阀控式密封铅酸蓄电池技术与维护
胡信国
哈尔滨工业大学 教授 博士生导师
隆源双登集团 总工程师
一、阀控式密封铅酸蓄电池在通信电源系统中的作用
ico是什么意思
1．后备电源，包括直流供电系统和UPS系统
2．滤波
3．调节系统电压
4．动力设备的启动电源
二、通信电源系统中所用铅酸蓄电池的类型
1．固定型防酸隔爆式铅酸蓄电池（GF电池）。
2．固定型阀控式密封铅酸蓄电池（VRLA电池）。
AGM——阴极吸收式（贫液式）
GEL——胶体式
3．阴极吸收式VRLA电池与胶体电池的比较：
（1）使用初期无气体逸出，胶体电池在使用初期需排风装置。
（2）电池内阻小，大电流放电特性优于胶体电池。
（3）电池的一致性和均一性好，因电解液的扩散性和均匀性优于胶体电池。
dmf是什么（4）制造技术要求高，如极板的均一性，灌酸精度，散热通风装置的合理性等。
（5）胶体电池，（特别是管状电极）使用寿命较长，不易热失控。
胶体电池：德国阳光公司的Dryfit A系列
意大利非凡（FLAMN）SMG系列
Hawker公司的OPZV系列
隆源双登集团富思特公司的GFMJ系列
三、VRLA电池的工作原理
1．电池的充放电反应
（+） PbO2 + 3H+ + HSO4 －+ 2e 放<═══>充 PbSO4 + 2Hredgiant2
mid autumn day（－） Pb + HSO4 － 放<═══>充 PbSO4 + H＋ + 2e
电池总反应：Pb + 2H+ + 2HSO4— + PbO2放<═══>充PbSO4+ 2H2O +PbSO4
2．电池内部气体产生的原因
（1）过充电
（+）H2O → 1/2O2↑+ 2H+ + 2e
( - ) 2H+ + 2e → H2↑
H2O = H2↑+ 1/2O2
(2 ) 正极板栅腐蚀：
Pb + 2H2O → Pb(OH)2 + 2H+ + 2e
2H+ + 2e → H2 ↑
(3 ) 自放电：
负极自放电
Pb + HSO4－ → PbSO4 + H+ + 2e
2H+ + 2e → H2 ↑
正极自放电
PbO2+ 2H+ + H2SO4 + 2e → PbSO4 + 2H2O
H2O → 1/2 O2 ↑商务英语词汇下载+ 2H+ + 2e
四、VRLA电池的关键技术
1．氧复合原理（氧循环原理）：
电池在充电过程中，正极除了有反应（1）PbSO4转变为PbO2以外，还有氧析出反应，特别是电池的充电后期，当电池容量充电到80%时，氧的析出反应更为剧烈，两极的气体析出反应如下：
（+）2H2O → O2 + 4H+ + 4e
(--) 2H+ + 2e → H2
对于浮充使用的VRLA电池，即使是浮充电流很小，但在长期浮充状态下，浮充电流一部分用于电池自放电生成的PbSO4转为正负极活性物资以外，不避免的，浮充电流一部分用于水的电解，而使正极析出氧气，负极析出氢气。
氧和氢气的产生使电池内部失水，电解液密度发生变化，也使电池难以密封。从铅酸蓄电池诞生以来，人们都一直在寻求电池的密封，以减少对电池的维护。VRLA电池的出现，
实现了电池的密封，电池密封的关键技术是氧在电池内部的再复合实现氧的循环，以及采用AGM隔板吸收电解液，使电池内部没有流动的电解液，氧的复合原理如图2、3所示：
图2：密封原理示意图
图3：氧循环原理图
从图2、3看出，正极充电过程中因电解水析出的氧气，通过AGM隔板的孔隙，迅速扩散到负极，与负极活性物质海棉状铅发生反应生成氧化铅（PbO），负极表面的PbO遇到电解液H2SO4发生化学反应生成PbSO4和H2O，其中PbSO4再充电而转变为海面状Pb生成的H2O又回到电解液，因氧气的再复合，避免了水的损失，从而实现了电池的密封。其氧的再复合过程的反应式如下：
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2H2O → O2 ↑+4H+ + 4e (7)
2Pb + O2 → 2 PbO (8)
2PbO + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O (9)
2PbSO4 + 4e + 4H+ 雅思报名流程→ 2Pb + 2H2SO4 (10)
总反应为：2H2O → O2 → 2H2O
2．VRLA电池的关键技术：
为了实现氧的复合（循环），电池在设计制造中，应掌握如下关键技术：
1) 选择高孔隙率AGM隔板，孔隙率在93%以上，为氧的复合提供通道
八月 英文2) 采取定量灌酸，使玻璃棉隔板在吸收电解液以外，仍有5—10%的孔隙率 未被电解液充满，因此VRLA电池又称为贫液式电池。
3)过量的负极活性物资，正、负极板的容量比一般为1：1.1~1：1.2，这样在正极充足电以后，负极仍未充足电，防止氢在负极析出，氢气大量析出使无法复合的。
4)电池集群的紧装配，采取集群预压缩技术，装配压在40—60Kpa之间，以保证AGM隔板与正负极板表面的良好接触，因为VRLA电池的电解液主要靠AGM隔板提供。
5)高纯度Pb—Ca—Sn—Al无锑板栅合金，因为Pb—Ca合金比Pb—Sb合金有较高的析氢过电位，降低了因板栅腐蚀而析出氢气的可能性。
6)开闭阀压力稳定可靠的安全阀，通信用VRLA电池的标准要求开阀压10—35Kpa，闭阀压3—15Kpa,开闭阀压力较接近，可减少气体排放和水的损失。
freetranslation7)采用恒压限流的充电方式，VRLA电池对过充电较为敏感，过充电会加速电流的损坏，恒压限流充电可防止过充电和热失控。
VRLA电池具有以下主要优点：
★ 在电池整个使用寿命期间，无需补酸加水，调整酸比重等，具有“免维护”的功能；
★ 不漏液、无酸雾、不腐蚀设备；
★ 自放电小，25℃下自放电率小于3%（每月）；
★ 电池寿命长，25℃下浮充状态使用可达10—15年；
★ 结构紧凑，放置方便（竖放、卧放），占地面积小；
★ 电池的高低温性能较好，可在40℃—150℃范围使用；
★ 没有“记忆效应”（指浅循环工作时容量损失）；
★比能量较高，大电流放电性能好。
图4： VRLA电池与GF电池（左）的比较
五、RLA电池的两大类技术
应用同样的氧复合原理，但由于采用不同的固定电解液技术和不同氧复合通道技术，因此分为两大类型的VRLA电池，即AGM技术和GEL技术（胶体），故又称为AGM电池和胶体电池。这两类电池各有优缺点，在电信、电力等市场上应用的以AGM的电池为主。
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1．AGM技术
图5：AGM式VRLA电池
图5为采用AGM技术的VRLA电池结构示意图，AGM隔板采用U形包覆法（也可采用S形包覆法）。采用AGM技术的VRLA电池的特点：内阻小，以超细玻璃棉隔板吸取电解液，使电池内没有电解液，AGM隔板具有93%以上的孔隙率，而其中10%左右的孔隙作为正极析出的O2到负极再复合的通道，以实现氧的循环，达到电池可以密封的目的。采用AGM技术，实现氧复合的原理如图6所示：
2．Gel技术（胶体技术）
以德国阳光公司采用Gel技术的OPZV胶体电池是典型代表。
胶体电池的特点：内阻较大，采用触变性SiO2胶体吸收电解液，使电解液不流动。以胶体的微裂纹O2的复合通道。胶体电池使用初期由于胶体未能形成大量微裂纹，氧的复合效率较低。
图7 Gel技术的氧复合示意图
六、VRLA电池的电特性
1．开路电压：电池在开路状态下的端电压称为开路电压。
2．工作电压：指电池接通负荷后，在放电过程中显示的电压，又称负荷（载）电压或放电电压，在电池放电初始的工作电压称为工作电压。
3．终止电压：指电池放电时电压下降到某个值而停止或下降到不宜再继续放电的最低工作电压，称终止电压。
4．容量：电池在一定放电条件下所能给出的电量称为电池的容量，以符号C为计。单位安培小时，简称安时（Ah）。电池容量分理论容量、额定容量、实际容量和标称容量。
理论容量：理论容量是活性物质的容量按法拉第定律计算而得的最高理论值。
