UPS電源蓄電池12V65AH
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一、鉛酸蓄電池的基本結構及特性
鉛酸蓄電池主要殼體、正負極板、隔板，電解液在電場作用下將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W電能貯存，又將化學電能轉(zhuǎn)為直流電能，并可反復進行數(shù)次充放電循環(huán)的一種裝置，電化學反應式為：
上式可知鉛酸蓄電池是一個復雜的電化學反應體系，鉛酸蓄電池性能壽命長短取決于制造正負極板的材料，工藝環(huán)境、活性物質(zhì)純度組合構成及使用環(huán)境和維護等有很重要的影響。
二、鉛酸蓄電池正負極板（電極）中活性物質(zhì)與容量重要關系
1、由于鉛酸蓄電池容量的多少與正負極板中能參加電化學反應的活性物質(zhì)的數(shù)量面積有重要關系，這里所講活性物質(zhì)量指的是能參加可逆性電化學反應的真實表面積，而不是幾何尺寸的計算面積。當鉛酸蓄電池加入電解液后，正負極板都在電解液（硫酸）的浸泡之中，一部分電解液中的硫酸被正負極板吸收，正負極板表面全是硫酸鉛。
而正負極板在電場的作用下，正極板的表面形成致密的二氧化鉛，而負極板的表面形成致密的純鉛，其正極板形成的二氧化鉛越致密鉛酸蓄電池容量就越大。因此，在常規(guī)的充放電過程中，正負極板在充電時得到二氧化鉛和純鉛，放電后正負極板形成硫酸鉛，其活性物質(zhì)應是迸性的，可相互換置的離子結構的活性物質(zhì)才對電化學反應有效。
按規(guī)定規(guī)格標準生產(chǎn)制造的任何一種額定容量的鉛酸蓄電池，在常充電下其鉛酸蓄電池的容量應在額定容量的95%以下，說明其鉛酸蓄電池不合標準，其原因有制造材料、生產(chǎn)工藝、環(huán)境、產(chǎn)品貯存時間過長其活性物質(zhì)老化失效等原因。
三、極板酸化，自放電、活性物質(zhì)脫落與鉛酸蓄電池失效
1、極板硫化：所謂硫化是指正負極板上形成不可逆硫酸鉛鹽化組成一層白色粗粒結晶的硫酸鉛而言。這種結晶體很難在正常的充電時消除，硫化的形成程度與鉛酸蓄電池容量有很大的關系，硫化越嚴重，電容量越少，直至報廢，極板硫化的因素很多，主要是鉛酸蓄電池貯存時間過長，因為極板在化成處理時活性物質(zhì)表面存在硫酸，導致活性物質(zhì)表面的硫酸鉛老化后失去電離的作用。鉛酸蓄電池帶電擱置時處于放電狀態(tài)，放電后未及時給電池充電，電解液密度過高或不純，都會使正負極板中活性物質(zhì)的表面形成不可硫化。所以，硫化是導致極板活性物質(zhì)失效報廢的主要原因。
2、自放電，是指鉛酸蓄電池內(nèi)電自行消耗，一般認為每晝夜容量下降不大于2%，就認為正常，因鉛酸蓄電池本身有自放電缺點，如果每晝夜容量下降大于2%時，那就是有故障了，自放電原因主要有：生產(chǎn)制造中材料不純（如含銻過高或其它有害雜質(zhì)），電解液中含有害雜質(zhì)（鐵、錳、砷、銅等離子），正負極板硫化后極隔板孔隙堵塞，導致鉛酸蓄電池內(nèi)阻消耗增大，都有導致鉛酸蓄電池產(chǎn)生自放電的原因，所以，要求電解液必須是專用硫酸，水必須是蒸餾水或去離子水。
3、極板活性物質(zhì)脫落
規(guī)范的使用鉛酸蓄電池，正負極板中的活性物質(zhì)是不易脫落的。正極板活性物質(zhì)的脫落主要是電不足或低溫時大電流放電，而負極板活性物質(zhì)的脫落主要是過充電或充電電流過大，過充電會引起水的電解產(chǎn)生大量的氫氣和氧氣，當氫氣向孔隙沖出時，會使活性物質(zhì)脫落，鉛酸蓄電池在顛震的環(huán)境使用也會加速活性物質(zhì)的脫落。所以，要求鉛酸蓄電池在使用中一定要避免過充過放電發(fā)生。
4、電池的失效報廢
是指新鉛酸蓄電池未使用就失效報廢了，原因在于：鉛酸蓄電池制造材料中的活性物質(zhì)組合不合理；極板在化學處理時未達到充放標準；極板貯存環(huán)境不良或存放時間過長，密封受損，長期處于空氣的氧化之中，致使極板活性物質(zhì)被老化；在使用過程中維護不當，某一單體長時間處于去電狀態(tài)，大電流放電時去電單體出現(xiàn)反極電壓后，仍未及時給蓄電池維護：如調(diào)整電解液密度，加蒸餾水，給蓄電池補充電，導致該單體不可逆硫化而失效。在鉛酸蓄電池的使用過程中，往往是夏季未及時給蓄電池加水，氣溫高蒸發(fā)快導致電解液不足或干枯，使極板露出電解面后受空氣而氧化氫脆導致極板硫化而壞死。所以，鉛酸蓄電池的損失是夏季時期，動力是在夏季時氣溫高易起動，對鉛酸蓄電池容量要求高，可是鉛酸蓄電池在夏季時極板活性物質(zhì)局部面積形成硫化，冬季時要求鉛酸蓄電池大電流供電已不可能。如果起動或牽引用鉛酸蓄電池經(jīng)充電額容量的70%時，只有報廢，更換新的蓄電池了。
隨著高頻開關電源的普及，德國陽光蓄電池已在電力系統(tǒng)廣泛應用。由于其全密封、無須加水維護，以前曾經(jīng)被稱為“免維護”蓄電池。由于“免維護”這一詞的誤導，使得用戶放松了對閥控鉛酸蓄電池的日常維護和治理，造成了蓄電池的早期容量降低和損壞，由于蓄電池容量不足或者失效造成的變電所和發(fā)電廠的事故已屢見不鮮。因此，正確使用和維護閥控鉛酸蓄電池，進步其使用壽命，具有十分重要的意義。
2、影響德國陽光蓄電池使用壽命的主要因素
閥控鉛酸蓄電池的正常使用壽命在１０年以上，理論上可到２０年，但在實際使用中經(jīng)常出現(xiàn)容量不足或者早期失效的現(xiàn)象。影響閥控鉛酸蓄電池使用壽命的因素很多，主要有：
2.1環(huán)境溫度的影響
蓄電池在２５℃的環(huán)境下可獲得較長的壽命[1]。溫度升高時，蓄電池的極板腐蝕將加劇，同時將消耗更多的水，從而使電池壽命縮短，長期運行溫度若升高１０℃，使用壽命約降低一半。閥控鉛酸蓄電池的容量是隨著溫度的變化而變化的，25℃時蓄電池的容量為100；在25℃以上時，每升高10℃蓄電池的容量會減少一半。
因此必須認真做到根據(jù)實際溫度的變化公道地調(diào)整蓄電池的放電電流，同時要控制好蓄電池室的溫度使其保持在22℃～25℃以內(nèi)。
2.2過度充電的影響
長期過充電狀態(tài)下，正極因析氧反應，水被消耗，ｈ＋增加，從而導致正極四周酸度增加，板柵腐蝕加速，使板柵變薄加速電池的腐蝕，使電池容量降低；同時因水損耗加劇，將使蓄電池有干涸的危險，從而影響蓄電池壽命。
2.3過度放電的影響
蓄電池過度放電主要發(fā)生在交流電源停電后，蓄電池長時間為負載供電。當蓄電池被過度放電到其電壓過低甚至為零時，會導致電池內(nèi)部有大量的硫酸鉛被吸附到蓄電池的陰極表面，在電池的陰極造成“硫酸鹽化”。硫酸鉛是一種盡緣體，它的形成必將對蓄電池的充、放電性能產(chǎn)生很大的負面影響，因此在陰極上形成的硫酸鹽越多，蓄電池的內(nèi)阻越大，電池的充、放電性能就越差，蓄電池的使用壽命就越短。
2.4小電放逐電條件的影響
在小電放逐電下形成的硫酸鉛顆粒的尺寸遠比大電放逐電條件下的尺寸大，就是說在大電流條件下晶體形成的速度要比小電流條件下慢，晶體來不及生長就很快被氧化還原了，因而顆粒比較小，而在小電流條件下，較大的硫酸鉛晶體就不輕易被還原。如硫酸鉛晶體長期得不到清理，必然會影響蓄電池的容量和使用壽命。因此對蓄電池在實際放電電流下運行的容量應有一個正確的計算。
2.5不均衡性充放電的影響
有關的研究結果表明：板柵不同部位合金成分與結構的分布有所不同，因而會導致板柵電化學性能的不均衡性[2]，這種不均衡性又會使在浮充和充、放電狀態(tài)下的電壓產(chǎn)生差異，且會隨著充、放電的循環(huán)往復，使這種差異不斷增大，形成所謂的“落后電池（蓄電池失效）”。目前國內(nèi)的標準要求，在一組電池中最大浮充電壓的差異應≤50mv，而發(fā)達國家的標準是≤20mv，所以應重視并減小浮充狀態(tài)下蓄電池運行電壓的差異。
2.6熱失控現(xiàn)象
由于德國陽光蓄電池采用貧液設計，電池中灌注的電解液都吸附在玻璃纖維板上，當充電電流增大時，就需要通過安全閥來開釋氣體，因而造成了蓄電池失水、內(nèi)阻增大、容量衰減并在充、放電過程中產(chǎn)生大量的熱量，這些熱量如來不及擴散使溫度劇增，就會形成熱失控。熱失控產(chǎn)生的原因還有沒及時減小浮充電壓、安全閥不嚴或開閥壓過低等等，在熱失控嚴重的情況下假如放電，有可能使蓄電池瞬間電壓驟降和蓄電池殼體溫度上升至70℃～80℃，因此對熱失控的題目必須引起高度的重視。
2.7長期浮充電的影響
蓄電池在長期浮充電狀態(tài)下，只充電而不放電，勢必會造成蓄電池的陽極極板鈍化，使蓄電池內(nèi)阻增大，容量大幅下降，從而造成蓄電池使用壽命縮短。
3.進步閥控式鉛酸蓄電池使用壽命的措施
通過對上述影響閥控鉛酸蓄電池使用壽命的因素的分析，為了進步閥控鉛酸蓄電池的使用壽命，我們就必須做到：
3.1嚴把蓄電池的定貨質(zhì)量。在蓄電池選型和采購的過程中，要充分了解廠家的生產(chǎn)工藝、制造流程和質(zhì)量控制手段，以及技術特點等，必要時可要求在廠家進行首次容量實驗，以篩選差異較小的蓄電池。
公道選擇充電設備。由于開關電源較具有實時監(jiān)控和智能化治理功能，能使密封電池時刻工作在最佳狀態(tài)下，所以要選用高質(zhì)量的開關電源作為充電設備。高頻開關電源系統(tǒng)，要采用模塊化設計，當出模塊現(xiàn)故障時，應能夠立即退出運行，不影響其他模塊的正常運行，備用模塊應能夠自動投進，保證蓄電池不因模塊故障而造成過放電。
3.2注重安裝質(zhì)量。安裝質(zhì)量包括儲存、安裝、容量實驗等多個方面，因此在運輸、儲存的過程中應留意不要發(fā)生碰撞，在安裝過程中要留意匯接條與電池極樁之間的吻合，小心將不平的極樁整平。在緊固極樁時，用力既不能太大也不能太小。氣力太大會使極樁內(nèi)的銅套溢扣，太小又會造成匯流條與極樁接觸不良，因此安裝中最好采用廠家提供的有過力脫扣的扳手，或按照廠家提供的參考公斤力，使用相應的公斤的扳手。安裝中還應該留意要使蓄電池與直流屏之間各組蓄電池正極與正極、負極與負極的是非盡量一致，以在大電放逐電時保持電池組間的運行平衡。
在投進使用前一定要進行補充電。一般密封電池的安裝日期距出廠日期時間較長，密封電池經(jīng)過長期的自放電，容量必然大量損失，靠單純的浮充難以恢復其初始容量。此外，由于單體電池自放電大小的差異，致使電池的比重、端電壓等出現(xiàn)不均衡，投進使用前不進行補充，個別電池會進一步擴展成落后電池甚至出現(xiàn)反極現(xiàn)象。
3．3進步維護質(zhì)量
維護職員要在充分理解德國陽光蓄電池產(chǎn)品說明書所提出的各項要求的條件下從事維護工作，進步維護質(zhì)量。
3.3.1環(huán)境溫度對蓄電池的放電容量、壽命、自放電、內(nèi)阻等方面都有較大影響，固然開關電源有溫度補償功能，但其靈敏度和調(diào)整幅度究竟有限。因此,蓄電池室應安裝空調(diào)設備并將溫度控制在22℃～25℃之間。這不僅可延長蓄電池的壽命，還能使蓄電池有最佳的容量。
3.3.2每月應檢查一次充電設備運行參數(shù)是否在合格范圍之內(nèi)，有無故障告警信號。不論在任何情況下，蓄電池的浮充電壓不應超過廠家給定的浮充值，并且要根據(jù)環(huán)境溫度變化，隨時利用電壓調(diào)節(jié)系數(shù)±3mv/℃來調(diào)整浮充電壓的數(shù)值。
3.3.3鑒于不均衡性對閥控鉛酸蓄電池的影響，應采用浮充電壓的下限值進行浮充供電。
3.3.4在蓄電池不均衡性比較大、較深度地放電以后，以及在蓄電池運行一個季度時，應采用均衡的方式對電池進行補充充電。在均衡充電時要留意環(huán)境溫度的變化，并隨環(huán)境溫度的升高而將均衡電壓設定的值降低。例如，如環(huán)境溫度升高1℃,那么均衡充電的電壓值就要降低3mv。
3.3.5嘗試用脈沖充電的方式對“落后電池”進行充電，促使蓄電池的活化和恢復。
3.3.6精心維護，在閥控式電池組投產(chǎn)運行前應認真記錄每只單體電池的電壓和內(nèi)阻數(shù)據(jù)，作為原始資料妥善保存，以后每運行半年，需將運行的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)進行比較，如發(fā)現(xiàn)異常情況應及時進行處理。
3.3.7每月應測一次電池單體電壓及終端電壓。密封電池端電壓的丈量不能只在浮充狀態(tài)，還應在放電狀態(tài)下進行。端電壓是反映密封電池工作狀況好十的一個重要參數(shù)。浮充狀態(tài)下進行電池端電壓丈量，由于外加電壓的存在，丈量出的電池端電壓易造成假象。即使有些電池反極或斷路也能丈量出正常數(shù)值（實際上是外加電壓在該電池兩端造成的電壓差），這極易在交流失電時造成變電所和發(fā)電廠事故。定期在放電狀態(tài)下進行電池端電壓丈量，這種情況就完全可以避免了。
3.3.8為保證電池有足夠的容量，每年要進行一次容量恢復試驗（即大充大放），讓電池內(nèi)的活化物質(zhì)活化，恢復電池的容量。其主要方法是將電池組脫離充電機，在電池組兩端加上可調(diào)負載，使電池組的放電電流為額定容量的0.1倍，每半小時記錄一次電池電壓，直到電池電壓下降到1.8v/只(對于2v/只的單體電池)或10.8v/只(對于12v/只的單體電池)后停止放電，并記錄時間。靜置2h后，再用同樣大小的電流對蓄電池進行恒流充電，使電池電壓上升到2.35v/只或14.1v/只，保持該電壓對電池進行8h的均衡充電后，將恒壓充電電壓改為2.25v/只或13.5v/只，進行浮充電。上述方法，可以放出蓄電池容量的80，由于考慮到安全運行，也可以放出蓄電池容量的30～50，這需要查對蓄電池的放電曲線進行。
3.3.9閥控鉛酸蓄電池運行到使用壽命的1/2時，需適當增加測試的頻次，尤其是對單體12v的電池增加測試。假如電池內(nèi)阻忽然增加或丈量電壓有數(shù)值不穩(wěn)（特別是小數(shù)點后兩位），應立即作為“落后電池”，進行活化處理。
3.3.10定期檢查一下外觀閥控鉛酸蓄電池的有無異常變形和發(fā)熱，仔細檢查安全閥的四周是否有被噴射的污點，以此確定安全閥是否擰緊或損壞。
3.3.11蓄電池因單只容量不夠需更換時，只能一次性全部更換，不能僅把性能指標不夠的蓄電池單獨更換下來，否則會因蓄電池的內(nèi)阻不平衡而影響整組電池的發(fā)揮，縮短整組電池的使用壽命。
3.3.12不要單獨增加或減少電池組中幾個單體電池負荷，這將造成單體電池容量的不平衡和充電的不一致性，降低電池壽命。如在整組電池抽出一部分作其它電源，或充電不在一起，放電時疊加一起。
3.3.13采用技術手段加強監(jiān)視，如使用蓄電池在線監(jiān)測裝置，實時監(jiān)測蓄電池工作狀態(tài)。對無人值班變電所還應當將采集的信息送到監(jiān)控中心，出現(xiàn)異常情況及時報警，盡早處理。
