使用方法對閥控式鉛酸蓄電池壽命的影響-理士蓄電池
閥控式密封鉛酸蓄電池在工藝上采用了高技術耐腐鉛合金、超細玻璃纖維綿隔板、ABS塑料外殼、全密封結構、電池內無流動電解液等措施,使電池的內阻小、大電流放電性能好、自放電小,與防酸隔爆鉛酸蓄電池相比,具有體積小、重量輕、外型美觀、無酸氣逸出、無需加水維護等優點。在通信領域里,GSM基站、模擬基站、數據通信、市話通信、長途通信、計算機通信、衛星通信等各電信專業的電源系統中都使用了大量的閥控式密封鉛酸蓄電池 傳統的防酸隔爆蓄電池正遭淘汰。但從使用情況看,閥控式密封鉛酸蓄電池的壽命并不長,和普通電池 比,沒有明顯優勢。如在最近的一次模擬基站通信設備質量聯合檢查中,我們發現某單位有11組24V/500Ah的閥控式密封鉛酸蓄電池的容量為零。據該單位介紹,這11組電池僅僅使用了5年時間,遠遠沒有達到廠家規定的能使用10年的壽命標準。他們不得不另花費30萬元人民幣來更換這11組閥控式密封鉛酸蓄電池。閥控式密封鉛酸蓄電池的使用壽命與哪些因素有關呢?資料表明,板柵腐蝕和電池失水是影響閥控式密封鉛酸蓄電池壽命的重要因素。另外,使用方法正確與否對閥控式密封鉛酸蓄電池壽命也有很大影響。
1 閥控式鉛酸蓄電池的密封機理
鉛酸蓄電池密封的難點就是充電時水的電解。當充電達到一定電壓時(一般在2.30V/單體以上)在蓄電池的正極上放出氧氣,負極上放出氫氣。一方面釋放氣體帶出酸霧污染環境,另一方面電解液中水份減少,必須隔一段時間進行補加水維護。閥控式鉛酸蓄電池就是為克服這些缺點而研制的產品,其產品特點為:
(1)采用多元優質板柵合金,提高氣體釋放的過電位。即普通蓄電池板柵合金在2.30V/單體(25℃)以上時釋放氣體。采用優質多元合金后,在2.35V/單體(25℃)以上時釋放氣體,從而相對減少了氣體釋放量。
(2)讓負極有多余的容量,即比正極多出10%的容量。充電后期正極釋放的氧氣與負極接觸,發生反應,重新生成水,即O2+2Pb→2PbO+2H2SO4→H2O+2PbSO4,使負極由于氧氣的作用處于欠充電狀態,因而不產生氫氣。這種正極的氧氣被負極鉛吸收,再進一步化合成水的過程,即所謂陰極吸收。
(3)為了讓正極釋放的氧氣盡快流通到負極,必須采用和普通鉛酸蓄電池所采用的微孔橡膠隔板不同的新型超細玻璃纖維隔板。其孔率由橡膠隔板的50%提高到90%以上,從而使氧氣易于流通到負極,再化合成水。另外,超細玻璃纖維隔板具有將硫酸電解液吸附的功能,因此即使電池傾倒,也無電解液溢出。
(4)采用密封式閥控濾酸結構,使酸霧不能逸出,達到安全、保護環境的目的。
在上述陰極吸收過程中,由于產生的水在密封情況下不能溢出,因此閥控式密封鉛酸蓄電池可免除補加水維護,這也是閥控式密封鉛酸蓄電池稱為免維電池的由來。但是,免維的含義并不是任何維護都不做,恰恰相反,為了提高閥控式密封鉛酸蓄電池的使用壽命,有許多維護工作等著我們去做,正確的使用方法只有在做中才能探索出來。
2 閥控式鉛酸蓄電池的使用與維護
在通信電源系統中,無論是閥控式密封鉛酸蓄電池還是防酸隔爆鉛酸蓄電池,都是采用全浮充方式工作的。維護人員很容易將維護防酸隔爆鉛酸蓄電池的方法用于維護閥控式密封鉛酸蓄電池,如經常對閥控式密封鉛酸蓄電池進行均衡充電或在較高電壓下浮充。這顯然是不適合的。
眾所周知,閥控式密封鉛酸蓄電池均加有濾酸墊,能有效防止酸霧逸出。但密封蓄電池不逸出氣體是有條件的,即:電池在存放期間內應無氣體逸出;充電電壓在2.35V單體(25℃)以下應無氣體逸出;放電期間內應無氣體逸出。但當充電電壓超過2.35V/單體時就有可能使氣體逸出。因為此時電池體內短時間產生了大量氣體來不及被負極吸收,壓力超過某個值時,便開始通過單向排氣閥排氣,排出的氣體雖然經過濾酸墊濾掉了酸霧,但必竟使電池損失了氣體,所以閥控式密封鉛酸蓄電池對充電電壓的要求是非常嚴格的,必須嚴格遵守。這一點往往被人們忽視。
那么,應如何掌握均衡充電呢?資料表明,國外廠家生產的閥控式密封鉛酸蓄電池大部分采用了低壓浮充電無均衡充電的制度;國內有的廠家要求對閥控式密封鉛酸蓄電池取消均衡充電,有的廠家認為:當電池放電后,用浮充電壓不能給電池充足電,必須進行補充電,此外長期浮充電的蓄電池也不同程度地需要進行補充電。這里的補充電實際上就是均衡充電。郵電部在《電信電源維護規程》中規定:密封電池組通有下列情況之一時應進行充電:(1)浮充電壓有兩只以上低于2.18V/只;(2)放出20%以上額定容量;(3)擱置不用時間超過3個月;(4)全浮充運行達3個月。所以,是否均衡充電既要考慮到郵電部的規定,又要參考廠家的產品說明書,然后根據密封電池的放電次數、放電深度、環境溫度等情況來確定。均衡充電的方法有以下兩種可供選擇:
(1)將充電電壓調到2.33V/單體(25℃),充電30h;
(2)將充電電壓調到2.35V/單體(25℃),充電20h。
以上兩種方法,若無特殊理由,應優先選擇第一種方法。在上面的方法中,25℃這個環境溫度參數非常重要,電池使用壽命與它有很大關系,在使用維護中要嚴格遵守。理論上,蓄電池的使用環境溫度為-40℃~50℃,最佳使用溫度為15℃~25℃,因此,具體充電時間應盡量安排在春秋季節,這時天氣較涼爽,對閥控式密封鉛酸蓄電池均衡充電有利。有條件的單位可以為閥控式密封鉛酸蓄電池安裝空調,以便使室內溫度保持在25℃,這樣就不用考慮季節變化的因素了。當環境溫度高于25℃時,充電電壓應相應降低;當環境溫度低于25℃時,充電電壓應提高。降低或提高的幅度為每變化1℃,增減0.003V/單體。一般是溫度每變化5℃,將充電電壓調整一次。當均衡充電時,電池溫度應略有升高,可升到40℃左右。在其它條件下的溫度升高或異常變化均為不正常現象,應立即查明原因并進行處理。
除了對均衡充電電壓要嚴格把握外,對浮充電壓也應合理選擇。因為浮充電壓是蓄電池長期使用的充電電壓,是影響電池壽命至關重要的因素。一般情況下,全浮充電壓定為2.23~2.25V/單體(25℃)比較合適。如果不按此浮充范圍工作,而是采用2.35V/單體(25℃),則連續充電4個月就會出現熱失控;或者采用2.30V/單體(25℃),連續充電6~8個月就會出現熱失控;要是采用2.28V/單體(25℃),則連續12~18個月就會出現嚴重的容量下降,進而導致熱失控。熱失控的直接后果是蓄電池的外殼鼓包、漏氣,電池失去放電功能,最后只有報廢。再從閥控式密封鉛酸蓄電池的水的分解速度來說,充電電壓越低越好,但從保證閥控式密封鉛酸蓄電池的容量來說,充電電壓又不能太低,因此,在全浮充狀態下,閥控式密封鉛酸蓄電池的浮充電壓的最佳選擇是2.23V/單體(25℃)。
在閥控式密封鉛酸蓄電池的使用維護中,不僅要重點關注電池的均衡、浮充電壓指標,而且還要控制好蓄電池組浮充時各電池端電壓壓差的均一性(指最大差值),它是影響電池使用壽命的關鍵性指標。由于密封電池無法測試電解液的比重,因此,均一性也是檢查閥控式密封鉛酸蓄電池使用狀態的主要手段之一。電池組中各電池端電壓壓差過大,易產生落后電池。在日常維護中,一旦發現浮充時全組各電池端電壓異常,均一性超過0.05V/單體,則應對整組電池進行均衡充電。若均衡充電后端電壓最低的電池仍然偏低,應單獨對偏低電池進行補充電。對經過反復處理端電壓仍不能恢復正常以及個別端電壓特別偏高的電池,應予以更換。隨著生產工藝的改進和獨特工藝的應用,國產閥控式密封鉛酸蓄電池可以保證電池端電壓具有良好的均一性,有資料報道,國內廠家有能力保證密封電池端電壓壓差在0.03V/單體之內,這將極大地提高閥控式鉛酸蓄電池的使用壽命。
但是在通信電源系統中,直到現在還存在著單獨增加或減少蓄電池組中某幾個單體電池負荷的現象,這將人為地造成單體電池間容量的不平衡和充電的不均一性。一個明顯的例子就是為了延長蓄電池的放電時間,采取加尾電池的工作方式,這種工作方式下的尾電池一般在浮充電時不能和整組電池一起進行,在放電時,又是在整組電池放一段時間后方能加進去一起放電,這樣,一方面使整組電池的均一性偏差較嚴重,另一方面造成蓄電池組的過放電,結果是嚴重縮短了蓄電池組的使用壽命。因此,加尾電池的工作方式不可取,F在雖然大多數電信局取消了這種工作方式,但是在微波站和條件較差的地方還在使用這種工作方式。
有的單位從方便、經濟的角度出發,喜歡從整組電池中抽出一部分電池作其它電源用。例如,從48V大容量電源中抽出24V或12V小容量電源,看起來節約了投資,但這樣使得被抽出部分的電池比其余電池負荷加重,久而久之,容量就會減少,電池充電電壓就會偏低,均一性就會偏差嚴重,最后導致整組電池的壽命縮短。這樣做不僅不會節約投資,相反會被迫增加投資。因此在使用閥控式密封鉛酸蓄電池時要盡量避免這些人為因素的影響。
為了維護使用好閥控式密封鉛酸蓄電池,在正常使用情況下,要經常巡視、檢查、測試蓄電池,認真做好蓄電池的運行記錄。完整的運行記錄包括浮充記錄、放電記錄、均衡記錄、電池出現的問題記錄以及采取的措施記錄等,每月要逐只記錄電池的浮充電壓,均衡充電時應記錄均衡充電的總電壓、充電時間、環境溫度等情況,以便隨時掌握電池的運行情況,做到心中有數。在巡查中一旦發現閥控式密封鉛酸蓄電池有物理性損傷,例如外殼鼓包、殼蓋裂紋就要立即更換新電池。
閥控式密封鉛酸蓄電池并非免維電池,只有正確使用和認真維護才能有較長的壽命。如果片面強調免維護,對它長期不管,那就只有付出縮短壽命的代價了。特別在局外點、外租點移動基站,那里一般環境惡劣、外電條件差,電池放電次數多,放電深度大,環境溫度高,因此,有必要研究更好的使用方法和積累更多的維護經驗,以解決在惡劣條件下最大限度地提高閥控式密封鉛酸蓄電池的壽命問題