铅酸蓄电池学术论文-3.doc

1、51 电池网 专业的电池商务平台十四、通信设备用阀控密封蓄电池的维护和管理摘要：从通信设备用阀控式密封蓄电池在实际使用中的维护和管理的角度出发，对影响蓄电池寿命的因素进行了分析，对如何提高电池的使用寿命进行了探讨，并根据日常的一些维护经验，对蓄电池的维护提出了建议。引言随着电信公司业务的飞速发展，通信网络规模的逐渐扩大，高频开关电源、不间断电源（UPS）等电源设备的数量也随之急剧增加，从而使得蓄电池得到了广泛的应用。阀控式密封蓄电池以其体积小、防爆安全、电压稳定、无污染、重量轻、放电性能高、维护量小等特点，而成为通信电源系统的首选电池。但在实际使用中，因为种种原因，特别是一些维护不到位的因素

2、造成电池使用寿命短，达不到理论预期寿命的案例比比皆是。本来应工作 810 年的电池，大都在 23 年内损坏，有的甚至连 1 年的寿命也达不到，从而给通信设备的正常工作带来了极大的安全隐患，同时造成了极大的经济损失。除去电池本身质量因素外，由于充放电控制不合理以及维护不当而造成电池提前报废的案例占了很大的比例。电池充放电控制的不合理产生的影响是巨大的，如电池早期容量损失、不可逆硫酸盐化、热失控、电解液干涸等都与充放电控制的不合理有关。合理可靠地对电池进行管理和维护，能够保证电池有较长的使用寿命，从而达到保证通信设备不间断用电并节约维护资金的目的。因此，在通信设备用电源系统的维护中，蓄电池的维护管

3、理占了相当大的比重，怎样才能充分发挥蓄电池作为后备电源的作用，使用中尽量达到或接近其设计寿命，就成了维护人员需要深入探讨的一个问题。1 影响电池寿命的因素目前，阀控密封铅酸蓄电池使用较多的是 2V 系列和 12V 系列。这两种电池的寿命差别较大，一般 2V 系列的设计寿命是 810 年，12V 系列的设计寿命是 36 年。考虑到价格因素，目前在通信系统中对 UPS 一般配置的是 12V 系列的电池，对高频开关电源一般配置的是 2V 系列的电池。一般蓄电池制造商提供的蓄电池设计寿命为特定环境下的理论值，实际使用寿命与电池室的环境温度、整流器的参数设置、日常维护以及运行状况有很大关系。1.1 环境

4、温度的影响环境温度对蓄电池使用寿命的影响很大。环境温度的升高，将加速电池板栅的腐蚀和增加电池中水分的损失，从而使电池寿命大大缩短。一般情况下，温度每升高 10，电池使用寿命将减少 50，温度越高影响越大。在通信设备用阀控密封铅酸蓄电池行业标准 YD/T7992002 中规定，高温加速浮充寿命试验是以环境温度 55下 42 天的一个充放电试验折合一年的正常使用寿命,由此可见高温对电池寿命的影响。蓄电池的最佳使用环境温度为 2025。1.2 充电不足在正常条件下，电池在放电时形成硫酸铅结晶，在充电时能较容易地还原为铅。如果使用不当，例如长期处于充电不足的状态，负极就会逐渐形成一种粗大坚硬的硫酸铅，

5、它几乎不溶解，用常规方法很难使它转化为活性物质，从而减少了电池容量，甚至成为电池寿命终止的原因，这种现象称为极板的不可逆硫酸盐化。1.3 过度充电蓄电池在长期过充电状态下，正极因析氧反应，水被消耗，氢离子浓度增加，导致正极附近酸度增加，板栅腐蚀加速，使电池容量降低。同时，因水损耗加剧，使蓄电池有干涸的危险，从而影响电池寿命。1.4 过放电电池的过放电主要发生在交流电源停电后，蓄电池长时间为负载供电。当蓄电池被过度放电到终止电压或更低时（源于电源本身对电池放电终止电压设置不准，或有的根本没有过放电保护装置），导致电池内部51 电池网 专业的电池商务平台有大量的硫酸铅被吸附到蓄电池的阴极表面，硫

6、酸铅是一种绝缘体，必将对蓄电池的充放电性能产生很大的负面影响，因此，在阴极上形成的硫酸铅越多，蓄电池的内阻越大，蓄电池的充放电性能越差，使用寿命就越短。一次深度的过放电可能会使电池的使用寿命减少 12 年，甚至造成电池的报废。1.5 长期处于浮充状态蓄电池在长期浮充状态下，只充电而不放电，其对电池的影响与过度充电相同。2 均浮充控制通信用蓄电池的充电方式主要是浮充电和均衡充电两种。为了延长阀控电池的使用寿命，必须了解不同充电方式的特点和要求，严格按照要求对蓄电池进行充电。一般密封铅酸蓄电池投入使用的日期距出厂日期时间较长，电池经过长期的自放电，容量必然大量损失，并且由于单体电池自放电大小的差异

7、，致使电池的比重、端电压等出现不均衡，投入使用前应对电池进行一次均衡充电，否则，个别电池会进一步发展成落后电池并会导致整组电池不可用。另外，如果蓄电池长期不投入使用，闲置时间超过 3 个月后，应该对电池进行一次均衡充电。在浮充状态下，充电电流除维持电池的自放电以外，还维持电池内的氧循环，但是浮充状态下充电电流又是与电池的浮充电压密切相关的。因此，为了使阀控铅酸蓄电池有较长的使用寿命，在电池使用过程中，要充分结合电池制造的原材料及结构特点和环境温度等几方面的情况，设定浮充电压。根据通信用阀控密封铅酸蓄电池行业标准 YD/T7992002 的规定，在环境温度 25时浮充电压允许变化范围为2.202

8、.27V。浮充电压设置过低，电池长期处于欠充电状态，不仅会在电池极板内部形成不可逆的硫酸盐化，而且还会在活性物质和板栅之间形成高电阻阻挡层，使电池的内阻增加、容量下降。浮充电压设置过高，电池长期处于过充电状态，使电池负极析出的 H2 和正极析出的 O2 难以全部再化合成 H2O，造成电池失水，板栅腐蚀加速，使用寿命提前终止。因此，在蓄电池的使用和维护管理过程中，应根据电池厂家提供的资料进行浮充电压设置。如电池厂家推荐的单体电池浮充电压为 2.25V，此时应设置组合电源的浮充电压为 54V(2.2524)。根据电信电源维护规程规定，阀控铅酸蓄电池遇到下列情况之一时，应进行均衡充电：1）2 只以上

9、单体电池的浮充电压低于 2.18V；2）放电深度超过 20；3）闲置不用的时间超过 3 个月；4）全浮充时间超过 3 个月。3 温度补偿在一些比较偏僻的通信站点，由于很少配有空调，环境温度变化较大，这对电池内部的化学反应速度有很大的影响。通常，电池静置时要求环境温度为 040，温度太高将会使得电池的自放电加剧。而电池在使用时对环境温度的要求更苛刻，通常要求为 2025。在这种条件下，电池性能最佳，寿命最长。低温会使得电池容量降低，充电接收能力下降，充放电循环寿命下降；高温会使得Pb2H2OPbO24H4e反应加剧，导致失水，板栅腐蚀增加。因此，通信电源监控设备上应有“电池过温告警”的设置，一旦

10、电池温度过高，系统就会发出告警。当电池不是工作在电池厂家推荐的最佳温度下时，电池的充电电压应进行调整。?度越高，充电电压越低，称为“温度补偿”。组合电源的监控设备通过“温度补偿系数”这项参数来对充电电压进行调整，电压调整值为V=温度补偿系数(mV/)（电池温度基准温度）N（1）式中：基准温度通常是 20或者 25；N 为电池组内电池节数，通常为 24 或 12。由于各种电池采用的工艺和材料不同，实际应用中的温度补偿系数应根据电池厂家给出的数据进行调整。通信电源的温度补偿功能就是要将温度对电池的影响减至最小，但绝不是说有了对充电电压的温度补偿，电池就可以在任意环境温度下使用。要知道，温度低时，由

11、于浮充电压增大，同样会引起浮充电流增大，板栅腐蚀加速等一系列的问题；而温度高时，浮充电压减小，也会形成电池充电不足等一系列问题。51 电池网 专业的电池商务平台4 在使用和维护过程中应注意的一些事项4.1 使用环境蓄电池应安装在远离热源和易产生火花的地方，最好在清洁的环境中使用，电池室应通风良好，无太阳照射，温度保持在 2025。4.2 电源的参数设置一些参数如浮充电压、均充电流、均充频率和时间、转均充判据、温度补偿系数、直流过压告警、欠压告警、充电限流值等要跟各蓄电池厂家沟通后确定。4.3 容量配置一些电源所配置电池的容量偏小，致使交流停电时电池大电流放电，影响电池使用寿命。通常电池配置容

12、量应在 810 小时率。4.4 日常维护也许是受到了一些电池厂家以前对阀控式蓄电池冠以“免维护”名称的影响，个别维护人员便错误地认为阀控式电池无须维护，从而对其不闻不问。其实,蓄电池的变化是一个渐进的过程，为保证电池的良好状态，作好运行记录是相当重要的。每月应检查的项目如下：单体和电池组浮充电压；电池的外壳有无变形、膨胀、渗液；极柱、安全阀周围是否有渗液和酸雾溢出；连接条是否拧紧。4.5 放电试验对于交流供电正常的交换局内的通信电源所配置的蓄电池，应周期性地进行核对性的放电试验。对于开关电源所配置的 2V 电池，建议每年做一次，放出额定容量的 3040；对于 UPS 所配置的 12V 电池，建

13、议每季度或半年做一次，放出额定容量的 3040；记录电池单体电压和电池组总电压，及时更换故障电池。4.6 容量测试对于 2V 电池，每三年应进行一次容量测试放电，放出额定容量的 80；对于 12V 电池应每年进行一次容量测试放电，放出额定容量的 80。详细记录放电过程中各单体电压和电池组总电压，进行分析，及时更换容量较差的单体电池。4.7 放电前的准备工作放电前，先检查整组电池是否拧紧，再根据放电倍率来确定放电记录的时间间隔。在对一组电池放电前，应先保证另一组电池充好电。放电过程中要密切注意比较落后的电池，以防止某个单体电池的过放电。并将此次记录与前次记录进行比较，对整组电池的运行状态做到心中

14、有数。(综合电子论坛)十五、通信用阀控铅酸蓄电池的充放电控制技术由于阀控铅酸蓄电池具有价格低廉、电压稳定、无污染等优点，近年来，广泛应用于通信、电力和交通领域。但是近来不少用户反应，本来应工作 1015 年的电池，大都在 35 年内损坏，有的甚至连 1 年也撑不到，造成了极大的经济损失。通过笔者的走访调查得知：因充放电控制不合理而造成的电池寿命终止不在少数。对电池的充放电控制不合理产生的影响是巨大的，如电池早期容量损失、不可逆硫酸盐化、热失控、电解液干涸等都与充放电控制的不合理有关。为了延长阀控铅酸蓄电池的使用寿命，本人简要谈一下对阀控铅酸蓄电池充放电控制的技术要求。一、 浮充电使用在通信电源

15、系统中，为确保直流电源不间断，一般都采用开关整流器（充电器）与蓄电池组并联的浮充电使用方式。在浮充状态下，充电电流主要用于电池因自放电而损失的容量，但是浮充状态下充电电流51 电池网 专业的电池商务平台又是与电池的浮充电压密切相关的。因而为了使阀控铅酸蓄电池有较长的浮充使用寿命，在电池使用过程中，要充分结合电池制造的原材料及结构特点和环境温度等各方面的情况，制定电池合理的使用条件，尤其是浮充电压的设定。例如：在环境温度为 25时，标准型阀控铅酸蓄电池的浮充电压应设置在 2.25V，允许变化范围为 2.232.27V。浮充电压设置过低，电池长期处于欠充电状态，不仅会在电池极板内部形成不可逆的硫

16、酸盐化，而且还会在活性物质和板栅之间形成高电阻阻挡层，使电池的内阻增加、容量下降，最终使其寿命提前终止；浮充电压设置过高，电池长期处于过充电状态，会使电池充电电流增大，不仅会使安全阀频繁开启导致失水增加，容量衰减；而且还会使电池内产生的热量来不及散掉，温度升高，形成恶性循环，造成热失控，另外还会使板栅腐蚀加速，浮充使用寿命提前终止。 当然为了使电池既不欠充电，也不过充电，还需要根据环境温度的变化来调整浮充电压，通常的调节系数为3mV/。但决不是说有了浮充电压的调节系数，电池就可以在任意环境温度下使用。要知道，温度低时，由于浮充电压增大，同样会引起浮充电流增大，板栅腐蚀加速，寿命提前终止等一系列

17、的问题；而温度高时，浮充电压减小，也会形成电池欠充电的一系列问题。由此可知，阀控铅酸蓄电池安装使用时，最好安装在装有空调的、通风条件良好的房间内，同时还要远离开关整流器等热源，并且电池多层安装时，也最好不要安装在电池柜内，以免影响散热。 另外，在通信电压系统中，有一些开关整流器不进行均衡充电的设置。这样，如果电池的浮充电压设置正常或偏低，事故放电后来不及补电会形成不可逆硫酸盐化；如果电池的浮充电压设置偏高，电池正常浮充使用时会有过充电的问题，同样影响电池的使用寿命。 二、 均衡充电使用阀控铅酸蓄电池组深度放电或长期浮充供电时，单体电池的电压和容量都可能出现不平衡现象。为了消除不平衡现象，充电时

18、必须提高充电电压，这种充电方法叫做均衡充电。电信电源维护规程规定，阀控铅酸蓄电池遇到下列情况之一时，应进行均衡充电：两只以上单体电池的浮充电压低于 2.18V； 放电深度超过 20%；闲置不用的时间超过三个月；全浮充时间超过三个月。均衡充电时，通常采用恒压限流的方式。充电电压的设置也要根据电池的结构特点和环境温度来确定，环境温度为 25时，单体阀控铅酸蓄电池的均衡充电电压应设置在 2.35V，充电电流应小于0.25C10A，C10 为蓄电池 10 小时率的放电容量。通常，环境温度每升高 1，单体电池的均衡充电电压应下降 3mV。需要注意的是：在按规定对电池进行均衡充电时，除了充电电压重要以外，

19、均衡充电时间的设置也很重要。为了延长蓄电池的使用寿命，必须根据均衡充电的电压和电流，精确地设置均衡充电时间。也就是说，均衡充电过程中，当充电电流连续三小时不变时，必须立即转入浮充电状态，否则，将会严重过充电而影响电池的使用寿命。三、放电使用 由于阀控铅酸蓄电池在通信电源系统中作为备用电源使用，市电中断后，会立即转入放电状态，以保证直流电源不间断。因而蓄电池的放电使用也尤为重要。放电时需要注意的是蓄电池的放电速率和放电终止电压，尤其是不同环境温度下的放电速率和放电终止电压的设定。由于不同的环境温度会极大地影响电池中电解液的冰点和活性物质的活性，为保证化学反应的充分进行，阀控电池的最低温度最好控制

20、在 20之上，最好在 25左右，这样设定的原因前面已屡次提到，这里不再重复。而电池放电时终止电压的设定是为了防止放电过程中成组电池内出现各单体电池的电压和容量不平衡现象。通常，过放电越严重，下次充电时，落后电池越不容易恢复，这就将严重影响电池组的寿命。在通信电源系统中，通常阀控电池的放电速率为 0.02C10、0.1C10、0.2C10 或 0.3C10A。为了防止过放电，不仅要尽可能地避免放电速率过小，而且还必须根据放电速率，同时结合环境温度，精确地设计放电的终止电压。一般情况下，如果放电速率为 0.010.025C，终止电压可设定为 2.00V；放电速率为 0.50.25V 时，可设定为

21、1.80V。由于浓差极化的存在，随着放电速率的增大，伴随着放电电流的增大，放电终止电压也应该越来越低。51 电池网 专业的电池商务平台十六、技术与经验1 影响电池寿命的因素 目前，阀控密封铅酸蓄电池使用较多的是 2V 系列和 12V 系列。这两种电池的寿命差别较大，一般 2V 系列的设计寿命是 8 10 年， 12V 系列的设计寿命是 3 6 年。考虑到价格因素，目前在通信系统中对 UPS 一般配置的是 12V 系列的电池，对高频开关电源一般配置的是 2V 系列的电池。 一般蓄电池制造商提供的蓄电池设计寿命为特定环境下的理论值，实际使用寿命与电池室的环境温度、整流器的参数设置、日常维护以及运

22、行状况有很大关系。 1.1 环境温度的影响 环境温度对蓄电池使用寿命的影响很大。环境温度的升高，将加速电池板栅的腐蚀和增加电池中水分的损失，从而使电池寿命大大缩短。一般情况下，温度每升高 10 ，电池使用寿命将减少 50 ，温度越高影响越大。在通信设备用阀控密封铅酸蓄电池行业标准 YD/T799 2002 中规定，高温加速浮充寿命试验是以环境温度 55 下 42 天的一个充放电试验折合一年的正常使用寿命 , 由此可见高温对电池寿命的影响。蓄电池的最佳使用环境温度为 20 25 。 1.2 充电不足 在正常条件下，电池在放电时形成硫酸铅结晶，在充电时能较容易地还原为铅。如果使用不当，例如长期处于

23、充电不足的状态，负极就会逐渐形成一种粗大坚硬的硫酸铅，它几乎不溶解，用常规方法很难使它转化为活性物质，从而减少了电池容量，甚至成为电池寿命终止的原因，这种现象称为极板的不可逆硫酸盐化。 1.3 过度充电 蓄电池在长期过充电状态下，正极因析氧反应，水被消耗，氢离子浓度增加，导致正极附近酸度增加，板栅腐蚀加速，使电池容量降低。同时，因水损耗加剧，使蓄电池有干涸的危险，从而影响电池寿命。1.4 过放电 电池的过放电主要发生在交流电源停电后，蓄电池长时间为负载供电。当蓄电池被过度放电到终止电压或更低时（源于电源本身对电池放电终止电压设置不准，或有的根本没有过放电保护装置），导致电池内部有大量的硫酸铅被

24、吸附到蓄电池的阴极表面，硫酸铅是一种绝缘体，必将对蓄电池的充放电性能产生很大的负面影响，因此，在阴极上形成的硫酸铅越多，蓄电池的内阻越大，蓄电池的充放电性能越差，使用寿命就越短。一次深度的过放电可能会使电池的使用寿命减少 1 2 年，甚至造成电池的报废。 1.5 长期处于浮充状态 蓄电池在长期浮充状态下，只充电而不放电，其对电池的影响与过度充电相同。 51 电池网 专业的电池商务平台2 均浮充控制 通信用蓄电池的充电方式主要是浮充电和均衡充电两种。为了延长阀控电池的使用寿命，必须了解不同充电方式的特点和要求，严格按照要求对蓄电池进行充电。 一般密封铅酸蓄电池投入使用的日期距出厂日期时间较长，

25、电池经过长期的自放电，容量必然大量损失，并且由于单体电池自放电大小的差异，致使电池的比重、端电压等出现不均衡，投入使用前应对电池进行一次均衡充电，否则，个别电池会进一步发展成落后电池并会导致整组电池不可用。另外，如果蓄电池长期不投入使用，闲置时间超过 3 个月后，应该对电池进行一次均衡充电。 在浮充状态下，充电电流除维持电池的自放电以外，还维持电池内的氧循环，但是浮充状态下充电电流又是与电池的浮充电压密切相关的。因此，为了使阀控铅酸蓄电池有较长的使用寿命，在电池使用过程中，要充分结合电池制造的原材料及结构特点和环境温度等几方面的情况，设定浮充电压。根据通信用阀控密封铅酸蓄电池行业标准 YD/T

26、799 2002 的规定，在环境温度 25 时浮充电压允许变化范围为 2.20 2.27V 。浮充电压设置过低，电池长期处于欠充电状态，不仅会在电池极板内部形成不可逆的硫酸盐化，而且还会在活性物质和板栅之间形成高电阻阻挡层，使电池的内阻增加、容量下降。浮充电压设置过高，电池长期处于过充电状态，使电池负极析出的 H2 和正极析出的 O2 难以全部再化合成 H2O ，造成电池失水，板栅腐蚀加速，使用寿命提前终止。因此，在蓄电池的使用和维护管理过程中，应根据电池厂家提供的资料进行浮充电压设置。如电池厂家推荐的单体电池浮充电压为 2.25V ，此时应设置组合电源的浮充电压为 54V(2.25 24)

27、。 根据电信电源维护规程规定，阀控铅酸蓄电池遇到下列情况之一时，应进行均衡充电： 1 ） 2 只以上单体电池的浮充电压低于 2.18V ； 2 ）放电深度超过 20 ； 3 ）闲置不用的时间超过 3 个月； 4 ）全浮充时间超过 3 个月。 3 温度补偿 在一些比较偏僻的通信站点，由于很少配有空调，环境温度变化较大，这对电池内部的化学反应速度有很大的影响。通常，电池静置时要求环境温度为 0 40 ，温度太高将会使得电池的自放电加剧。而电池在使用时对环境温度的要求更苛刻，通常要求为 20 25 。在这种条件下，电池性能最佳，寿命最长。低温会使得电池容量降低，充电接收能力下降，充放电循环寿命下降；

28、高温会使得 Pb 2H2O PbO2 4H 4e 反应加剧，导致失水，板栅腐蚀增加。因此，通信电源监控设备上应有“电池过温告警”的设置，一旦电池温度过高，系统就会发出告警。当电池不是工作在电池厂家推荐的最佳温度下时，电池的充电电压应进行调整。 ? 度越高，充电电压越低，称为“温度补偿”。组合电源的监控设备通过“温度补偿系数”这项参数来对充电电压进行调整，电压调整值为 V= 温度补偿系数 (mV/ ) （电池温度基准温度） N （ 1 ） 式中：基准温度通常是 20 或者 25 ； 51 电池网 专业的电池商务平台N 为电池组内电池节数，通常为 24 或 12 。 由于各种电池采用的工艺和材料

29、不同，实际应用中的温度补偿系数应根据电池厂家给出的数据进行调整。 通信电源的温度补偿功能就是要将温度对电池的影响减至最小，但绝不是说有了对充电电压的温度补偿，电池就可以在任意环境温度下使用。要知道，温度低时，由于浮充电压增大，同样会引起浮充电流增大，板栅腐蚀加速等一系列的问题；而温度高时，浮充电压减小，也会形成电池充电不足等一系列问题。铅酸蓄电池的修理和保护铅酸蓄电池的报废原因大致可分为三种：一种是由于经常性地在缺水情况下过充电或过放电严重所造成的。如日夜行驶的出租车，其电池常在缺水的情况下还工作，行驶中发电机对其浮充，引起电池发热，极板弯曲短路电池报废；电池在过充的情况下，电解液会升温，严重

30、时会象沸腾一样，上下翻滚的电解液冲刷着极板，会使其铅粉脱落，时间久了，脱落的铅粉越积越高，等高到碰铅板时就把极板短路了，从而使电池报废。传统的带硫酸溶液的铅酸蓄电池在车辆行驶的过程中其溶液不断冲刷极板，也容易造成极板铅粉脱落，这种报废的电池是没法修理的，从出租车上报废的电池有 90%以上是修不了的。第二种是伪劣产品电池、翻新电池，不按国家标准生产的杂牌电池。这种电池的极板及溶液都是极次品，本身谈不上质量，在新的时候能给出些电能，但本身不能维持多久，因此报废就无法救了。第三种情况是全密封的铅酸蓄电池，这种电池两个极板之间夹着隔离板，如羊毛毡之类的东西，它吸满了电解液。这种电池极板不会受冲击而脱落

31、，其报废的原因，常是因为极板上发生“不可逆的硫化”现象所造成的，这种在极板上产生的白色硫酸铅结晶，使极板的有效面积越来越小，从而使电池容量越来越小，也就是说原来充一次电能使电动自行车跑 40 公里，后来只能跑 20 公里，最后 1 公里也跑不了，只能报废了。使铅酸蓄电池极板产生硫化铅结晶的原因有多方面，最常见的是电池长期放置不用，如汽车制造厂新出厂的汽车长期没卖出去，停在车库内，时间久了，要卖时车打不着火，电池坏了，原因是极板上已大面积地生成硫化铅结晶。如果私家车，主人长期出差在外，回来后也会发现车打不着火，开不动。再如严重的过放电，也会使铅酸蓄电池极板大面积产生硫化铅结晶而遭到报废，如忘了关

32、车灯，开了整整一夜，对摩托车电池来说是致命的。解剖这些全密封的铅酸蓄电池，可看到白色硫酸铅结晶已将两个极板紧紧地粘合在一起，拉都拉不开，此时原先每格有两伏电压（12 伏的电池是由 6 格串联组成的），现在接近了零伏。无论是否是密封或不密封的电池，凡是由于上述原因而被报废的，都能使其部分复原。现代的脉冲技术能使这种“不可逆的硫化” 现象变为可逆现象。解剖被修理过的全密封的铅酸蓄电池，可看到极板上的白色硫酸铅结晶已部分消失，电池电压已从修理前的接近零伏回升接近正常的电池电压，此时能按常规的充放电方式对其充放电，随即会发现其容量已恢复到 90%。51 电池网 专业的电池商务平台据美国资料报道，用这

33、种脉冲技术修复的电池，其寿命能延长五倍以上，对国产电池的质量也不敢有此估量，但是对正规厂生产的电动自行车蓄电池来说，修理后将其寿命延长是可行的。 铅酸蓄电池的失效模式铅酸蓄电池在使用初期，随着使用时间的增加，其放电容量也增加，逐渐达到最大值；然后，随着放电次数的增加，放电容量减少。电池在达到规定的使用期限时，对容量有一定的要求。牵引电池的容量不得低于 80；对于启动电池，应不低于 70。电动助力车电池标准规定也为 70。 一、铅酸蓄电池的失效模式由于极板的种类、制造条件、使用方法有差异，最终导致蓄电池失效的原因各异。归纳起来，铅酸蓄电池的失效有下述几种情况：1、正极板的腐蚀变型目前生产上使用的

34、合金有 3 类：传统的铅锑合金，锑的含量在 47质量分数；低锑或超低锑合金，锑的含量在 2质量分数或者低于 1质量分数，含有锡、铜、镉、硫等变型晶剂；铅钙系列，实际为铅钙锡铝四元合金，钙的含量在 0.06%0.1%质量分数。上述合金铸成的正极板栅，在蓄电池充电过程中都会被氧化成硫酸铅和二氧化铅，最后导致丧失支撑活性物质的作用而使电池失效；或者由于二氧化铅腐蚀层的形成，使铅合金产生应力，使板栅长大变形，这种变形超过 4时将使极板整体遭到破坏，活性物质与板栅接触不良而脱落，或在汇流排处短路。2、正极板活性物质脱落、软化除板栅长大引起活性物质脱落之外，随着充放电反复进行，二氧化铅颗粒之间的结合也松弛

35、，软化，从板栅上脱落下来。板栅的制造、装配的松紧和充放电条件等一系列因素，都对正极板活性物质的软化、脱落有影响。3、不可逆硫酸盐化蓄电池过放电并且长期在放电状态下贮存时，其负极将形成一种粗大的、难以接受充电的硫酸铅结晶，此现象称为不可逆硫酸盐化。轻微的不可逆硫酸盐化，尚可用一些方法使它恢复，严重时，则电极失效，充不进电。4、容量过早的损失当低锑或铅钙作板栅合金时，在蓄电池使用初期（大约 20 个循环）出现容量突然下降的现象，使电池失效。5、锑在活性物质上的严重积累正极板栅上的锑随着循环，部分地转移到负极板活性物质的表面上，由于 H+在锑上还原比在铅上还原的超电势约低 200mV，于是在锑积累时

36、充电电压降低，大部分电流均用于水分解，电池不能正常充电因而失效。对充电电压只有 2.30V 而失效的铅酸蓄电池负极活性物质的锑含量进行过化验，发现在负极活性物质的表面层，锑的含量达 0.12%0.19%质量分数。对某些电池，例如潜艇用蓄电池，对电池析氢量有一定的限制。曾对析氢超过标准的蓄电池负极活性物质化验，平均锑的含量达到 0.4%质量分数。6、热失效对于少维护电池，要求充电电压不超过单格 2.4V。在实际使用中，例如在汽车上，调压装置可能失51 电池网 专业的电池商务平台控，充电电压过高，从而充电电流过大，产生的热将使电池电解液温度升高，导致电池内阻下降；内阻的下降又加强了充电电流。电池

37、的温升和电流过大互相加强，最终不可控制，使电池变形、开裂而失效。虽然热失控不是铅酸蓄电池经常发生的失效模式，但也屡见不鲜。使用时应对充电电压过高、电池发热的现象予以注意。7、负极汇流排的腐蚀一般情况下，负极板栅及汇流排不存在腐蚀问题，但在阀控式密封蓄电池中，当建立氧循环时，电池上部空间基本上充满了氧气，汇流排又多少为隔膜中电解液沿极耳上爬至汇流排。汇流排的合金会被氧化，进一步形成硫酸铅，如果汇流排焊条合金选择不当，汇流排有渣夹杂及缝隙，腐蚀会沿着这些缝隙加深，致使极耳与汇流排脱开，负极板失效。8、隔膜穿孔造成短路个别品种的隔膜，如 PP（聚丙烯）隔膜，孔径较大，而且在使用过程中 PP 熔丝会发

38、生位移，从而造成大孔，活性物质可在充放电过程中穿过大孔，造成微短路，使电池失效。 二、影响铅酸蓄电池寿命的因素铅酸蓄电池的失效是许多因素综合的结果，既决定于极板的内在因素，诸如活性物质的组成。晶型、孔隙率、极板尺寸、板栅材料和结构等，也取决于一系列外在因素，如放电电流密度、电解液浓度和温度、放电深度、维护状况和贮存时间等。这里介绍主要的外部因素。1、放电深度放电深度即使用过程中放电到何程度开始停止。100深度指放出全部容量。铅酸蓄电池寿命受放电深度影响很大。设计考虑的重点就是深循环使用、浅循环使用还是浮充使用。若把浅循环使用的电池用于深循环使用时，则铅酸蓄电池会很快失效。因为正极活性物质二氧化

39、铅本身的互相结合不牢，放电时生成硫酸铅，充电时又恢复为二氧化铅，硫酸铅的摩尔体积比氧化铅大，则放电时活性物质体积膨胀。如一摩尔氧化铅转化为一摩尔硫酸铅，体积增加 95。这样反复收缩和膨胀，就使二氧化铅粒子之间的相互结合逐渐松弛，易于脱落。若一摩尔二氧化铅的活性物质只有 20放电，则收缩、膨胀的程度就大大降低，结合力破坏变缓慢，因此，放电深度越深，其循环寿命越短。2、过充电程度过充电时有大量气体析出，这时正极板活性物质遭受气体的冲击，这种冲击会促进活性物质脱落；此外，正极板栅合金也遭受严重的阳极氧化而腐蚀，所以电池过充电时会使应用期限缩短。3、温度的影响铅酸蓄电池寿命随温度升高而延长。在 103

40、5间，每升高 1，大约增加 56 个循环，在3545之间，每升高 1可延长寿命 25 个循环以上；高于 50则因负极硫化容量损失而降低了寿命。电池寿命在一定温度范围内随温度升高而增加，是因为容量随温度升高而增加。如果放电容量不变，则在温度升高时其放电深度降低，固寿命延长。51 电池网 专业的电池商务平台4、硫酸浓度的影响酸密度的增加，虽对正极板容量有利，但电池的自放电增加，板栅的腐蚀也加速，也促使二氧化铅的松散脱落，随着蓄电池中使用酸密度的增加，循环寿命下降。5、放电电流密度的影响随着放电电流密度增加，电池的寿命降低，因为在大电流密度和高酸浓度条件下，促使正极二氧化铅松散脱落。硫酸盐化极其防

41、止方法 正常的铅蓄电池在放电时形成硫酸铅结晶，充电时比较容易地还原为铅。如果电池地使用和维护不善，例如经常充电不足或过放电，负极上就会逐渐形成一种粗大坚硬的硫酸铅。这种硫酸铅用常规的方法充电很难还原，要求充电电压很高，由于充电时充电接受能力很差，大量析出气体。这种现象通常发生在负极，被称为不可逆硫酸盐化。它引起蓄电池容量下降，甚至成为蓄电池寿命终止的原因。一般认为，这种不可逆硫酸盐化的原因是硫酸铅的重结晶，粗大结晶形成之后溶解度减少。硫酸铅的重结晶使晶体变大，是由于多晶体系倾向与减少小其表面自由能的结果。从结晶过程的规律可知，小结晶尺寸的溶解度大于大结晶尺寸的溶解度。因此，当长期存放或过放电时

42、，大量的硫酸铅存在，再加上硫酸浓度和温度的波动，个别的硫酸铅晶体就可以依附靠近小晶体的溶解而长大。有不同观点认为：不可逆硫酸盐化常常与电解液中存在大量表面活性物质有关，这些表面活性物质作为杂质存在。由于吸附减小了硫酸铅的溶解度，充电时会使铅离子还原的极限电流下降。表面活性物质也会吸附在正极上，但它不至于引起不可逆硫酸盐化，因为正极在充电时进行阳极氧化过程，其电势足以破坏表面活性物质，使之被氧化为水和二氧化碳。防止负极不可逆硫酸盐化最简单的方法是，及时充电和不要过放电。蓄电池一旦发生了不可逆硫酸盐化，如能及时处理尚能挽救。一般的处理方法是：将电解液的浓度调低（或用水代替硫酸），用比正常充电电流小

43、一半或更低的电流进行充电，然后放电，再充电如此反复数次，达到应有的容量以后，重新调整电解液浓度及液面高度。 若认为吸附是造成硫酸盐化的原因，则可以用高电流密度充电（达 100mA./cm2）。在这样的电流密度下，负极可以达到很负的电势值，这时远离零电荷点，使 （0）0，改变了电极表面带电的符号，表面活性物质会发生脱附，特别是对阴离子型的表面活性物质，这种有害的表面活性物质从电极表面上脱附以后，就可以使充电顺利进行。目前国内几乎没有人使用这种方法处理不可逆硫酸盐化，可能出于以下考虑：高电流密度下极化和欧姆压降增加，这部分能量转化为热，使蓄电池内部温度升高，同时又有大量的气体析出，尤其是正极大量气析出气体，其冲刷作用易使活性物质脱落。 十七、铅酸蓄电池的硫化与清除