鸿宝蓄电池HB12120 为您机房电源设备保驾护

蓄电池在使用过程中，因为技术的原因的限制，在使用一段时间之后，其蓄电性能将会一定降低，这个时候我们就要对蓄电池的状态做出一定判定。

　　当发动机启动时，在短时间（5～18s）内，蓄电池向起动机连续供给强大的电流（约200～600A），同时**点火电路用电;当发动机低速运转、发电机电压较低或不发电时，由蓄电池池向全车用电设备供电。蓄电池相当于一个大电容器，能起到稳定电路电压的作用，并可随时将发电机产生的过电压吸收掉，保护电子元件不被损坏。蓄电池的技术状态好坏如何进行判断呢?

　　1.利用电解液密度判断蓄电池放电程度

　　电解液密度在充电过程中逐渐变高，而在放电过程中逐渐降低，电解液密度是与蓄电池的放电程度成正比例变化的，蓄电池放电程度越大，电解液相对密度就降得越多。因此，通过测量电解液密度就可以判断蓄电池的充放电程度。

　　一般情况下，蓄电池从充足到放电结束，其电解液密度大约下降0.16g/cm3左右，所以当电解液密度每下降0.01g/cm3，相当于放电6%，利用这个数值，就可以作出大概的估算。应该指出的是，这里所测的电解液密度是以20℃的温度为标准，平时测量的相对密度，必须进行温度校正，电解液的温度每**标准温度1℃，应加上0.0007的误差，每低于标准温度1℃，应减去0.0007的误差。

　　用吸式密度计测定电解液密度，如图所示。具体方法是:先将密度计的吸嘴插入单格电池内，用手捏一下橡皮球，然后缓慢松开，电解液就会被吸到吸液玻璃管中。吸入的电解液量应以能将密度计浮子浮起而不会**住为宜。读数时，应使浮子浮于玻璃管*，避免二者相接触，并使密度计中电解液液面与密度计刻线及视线对齐，液面所在浮子的刻度，即为电解液的密度值。

　　2.测量大负荷下端电压判断蓄电池的放电程度

　　电解液密度只能说明蓄电池的充放电程度，而不能说明蓄电池有无故障和向起动机供电的能力。例如，同样的电解液密度所反映的充电程度，可能是正常的使用结果，也可能是由于自行放电或其它故障所造成的。通常，蓄电池技术状态良好的基本特征是容量大、内阻小。当蓄电池的技术状态变坏时，在其放电中，特别是大电流放电中，由于压降的明显增大，端电压在一定的时间内就会出现不正常的下降且不稳定。所以，通常采用蓄电池在以大电流（100～150A）放电情况下，测量其端电压的方法，来判定蓄电池的技术状况。常用的方法有如下几种：

　　（1）一般技术状态良好的蓄电池，用高率放电计检查时，单格电压在1.5V以上，且能保持5s稳定，图电解液密度的检查各单格电压不应相差0.1V;电压稍低于1.5V，但5s内尚能稳定者，属于放电过多，应及时进行充电;若5s内电压*下降，则表示有故障;若单格无电压指示，则说明其内部有严重短路、断路或严重硫化故障。

　　用高率放电计不应测量正在充电和刚充完电的蓄电池，应在停止充电一会后再进行测量，以防测量时触针接触不良产生火花，点燃蓄电池内散出的氢气、氧气，发生爆燃而损坏蓄电池和造成人身伤亡。

　　（2）在汽车上通过起动机放电来判断蓄电池的放电程度。在发动机正常工作温度下，将一只电压表接在蓄电池的正、负极之间，拔出分电器盖上的*高压线并搭铁，启动发动机连续运转15s，及时观察电压表的读数。在起动机和线路连接良好的情况下，对于12V电压的蓄电池，若电压表读数大于等于9.6V，说明蓄电池技术状态良好;若电压低于9.6V，说明技术状态不好。

　　（3）通过灯光来判断蓄电池的技术状态。在夜间接通前照灯的情况下，接通起动机，通过灯光的减暗程度来判断蓄电池的技术状态。若起动机转得很快，灯光虽然稍许变暗，但仍有足够的亮度，则说明蓄电池能够保持一定的电压，技术状态良好且充电较足;若起动机旋转无力，灯光又非常暗淡，则说明蓄电池放电过多，必须立即充电;若接通起动机，灯光变红，并*熄灭，则说明蓄电池放电已经**过了允许限度或者已严重硫化。

1 阀控密封式铅酸蓄电池简介

　　阀控密封式铅酸蓄电池（ValveRegulatedLead－AcidBattery，简称VRLA），按其实现技术分为AGM和GEL两种，前者是指采用AbsorbedGlassMat即**细玻璃纤维棉隔板吸附硫酸电解液的技术，而后者是指采用GEL即SiO2胶体吸收硫酸电解液的技术。后者从1957年开始由西德Sonnenschein公司开发并投入商业使用，因为GEL电池在大电流、低温等方面的相对低性能，虽然经过了半个世纪的发展，迄今为止仍未能成为主流。目前文献和会议讨论的VRLA电池除特别说明外，皆指AGM电池。

　　AGM技术的VRLA电池的研制可以从上世纪60年代中期起算，实现真正意义上的商业化在1979年，美国GNB公司在购买了Gates公司的发明**后，经过进一步研发，开始大规模生产VRLA电池，容量为32～500AH。此后，VRLA电池在欧美得到推广应用，出现了以美国GNB、DEKA、C＆D、英国Chloride、HAWKER、日本YUASA、GS、松下为代表的大批的VRLA电池生产厂家。到1996年，在固定用途领域VRLA电池已基本取代上一代的富液管式电池。到目前，VRLA电池虽仍面临众多的未解决难题，但产品维护工作量少的特点深入人心，市场地位已不可动摇。

2 阀控密封式铅酸蓄电池目前面临的几大技术难题及其分析

　　VRLA电池目前主要存在以下几个技术难题，其余问题都与这几个问题有密切的联系或是由这几个问题引发。

2.1 长期密封

　　VRLA电池的长期密封在目前有被生产和使用双方忽视的倾向，因为市场上大部分的VRLA电池都已将短期密封解决得比较好，在电池使用中的表现也可作为佐证。在电池投入使用的前3年，一般不会出现密封上的问题。但在对电池的使用寿命要求已**过10年的今天，在使用3～5年之后，电池的密封还能可靠吗？让我们从电池的运行中的现象作一简单分析。众所周知，蓄电池在使用期间正极板栅腐蚀后必然伸长，不同品牌电池之间的区别仅在于伸长量的大小，即使是采用公认非常耐腐Pb-Sb-Cd-Ag合金，在使用5～6年之后，因为正极板伸长，也会对电池较柱部位的密封造成致命的破坏。事实上，从众多用户处收集到的信息来看，在电池投入使用后3～6年，有很多品牌的电池会出现较柱处密封破坏的问题，这将导致电池泄露进而短期内失效。即使是采用环氧加橡胶的多重密封或氩弧焊的看似牢不可破的密封，也抵挡不住正极板伸长的化学力。因此，我们有理由对VRLA电池的长期密封可靠性再次提出疑问。但问题显然不全在密封上，电池设计中对正极板伸长的充分预计没有得到足够的重视，使得目前大多数的VRLA电池都将面临使用一段时间后产生泄露的尴尬。在这一方面，美国EPM公司（EASTPENNManufacturing,co.,inc.）做得较为出色，体现在其DEKA(r)系列产品中，2VVRLA电池都有一个可以吸收正极板伸长的弹性底桥（如下图1），而12V系列的产品使用与Wirtz联合开发的连续铸造辊压板栅，该板栅的屈服强度显着提高，因此较板在运行期间很少伸长膨胀[1]，能分别满足20年（2V系列）和10年（12V系列）的寿命要求。由于受**的保护，目前在世界范围内，EPM的这种设计还是*此一家，别无分店。

2.2 失水、热失控

　　VRLA电池失水的主要原因分为三个方面，首先是水分解后从安全阀排气失水，其次是电池槽盖的渗透失水，*三是板栅腐蚀消耗水。电池失水到一定程度，热失控几乎就必然发生。

　　对排气失水，主要取决于电池的板栅合金和浮充电压，对不同的电池，因为使用合金的不同，生产厂家推荐的浮充电压可能不一样，但**过2.26V/cell（25℃）的浮充电压普遍认为是不恰当的。过高的浮充电压导致额外的水分解和排出。DEKA(r)系列电池采用Pb-Sn合金作为正板栅材料，结合特殊的正极铅膏配方和制造工艺，使得电池在2.25V/cell的浮充电压下浮充电流也仅0.028A/100Ah，从而在保证电池充足电的情况下使电池浮充失水减少到较小。

　　电池槽盖的渗透失水已有定论，PP是目前防止失水较好的槽盖材料。下表是VRLA电池较常使用的三种材料的性能对比[2]。

　　板栅腐蚀失水取决于所用的合金和充电电压，目前普遍采用Pb－Ca系合金作为负板栅，正板栅则由于电池性能上的综合考虑而有所不同，如美国GNB采用Pb－Sb－Cd－Ag合金，EPM采用Pb－Sn合金，一般厂家采用Pb－Ca－Sn合金，各种合金各有优劣，目前难有定论。

　　当电池的失水达8～10％时，由于氧复合效率的高效以及散热不良，电池将出现热失控，短时间内即告失效。

2.3 电池均匀性和可靠性

　　由于组成电池的各零部件、材料在尺寸、成分、用量上的微小差异，使得电池在浮充电压、静态电压上表现出虽然在**百分比上也是微小，但实际上不能接受的差异。国内外均对这种差异给以较大的关注，所有的VRLA电池制造厂都投入大量人力物力进行研究和解决，但成效似乎还不尽如人意。

　　做得较好的如DEKA(r)电池，也只能宣称达到电池出厂6个月内投入使用，浮充电压较差在±20mV之内，储存时间越长，投入使用后的电池差异越大。根据EPM的研究，电池电压的差异主要受较板和电池吸酸饱和度的影响，采用高成本的槽式化成有利于提高较板的均匀性，而采用富液玻璃棉隔板（HGM）和倒酸工艺有利于饱和度的均匀。电池的均匀性和可靠性就取决于制造厂的工艺制造水平，国内外都倾向于提高制造的自动化水平以提高电池的均匀性和可靠性。如EPM公司在DEKA(r)系列VRLA电池的生产上，就已经实现了全生产过程的电脑监控和高度自动化制造。

　　电池在使用条件上的均匀性是*被忽视的方面，如果几个电池密放在一起，我们必然能检测到中间的电池温度会较两头的高，日积月累下来，中间电池的失水、腐蚀等会较其他电池为多，差异由此拉大，并导致个别电池寿命提前终止，整组电池也随之失效。EPM的DEKA(r)系列为每一个VRLA电池都提供六个面的散热，以保证电池在使用条件上的均匀性（下图2）。

　　VRLA电池维护工作量的较大减少，使得用户包括制造厂对使用中电池的状态不能很好掌握。先进铅酸电池联合会（ALABC）曾调查了100万只（6万组）电池的使用数据，由于用途的不同，电池使用寿命从1年到15年以上不等。在电信应用上，有54％的电池组**更换过电池，大多数使用15年以上。调查还揭示，导致个别电池提前失效的原因首先是VRLA电池对工作温度的敏感，以年平均工作温度25℃为标准、如果长期工作偏差**过10℃，则该电池组有78％在不足5年的时间内**只电池失效，因此，在宽的温度范围内运行的电池组，寿命缩短。导致寿命缩短的*二个原因是过充电所致的电池干水，环境温度**35℃而没有降低充电电压的电池34％的不到5年就失效[3]。

3 当今阀控式密封铅酸蓄电池发展趋势

3.1 连续铸造辊压板栅

　　由EPM和Wirtz联合开发，显着提高屈服强度，减少较板伸长膨胀。

3.2 薄片电极

　　板栅厚度小于1mm，以获得更佳的充放电电流特性。由Wirtz开发，在EPM承担的ALABC项目中应用。

3.3 平面式管式电极

　　板栅挤压成型，厚0.75mm，制成较板后不**过3mm，适用于EV、HEV等循环使用场合。由YUASA开发。

3.4 箔式卷状电极

　　薄如纸的电极，厚度仅0.05～0.08mm,由美国BOLDER公司开发。具有较高的比功率和可再充性能。用于电动工具等场合。

3.5 水平电池

　　采用在玻璃丝上挤压包覆Pb－Sn合金制成的铅线编织的铅布为板栅，分别在两头涂正、负铅膏，中间留有铅丝相连。制得的电极水平叠放。比能量和比功率较高。

3.6 双极性电池

　　一块较板，一面是正极，另一面是负极，和其它较板串联成电池。内阻小，比能量高，尤其适合组成上100V的高电压单个电池。

3.7 螺旋卷状电极电池

　　由EXIDE开发，薄的连续电极卷绕成圆筒，有较好的深循环寿命。

3.8 内催化电池[4]

　　由美国费城科技发明，C＆D购买后已商业化应用。原理和防酸隔爆电池的消氢相同，但置于电池内部。为负极复合氧的辅助－冗余结构。据C＆D测试，能显着降低高电压充电时的析气量，减少水损耗。

3.9 槽式化成

　　本来不是新技术，但因为对电池的均匀性效果较好，有重新普及的趋势。EPM全部的VRLA电池均采用槽式化成，C＆D在其liberty2000系列上已采用槽式化成。

3.10 富液式VRLA电池

　　采用富液式隔板（HGM）的VRLA电池，由隔板中的憎酸材料（PE）提供氧气复合通道。显然电池中将留有更多的水。

3.11 VRLA电池智能化

　　更多是指充电设备的智能化和智能化监控，但由于设备投入大，未普及。

4 小结

　　回顾铅酸蓄电池近150年的发展史，我们看到，当某一种形式的产品发展到接近**的时候，在不知不觉中，它正被另一种形式的产品所取代。推动铅酸蓄电池技术不断发展的主要动力，是在减少维护、提高稳定性和可靠性上更高的需求。未来属于免维护电池，而VRLA电池较接近此要求。通过技术上的不断进步，VRLA电池将以更高的质量，更低的价格服务于用户。