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铅酸蓄电池维护与测试现状及测试技术发展趋势
引言
随着信息、能源、电子技术的快速发展,免维护电池目前已被广泛地应用于邮电、通信、电力、交通、船舶、航空航天、应急照明等诸多领域。与普通的铅酸蓄电池相比,免维护电池由于采用了内部氧复合技术,大大缓解了电解液的损耗,从而使蓄电池在免维护状态下长期服役,而且具有体积小、防爆、电压稳定、无污染、重量轻、放电性能高、维护量小等优点,所以深受各个行业的青睐。
但是,免维护电池自上个世纪80年代投入实际使用以来,也出现了较多的问题和争议,甚至还对VRLA电池的可靠性产生过怀疑,这对免维护电池的正常使用和推广产生了不利的影响。
1 蓄电池使用寿命
影响阀控式铅酸蓄电池实际使用寿命的因素很多,起主要作用的有以下几方面。
温度与容量的关系
阀控式蓄电池在环境温度为25℃时的容量为100%;超过25℃时,每升高10℃蓄电池的容量会减少一半;而在25℃以下时,温度与容量的关系如表1所列。
表1 在25℃以下时温度与容量的关系
温度/℃
当前容量/%
25
100
20
95
15
90
10
84
5
76
0
71
从表1不难看出,阀控式蓄电池的容量是随着温度的变化而变化的,维护人员必须认真做到根据实际温度的变化合理地调整蓄电池的放电电流,同时要控制好蓄电池的环境温度使其保持在22℃~25℃以内。
不同的充电方式对蓄电池寿命的影响
对阀控式铅酸蓄电池的维护需要建立精确的充放电制度并加以实施,才能使该蓄电池达到最优的性能和最长的使用寿命。国内外大量研究的结果表明,充放电方式决定了蓄电池使用的寿命,有一些蓄电池与其说是使用坏的,不如说是充电方式不妥被损坏的。在这方面,国内有许多蓄电池生产厂家和科研院所或学校都做过类似的实验。经泰伦电源技术研究所试验证明,将蓄电池分成两组进行实验,一组采用普通恒压限流方式进行全容量寿命的试验,另一组则采用阶段恒流充电方式控制充电的容量,并在充电后期采用短时间中等电流冲击方式进行容量循环寿命的试验。结果,两组蓄电池因采用不同的充电方式而得到相差甚大的循环寿命,其中采用阶段恒流充电方式的蓄电池循环寿命较长。可见,目前被广泛采用的恒压限流充电方式,特别在充电后期是有相当缺憾的。由于目前使用的整流设备,特别是开关电源不具备恒流特性,采用第二种充电的方式还存在一定的困难,为此,陕西柯蓝电子有限公司研制出了全新的CR-DC48全自动充电机。
CR-DC48全自动充电机充电的主要过程是将脉冲充电分成一个或几个阶段,严格按照蓄电池充电特性曲线进行自动充电,设计的充电模式是“恒流→(均充稳压值)定压减流→(自动判别转为)涓流浮充”三波段式使电解液降温。这种方法比较理想,可以消除硫化。
放电与容量的关系
大家知道,不同倍率的放电电流会使蓄电池有不同的容量,如表2所列。
表2 放电与容量的关系
放电率/h
蓄电池额定容量的百分数/%
放电电流倍数
终止电压/V

45
7

1
55


3
75


10
100


在通信电源直流供电系统中配置的蓄电池容量是不相同的,对蓄电池在实际放电电流下运行的容量应有一个准确的计算。
这里值得注意的是,在小电流放电条件下形成的硫酸铅,要氧化还原是十分困难的,这是因为在小电流放电下形成的硫酸铅颗粒的尺寸远比大电流放电条件下的大,就是说在大电流条件下晶体形成的速度要比小电流条件下慢,晶体来不及生长就很快被氧化还原了,因而颗粒比较小。而在小电流条件下,较大的硫酸铅晶体就不容易被还原。如硫酸铅晶体长期得不到清理,必然会影响蓄电池的容量和使用寿命。
浮充电压的设置对蓄电池寿命的影响
浮充运行是蓄电池的最佳运行条件,运行时电池一直处于满荷电状态,理论上在此条件下运行蓄电池将达到最长的使用寿命。
浮充电压的设置对蓄电池的寿命具有相当重要的影响,浮充电压产生的电流量应达到补偿自放电及电池单体放电电量和维持氧循环的需要。
不合理的浮充电压主要在两个方面影响电池,即正极板栅腐蚀速率和电池内气体的排放。特别是当电池的浮充电压超过一定值时,板栅腐蚀现象会进一步加剧,电池内的氧气和氢气产生较高气压,通过排气阀排放,从而造成电池失水,正极腐蚀则意味着电池失水,进一步加剧电池劣化、寿命缩短。若将浮充电压超过一定幅度,增大的浮充电流会产生更多的盈余气体,这样便使氧在负极复合受到阻力,从而削弱了氧的循环机能。
此外浮充运行时,充电电压还应随环境温度作适当调整,具体可以参考有关技术资料或者电池厂家给出的相关参数要求。
均充电方法对蓄电池寿命的影响
均充电