阀控式密封铅酸蓄电池常见故障及措施研究

阀控式密封铅酸蓄电池常见故障及措施研究

　刘伟国　 孙凯 张树冬

辽宁省辽阳市 31700部队　 辽宁辽阳　 111000

摘要：铅酸蓄电池用途非常广泛，阀控式密封（VRLA）铅酸蓄电池整体采用密封结构，不存在普通铅酸蓄电池的析气、电解液渗漏等现象，使用安全可靠、寿命长。本文分析了其常见故障现象、剖析了原因和解决的措施。

关键词：阀控式　铅酸蓄电池　故障研究

铅酸蓄电池因价格低廉、原材料易于获得、使用上的可靠性、适用于大电流放电及广泛的环境温度范围等优点，在化学电源中一直占有绝对优势。阀控式密封（VRLA）铅酸蓄电池整体采用密封结构，不存在普通铅酸蓄电池的析气、电解液渗漏等现象，使用安全可靠、寿命长。常见故障主要有：

一、热失控

阀控式密封铅酸蓄电池的寿命和性能与蓄电池内部产生的热量密切相关。阀控式密封蓄电池内部的热源是蓄电池内部的功率损耗，在浮充工作时，蓄电池内部的功率损耗可以简单地看作是浮充电压和浮充电流的乘积。在恒压充电时，浮充电流随温度上升而增大，增大了的浮充电流又会产生更多的热量，从而使温度进一步上升。如果蓄电池内部热量产生的速率超过蓄电池在一定的环境条件下散热的能力，蓄电池温度将会持续上升，致使蓄电池的塑料外壳变软，最后导致塑料外壳破裂或熔化。这就是所谓热失控。所以蓄电池进行恒压充电时，对充电电压进行负的温度补偿是非常重要的。

（1）热失控现象。应该指出，在正常浮充电压下是不可能产生热失控的，只有人为操作和设备失控使电压过高，或蓄电池组中个别蓄电池严重故障如短路、反极时才可能产生。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，使蓄电池外壳变形“鼓肚子”，因此，正确选择浮充电压和定期检查每个蓄电池的“健康情况”是非常重要的，如果使用环境温度变化较大，应根据温度进行补偿加以校正。

由于阀控式密封铅酸蓄电池采用贫液设计，蓄电池中灌注的电解液都吸附在玻璃纤维板上，当充电电流增大时，就需要通过安全阀来释放气体，因而造成了蓄电池失水、内阻增大、容量衰减和在充、放电过程中产生大量的热量。这些热量如来不及扩散使温度剧增，就会形成热失控。

（2）热失控的原因。出现形成热失控的原因有：

①氧复合反应。氧复合反应是放热反应，它将导致蓄电池温度升高，如不及时下调浮充电压就会使浮充电流加大，后者又引起析氧量加大，复合反应加剧。如此反复积累，将会导致蓄电池出现热失控。

②蓄电池结构紧凑。蓄电池必须紧凑装配，电解液贮存在多孔性隔板中，这样散热比较困难。它不象普通铅酸蓄电池可以在充电析气时搅拌电解液，有利于散热。当蓄电池内部有局部短路时，蓄电池温度会升得更高。

③蓄电池周围环境温度升高。在夏天或野外，气温会升得较高，超过35℃以上，此时浮充电流就相应增加。若不及时降低浮充电压，则会使蓄电池温度迅速升高。

热失控产生的原因还有安全阀不严或开阀压过低等，在热失控严重的情况下如果放电，有可能使蓄电池瞬间电压骤降和蓄电池壳体温度上升至70℃－80℃，因此对热失控的问题必须引起高度的重视。

（3）预防蓄电池热失控措施

虽然蓄电池本身在不断放热并且散热困难，但只要采取适当措施并认真进行维护，热失控是可以防止的。

①正确选择及时调整浮充电压，这一措施至关重要。

②注意检测蓄电池温度。氧复合反应是在负极上进行的，因而负极的温度应当最高；再者极柱和板栅是金属，是热的良导体，它对蓄电池温度升高的敏感性肯定比外壳要强，因而建议不断监测负极柱温度，尤其是夏天或中午时，要特别注意蓄电池温度升高。

③加强蓄电池室的通风管理，最好是装设空调，以防环境温度升高。

二、蓄电池失水

阀控式密封铅酸蓄电池内部的电解液全部吸附在隔膜中，没有游离的电解液，是一种典型的贫液式蓄电池。电解液干涸是阀控式密封铅酸蓄电池失效的一个重要原因，蓄电池在使用过程中，长期进行过充，致使大量的水分电解，产生气体，从安全阀处散失；同时由于蓄电池壳体致密度的原因，蓄电池长时间处于高温、干燥的环境中也容易通过壳体损失水分。试验证明：电解液中的水分损失20%以上，蓄电池的容量也将损失20％以上。阀控式密封铅酸蓄电池容量低于80％，就标志着蓄电池寿命的终止。

（1）蓄电池失水的原因。VRLA蓄电池采用了氧再化合技术，使电解液水分的损失降低到最小。但是，由于下列原因水分的损失（失水）是不可避免的：

①气体复合不完全。标准中规定了气体复合效率大于 95％，实际上正常状态下可以使复合效率达到97％－98％，也就是说总会有2％－3％的氧从蓄电池内部析出来。这部分氧来源于电解水反应，其量虽小，但长期累积起来其量就是可观的了。

②蓄电池密封不好或安全阀开阀压力设置过低；这是造成充电产生的氧逸出蓄电池的重要原因。尤其当充电电压过高时，析氧量就增大，蓄电池内部压力增大，一部分氧来不及复合就冲出安全阀外逸。为此，在蓄电池外壳强度允许的条件下，应尽量提高安全阀的开启压力。

（2）减少蓄电池失水的措施

①正确选择和及时调整充电电压。充电电压过高，电解水反应剧烈，析气速度大，失水量必然增大；充电电压过低，虽然可以减少失水速度，但容易引起极板硫化。因而必须正确选择充电电压，充电过程中，根据蓄电池状况及时调整充电电压。

②充电时保持环境温度在（25±5）⁰C，这样可保持蓄电池内部温度不超过30⁰C，短时间内不超过35⁰C。

③定期检测蓄电池内阻。虽然内阻并不能严格反映蓄电池的状况，但就同一蓄电池而言，一旦内阻异常增大，则可能是失水造成的，必然导致容量下降。

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