閥控式鉛酸蓄電池干涸失效的原因分析及處理方

摘要：閥控式鉛酸蓄電池內部的電解液全部吸附在電池的隔膜中,沒(méi)有游離的電解液,是一種典型的貧液式電池。如果浮充電壓較高，或長(cháng)期在溫度較高的環(huán)境中使用，就會(huì )引起電池失水速度加快，造成干涸失效。通過(guò)實(shí)驗證明：補加一定量的水分，可有效減輕充放電過(guò)程中的極化，恢復電池的實(shí)際容量，延長(cháng)電池的壽命。

關(guān)鍵詞：閥控式鉛酸蓄電池；環(huán)境溫度；干涸失效；水分散失

1引言

閥控式鉛酸蓄電池（VRLAB）內部的電解液全部吸附在電池的隔膜中,沒(méi)有游離的電解液,是一種典型的貧液式電池。VRLAB自問(wèn)世以來(lái)，由于其操作維護簡(jiǎn)單，釋放有害氣體少，對環(huán)境的污染程度大大降低，而受到用戶(hù)的好評。經(jīng)過(guò)近幾年的運行使用之后，也暴露了一些問(wèn)題，主要集中在其壽命短，一般不足5年，與其設計壽命10年以上的標準要求相差甚遠。通過(guò)對多只失效電池進(jìn)行分析及試驗，證明很多電池是由于使用不當，或使用環(huán)境溫度過(guò)高，造成電池失水過(guò)多過(guò)快，使電池的化學(xué)反應無(wú)法進(jìn)行，致使電池的壽命提前終止。電解液干涸是VRLAB失效的一個(gè)重要原因，用戶(hù)在使用用過(guò)程中，長(cháng)期進(jìn)行過(guò)充，致使大量的水分電解，產(chǎn)生氣體，從泄氣閥處散失；同時(shí)由于電池殼體致密度的原因，電池長(cháng)時(shí)間處于高溫、干燥的環(huán)境中也容易通過(guò)殼體損失水分。試驗證明：電解液中的水分損失15％以上，電池的容量也將損失15％以上。電池容量低于85％，就標志著(zhù)電池壽命的終止。一般情況下，純粹的干涸失效可以通過(guò)補加一定的水分，來(lái)恢復電池的容量。由于干涸失效使電解液中的水分損失過(guò)大，使隔膜中的電解液濃度增大，充放電時(shí)的濃差極化較大，使電池的端電壓在很短時(shí)間內就達到規定的數值。

2電池在運行中的不正?，F象

1）充電時(shí)間短，充電后期發(fā)熱嚴重電池在充電時(shí)，端電壓上升得很快，在較短的時(shí)間內就會(huì )達到規定的數值。同時(shí)由于隔膜中的水分減少，使電池的內阻增大，造成電池在充電過(guò)程中產(chǎn)生的熱量增加，引起電池發(fā)熱。

2）電池的放電容量較低電池在充電結束后，使用時(shí)，電池的端電壓下降的速度較快，設備很快就無(wú)法工作了，證明電池容量降低得較多。

圖16－GM－65VRLAB補加水前的充電圖

表36－GM－65VRLAB補加水后充電數據表充電時(shí)間/h充電電流/A充電電壓/V
012345676.56.56.56.56.56.56.56.514.8218.3017.4116.5016.4816.4716.4716.47

表46－GM－65VRLAB補加水后放電數據表放電時(shí)間/h放電電流/A放電電壓/V
0123456789106.56.56.56.56.56.56.56.56.56.56.512.8712.4312.2912.1412.0511.9111.7911.5811.4111.3010.80

3電池不正?，F象的原因分析

3.1浮充電電壓過(guò)高

VRLAB大部分是浮充使用，電池充電結束后，進(jìn)入浮充狀態(tài)使用，如果浮充電壓過(guò)高，就會(huì )引起電解液中水分的分解，產(chǎn)生氣體，通過(guò)泄氣閥釋放出去。長(cháng)期這樣使用，就會(huì )造成電解液水分的大量電解、散失，造成電池的干涸失效。

3.2使用環(huán)境溫度較高

使用環(huán)境溫度過(guò)高，使電池在充電過(guò)程中產(chǎn)生的熱量無(wú)法及時(shí)擴散到空氣中去，加速了電解液的損失。同時(shí)由于電池殼體的致密度等原因，電池長(cháng)時(shí)間處于高溫、干燥的環(huán)境中也容易通過(guò)殼體損失水分。

4VRLAB補加水分前后的充放電對比試驗

結果

以6－GM－65VRLAB為例，表1為蓄電池補加水前充電數據，圖1是將表1的數據圖形化。表2為蓄電池補加水前放電的數據，圖2是將表2的數據圖形化。

表16－GM－65VRLAB補加水前充電數據表充電時(shí)間/h充電電流/A充電電壓/V
0123456789101112133.53.53.53.53.53.53.53.53.53.53.53.53.53.523.4418.5718.1817.5817.5717.5517.5417.5217.2616.4316.3816.4016.4016.40
表26－GM－65VRLAB補加水前放電數據表放電時(shí)間/h放電電流/A放電電壓/V
011.726.56.56.56.512.0412.1710.809.96
表3顯示的是蓄電池補加水后的充電數據，圖形化如圖3所示。表4顯示的是蓄電池補加水后的放電數據，相應的圖形化如圖4所示。

圖26－GM－65VRLAB補加水前的放電圖

圖36－GM－65VRLAB補加水后的充電圖

閥控式鉛酸蓄電池干涸失效的原因分析及處理方法

圖46－GM－65VRLAB補加水后的放電圖

5試驗結果說(shuō)明及使用中應注意的事項

1）表1、表2的數據及圖1、圖2是6－GM－65電池未補加水之前的充放電數據及其圖形?？梢钥闯觯弘姵亻_(kāi)始充電時(shí)電壓較高，這主要是由于電池極板表面硫酸鹽化造成的，當高壓擊破硫酸鹽化膜后，充電電壓有所降低，但由于隔膜中的電液濃度太高，充電電壓一直不能下降到正常的狀態(tài)，從放電的曲線(xiàn)也可看出，電池的端電壓下降得很快，說(shuō)明電池內部的電液濃度較高，極化較嚴重。 2）表3、表4的數據及圖3、圖4是6－GM－65電池補加水之后的充放電數據及其圖形?？梢钥闯觯弘m然充電曲線(xiàn)仍然不很正常，但放電曲線(xiàn)已恢復了正常狀態(tài)，且放電容量較高，也從另一個(gè)側面說(shuō)明原來(lái)電池的電解液損失較多，充放電過(guò)程中極化較嚴重。

3）平時(shí)應經(jīng)常根據蓄電池及充電設備的運行情況及時(shí)調整充電電壓,使浮充電壓符合蓄電池的要求，避免電壓過(guò)高，造成對電池的過(guò)充，使電解液分解產(chǎn)生氣體，引起水分的散失；同時(shí)防止電壓過(guò)低，造成對電池的欠充，引起電池極板的硫化，使電池的容量大大降低。

4）VRLAB對使用環(huán)境的要求較高，特別是對環(huán)境的溫度要求更為嚴格，VRLAB過(guò)去曾稱(chēng)為免維護電池，免維護的涵義是不需要補加水或電解液，同時(shí)也意味著(zhù)無(wú)法補加水或電解液。所以VRLAB的電解液是很寶貴的，電解液的損耗就意味著(zhù)電池性能的降低。主要表現為電池容量下降，充電發(fā)熱嚴重。水分損失15％以上，VRLAB的壽命就會(huì )終止，而隨著(zhù)使用環(huán)境溫度的增高，電解液的損耗就加大；同時(shí)環(huán)境溫度過(guò)高，充電產(chǎn)生的熱量不易散發(fā)，也加劇了電解液的損耗。根據這些情況，生產(chǎn)廠(chǎng)家和一些科研單位都進(jìn)行了大量的研究，發(fā)現VRLAB的使用環(huán)境溫度不得超過(guò)35℃，否則電解液的損失量就會(huì )急劇增加。

5）定期對電池的容量進(jìn)行檢測，準確掌握電池容量的實(shí)際狀況，以便及時(shí)采取相應的維護措施。

6）定期對電池進(jìn)行維護，使電池經(jīng)常處于良好的運行狀態(tài)。對于VRLAB只有按生產(chǎn)廠(chǎng)家的要求進(jìn)行嚴格的操作時(shí)，才會(huì )減少電解液的損失，從根本上控制電池釋放氣體，否則，電池的壽命比普通電池更短，這已是不爭的事實(shí)。

7）關(guān)于補加水分或電解液的問(wèn)題，通過(guò)實(shí)驗證明，如果電池的容量衰減是由于長(cháng)期在高溫下使用或過(guò)充電引起的水分散失所致的干涸失效，適量的補加水分可以使其容量恢復，但由于過(guò)去及現在所生產(chǎn)的大部分電池都是使用密封膠粘在一起的，一旦將電池的上蓋打開(kāi)，用戶(hù)就無(wú)法恢復原樣，所以，補加水分一般要由生產(chǎn)廠(chǎng)家進(jìn)行，加注水分或電解液后要及時(shí)將電池密封。因為VRLAB是一種貧液式電池，為了防止電解液損耗，其各個(gè)部位均是密封的，包括注液口的控制閥也是采用專(zhuān)用設備焊接上的。如果要補加水或電解液后，處理不當，電池就成為實(shí)際的開(kāi)口電池，補加的水分或電解液就會(huì )很快地被蒸發(fā)出去，電池的容量也會(huì )很快地衰竭。所以，一般情況下不提倡用戶(hù)自己給VRLAB補加水或電解液。

6結語(yǔ)

VRLAB失效的一個(gè)主要原因是電池缺水引起的干涸失效。其成因主要是浮充電壓和使用環(huán)境溫度較高，引起電池失水速度加快，使電池在充放電過(guò)程中極化過(guò)大，無(wú)法工作。通過(guò)實(shí)驗證明：補加一定量的純水，可有效地減輕充放電過(guò)程中極化，恢復電池的實(shí)際容量。

參考文獻

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