 均充电压
全浮充电路原理图
-48V全浮充系统
+24V全浮充系统
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4.2.1 浮充电压
浮充电压是指为补充自放电，使蓄电池保持完全充电状 态的连续小电流充电的电压。浮充供电的整流器，平时 输出浮充电压，并应在自动稳压状态工作，现在高频开 关整流器的稳压精度均应达到≤±0.6%。
电池和胶体电池。 正常工作时无氢氧气体逸出，因此不需要补充水，蓄电
池可以密封。
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贫液式电池
贫液式电池用超细玻璃纤维（AGM）作正、负极板间 的隔板（隔膜），它有93%以上的孔隙率，用以实现 以下功能：防止正负极板短路，吸收电解液，让导电 离子畅通，阻挡杂质离子扩散，由10%左右的孔隙为 正极析出的氧气扩散到负极进行复合提供通道。采用 紧密装配工艺，隔板紧压极板表面，可防止极板活性 物质脱落。由于电解液全部吸附在超细玻璃纤维隔板 和极板中，因此电池内没有流动的电解液。
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4.1.2 阀控式密封铅酸蓄电池(VRLAB)的结构
阀控式密封铅酸蓄电池由电池槽、正负极板组、电解液、 隔板、安全阀、引出端子等部分组成 。
正负极板组： 正极板上的活性物质是
二氧化铅（PbO2）， 负极板上的活性物质是绒状铅（Pb）。 电解液为稀硫酸（H2SO4），按其状态不同分为贫液式
近年来出现的阀控式密封铅布蓄电池，进一步减轻了重 量。这种蓄电池的正、负极板用复合铅丝网布板栅涂膏 制成（所谓复合铅丝网布板栅，就是用玻璃纤维同轴铅 丝编织成的极板骨架）；在“电池型号”的末尾多一个 汉语拼音字母B。
*合格的阀控式密封铅酸蓄电池，静置28天后容量保存率不低于 96%，静置90天后容量保存率不低于80%。
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恒压限流充电过程
“转换电流”值可设置为每安时10mA，即0.01C10（A）； “保持时间”通常可在1~180分钟范围内设置，例如设为10分钟 。
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4.3 蓄电池的放电特性
电量充足、性能良好的48V阀控式密封铅酸蓄电池组在25℃条件下以10小 时率电流放电时，其端电压的变化情况大致是：放电大约半小时端电压降 至49V左右；放电1小时端电压降至约48V；端电压下降速度很慢、基本 保持48V的时间大约7到8小时；此后端电压下降速度比较快，降至43.2V 时达到放电终止电压，应立即切断放电回路，停止放电。
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实现浮充电压自动温度补偿的条件
实现浮充电压的自动温度补偿，除了开关电源 设备要具有此项性能外，还必须将测量蓄电池 温度的温度传感器信号接入开关电源设备的相 应接口。
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对蓄电池组中电池电压均匀性的要求
YD/T 799—2002《通信用阀控式密封铅酸蓄 电池》中规定：
槽盖上设有单向安全阀，用于泄放高压盈余气 体，避免电池槽发生炸裂。
正、负极柱也设在槽盖上。
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安全阀
VRLA电池正常使用时保持气密和液密状态。 当内部气压超过预定值时，安全阀自动开启， 释放气体；当内部气压降低后，安全阀自动关 闭使电池密封。
YD/T799—2002《通信用阀控式密封铅酸蓄 电池》5.13规定：安全阀的开阀压应是 10~35kPa，闭阀压应是3~15kPa 。
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防止对浮充电压允许范围的误解
YD/T799—2002中规定：“蓄电池浮充电单 体电压为2.20~2.27V（25℃）”。需要注意， 这是指不同厂家生产的阀控式密封铅酸蓄电池 允许进网的浮充电压范围，而不是一个蓄电池 成品的浮充电压允许变化范围。
对于一种具体产品，阀控式密封铅酸蓄电池的 浮充电压在25℃条件下是个确定值。
贫液式电池具有自放电小、充电效率高、内阻小、气 体复合率高等特点，是阀控式密封铅酸蓄电池的主流 产品。
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胶体电池
胶体电池采用触变性二氧化硅凝胶（GEL）吸收电解液。 胶体在凝固期间收缩形成微裂纹，裂纹宽与AGM的孔 径在一个数量级，可为氧气复合提供通道。在电池使用 初期，电解液胶体不能形成大量微裂纹，氧的复合效率 较低，因此安全阀频繁开启，有气体逸出。随着电池的 不断使用，微裂纹增加，氧的复合率达到正常状态。胶 体电池的隔板是这种电池的专用PVC隔板。
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均充电压（续）
均充单体电压为2.30~2.35V（25℃），按厂家要求执 行，并进行温度补偿。均充6~12小时，时间不宜太长。
例：厂家规定均充单体电压为2.35V（25℃），在25℃ 条件下，-48V开关电源输出的均充电压应为-56.4V， +24V开关电源输出的均充电压应为+28.2V。
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4.1.4 阀控式密封铅酸蓄电池的特点
阀控式密封铅酸蓄电池与防酸隔爆铅酸蓄电池相比，主 要有以下特点：重量轻，体积小，能量体积比高；无酸 雾逸出，不需要单独设立电池室，可与主机同室放置； 无需添加纯水，维护工作量小；自放电小*；要求浮充 电压较高，并且对浮充电压值要求严格。
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蓄电池的端电压
蓄电池放电时，端电压：
U=E-Ir
蓄电池充电时，端电压：
U=E+Ir 充时电U>E，放电时U<E。
·由于硫酸铅的导电性能比较差，因此放电后蓄电池的内阻r 增加。
·放电时，电解液密度减小，E 值也相应地有所降低；充电时，电解 液密度增大，E 值相应地有所升高 。
第4章 阀控式密封铅酸蓄 电池
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1
阀控式密封铅酸蓄电池组举例1
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2
阀控式密封铅酸蓄电池组举例2
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3
4.1 阀控式密封铅酸蓄电池的型号命名及工作原理 4.1.1 通信用阀控式密封铅酸蓄电池的型号命名
• 例1：GFM—1000为额定电压2V、额定容量1000Ah的固定型（G） 阀控式（F）密封（M） 蓄电池。 • 例2：6—FM—65为内有6只单体电池、额定电压12V、额定容量 65Ah的阀控式（F）密封（M） 蓄电池。属于移动型蓄电池。
蓄电池组的均充电压值在开关电源的监控器上设置。 厂家指出无须均充的电池，均充电压可设为与浮充电压
一致（或高0.1V），均充周期可设为最长（如999天）。
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4.2.3 恒压限流充电
蓄电池放电后，应及时充电。通信局（站）现在广泛采用 的充电方法是恒压限流充电：整流器以稳压限流方式运行， 蓄电池组不脱离负载，进行在线充电，其“恒压”值一般 为均充电压。
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浮充电压不当的危害
浮充电压偏低 ：
蓄电池充电不足，放电容量减少，并容易导致极板硫酸 盐化，会缩短蓄电池寿命。
浮充电压偏高：
蓄电池过充电，将加剧正极板的腐蚀，并可能使蓄电池 排气频繁、失水、温度高，甚至造成蓄电池热失控，也 会缩短蓄电池寿命。
热失控是电池的浮充电流与电池温度发生积累性相互增强而使电池温 度急剧升高的现象，轻则使电池槽变形鼓胀，重则导致电池失效。
自放电，是由于电池内杂质的存在，使正极板和负极板 活性物质逐渐被消耗而造成电池容量减小的现象。
阀控式密封铅酸蓄电池必须严格按照蓄电池厂家的规定 来确定浮充电压值。
温度变化时，阀控式密封铅酸蓄电池单体浮充电压应按 温度补偿系数（-3～-3.6）mV/℃进行修正（补偿）。
通信电源（第2版） 漆逢吉 主编