一、概述

蓄電池是UPS、EPS、直流屏等系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，在工業(yè)、通信、鐵路（包括地鐵）、銀行、證券、特種、特種等重要領(lǐng)域的應(yīng)用比較廣泛，它的優(yōu)劣直接影響到各領(lǐng)域供電系統(tǒng)的可靠程度。

二、含義和分類

蓄電池：能將化學(xué)能和直流電能相互轉(zhuǎn)化且放電后能經(jīng)充電能復(fù)原重復(fù)使用的裝置叫蓄電池(常用的蓄電池有鉛酸、鎘鎳、氫鎳和鋰離子電池，在下面，我們會(huì)重點(diǎn)介紹鉛酸免維護(hù)蓄電池）；蓄電池在整個(gè)UPS、EPS、直流屏等系統(tǒng)中是平均無故障時(shí)間（MTBF）最短的一種器件。如果用戶能夠正確使用和維護(hù)，就能夠延長其使用壽命，反之其使用壽命會(huì)大大縮短，使其提前退役，給用戶自己造成不必要的損失。

蓄電池的種類一般可分為：

過針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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1．按用途分類分為：A>啟動(dòng)用（供各種汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)起動(dòng)和點(diǎn)火、照明用；起動(dòng)時(shí)要求大電流放電，要求能低溫起動(dòng)、電池內(nèi)阻小）；B>固定型防酸式（用于發(fā)電廠、變電所、通訊、醫(yī)院等作為保護(hù)、自動(dòng)控制、事故照明、通訊等備用電源；電解液稀、壽命長、浮充使用）；C>牽引用（用于各種蓄電池車、****車、鏟車、礦用電機(jī)車等。作為電動(dòng)牽引及照明電源用；要求厚極板、容量大、以3h~5h率充放電循環(huán)使用）；D>其它用（大小容量不等，放電率多種多樣）

2．按鉛酸蓄電池的荷電狀態(tài)分類分為：A>干放電態(tài)（極板為放電態(tài)，放在無電解液的蓄電池槽中；開始使用時(shí)應(yīng)灌入電解液，并進(jìn)行較長時(shí)間的初充電后方可使用）；B>干荷電態(tài)（極板處于干燥的充電態(tài)的無電解液的蓄電池槽中，使用時(shí)灌入電解液，不需初充電即可使用）；C>帶液充電態(tài)（充電態(tài)帶電液的蓄電池）；D>濕荷電態(tài)（充電態(tài)，部分電液吸在極板和隔膜中，使用時(shí)灌入電液、不需要充電。貯存時(shí)間不及干荷電態(tài)蓄電池時(shí)間長）；E>免維護(hù)蓄電池（充電態(tài)帶液電池，在規(guī)定的工作壽命期間不需要維護(hù)加水，自放電率很?。籉>少維護(hù)蓄電池（充電態(tài)帶液電池，在規(guī)定的工作壽命期間只需要少量維護(hù)，較長時(shí)間內(nèi)加一次水）

3．按電池蓋和排氣拴的結(jié)構(gòu)分類分為：A>開口式(無永久性蓋子，產(chǎn)生的氣體可以自由逸出，只裝有與殼體不固定的蓋板；以減少酸霧?，F(xiàn)幾乎被淘汰)B>排氣式(電池殼體與蓋固定在一起；蓋的注酸口裝有排氣拴)C>防酸隔爆式(電池蓋上裝有防酸阻火拴，允許電池排氣，但酸霧不逸出；遇有外界火源時(shí)電池內(nèi)部不燃燒、不爆炸)D>防酸消氫式(裝有催化拴，可使電池析出的氫氧重新化合為水，返回電池。同時(shí)具有防酸防暴功能)E>閥控式密閉蓄電池(蓄電池密閉，不需要加水，裝有安全閥，電池內(nèi)壓力過大時(shí)可排出氣體，外界氣體不能進(jìn)入電池內(nèi)部；該種蓄電池是免維護(hù)蓄電池)

三、鉛酸蓄電池的使用

鉛酸蓄電池：電極主要由鉛制成，電解液是硫酸溶液的一種蓄電池。一般由正極板、負(fù)極板、隔板、電池槽、電解液和接線端子等部分組成。它是1859年由法國科學(xué)家普蘭特發(fā)明，至今有148年歷史。鉛酸蓄電池的容量的計(jì)算：在規(guī)定的條件下，完全充電的蓄電池能夠提供的電量，通常用安時(shí)（Ah）表示。容量=單格正極板片數(shù)×單片極板的容量

無人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測繪、無人設(shè)備

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UPS、EPS、直流屏等一些設(shè)備考慮到負(fù)載條件、使用環(huán)境、使用壽命及成本等因素，一般會(huì)選擇鉛酸免維護(hù)蓄電池，如德國陽光、德國松樹、GNB、廣東湯淺、廣東志誠冠軍、沈陽松下、上海大力神、等或其他品牌優(yōu)質(zhì)免維護(hù)電池。用戶千萬不要因貪圖便宜而選用劣質(zhì)電池，因?yàn)檫@樣會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，并可能因此造成更大的損失。

1．鉛酸免維護(hù)蓄電池使用前的檢查

鉛酸免維護(hù)蓄電池有自放電現(xiàn)象（SELF-D1SCHARGE），如果長期放置不用（一般放置六個(gè)月以上，自放電為50%），會(huì)使能量損失掉,因此需定期進(jìn)行充放電。維護(hù)人員可以通過測量電池開路電壓來判斷電池的好壞，以12V電池為例，若開路電壓高于12.5V，則表示電池儲能還有80％以上，須充電10小時(shí)以上；若開路電壓為12V-12.5V之間，則應(yīng)該立刻進(jìn)行補(bǔ)充充電，須充電13-24小時(shí)以上；若開路電壓低于12V，則表示電池存儲電能不到20％，須充電48小時(shí)以上。充電完后測開路電壓應(yīng)在13V左右。故存放時(shí)，建議用戶不要放置太長時(shí)間，有條件的用戶建議3個(gè)月做一次充放電，以保證電池的容量達(dá)到理想值。使用前，查看外表，看看接線柱子是否被氧化，如果是應(yīng)進(jìn)行打磨，不然會(huì)影響導(dǎo)電性能；再就是看看蓄電池外表是否干凈，如有灰塵，應(yīng)用干布擦干凈。

2．鉛酸免維護(hù)蓄電池使用中的檢查

免維護(hù)電池由于采用吸收式電解液系統(tǒng)，在正常使用時(shí)不會(huì)產(chǎn)生任何氣體，但是如果用戶使用不當(dāng)，造成電池過充電，就會(huì)產(chǎn)生氣體，此時(shí)電池內(nèi)壓就會(huì)增大,會(huì)將電池上的壓力閥頂開，嚴(yán)重的會(huì)使電池鼓漲、變形、漏液甚至破裂，這些現(xiàn)象都可以從外觀上判斷出來,如發(fā)現(xiàn)上述情況應(yīng)立即更換電池。如果有條件，可以裝上蓄電池在線檢測系統(tǒng)，用以查看電池的電壓、內(nèi)阻、溫度等變化。

3．鉛酸免維護(hù)蓄電池使用中的保養(yǎng)

雖然免維護(hù)電池在使用時(shí)不需要人工進(jìn)行專門的維護(hù)工作，但是在使用時(shí)還是有一定的要求，如果使用不當(dāng)會(huì)影響電池的使用壽命。

影響電池使用壽命的因素有以下幾點(diǎn)：安裝、溫度、充放電電流、充電電壓、放電深度和長期充電等。

1）電池安裝

電池應(yīng)盡可能安裝在清潔、陰涼、通風(fēng)、干燥的地方，并免受到陽光、加熱器或其他輻射熱源的影響。電池應(yīng)正立放置,不可傾斜角度。每個(gè)電池間端子連接要牢固。聯(lián)接時(shí)不同容量，不同性能，不同新舊，不同廠家的蓄電池不應(yīng)聯(lián)接在一起使用。電池在聯(lián)接時(shí)，應(yīng)該使用絕緣性工具，以防意外造成正負(fù)極短路，燒毀電池。蓄電池與充電器或負(fù)載聯(lián)接時(shí)，電路開關(guān)一定要處于斷開位置，蓄電池的正極應(yīng)與充電器或負(fù)載的正極聯(lián)接，蓄電池的負(fù)極應(yīng)與充電器或負(fù)載的負(fù)極聯(lián)接。聯(lián)接用的螺母，螺栓，墊圈與聯(lián)接線應(yīng)松緊適度、均勻，應(yīng)避免螺絲松動(dòng)和過緊。

2）環(huán)境溫度

環(huán)境溫度對電池的影響較大，環(huán)境溫度過高，會(huì)使電池過充電產(chǎn)生氣體，環(huán)境溫度過低，則會(huì)使電池充電不足，這都會(huì)響電池的使用壽命。因此一般要求環(huán)境溫度在25℃左右。

3）充電

充電分為初充電，正常充電，均衡充電等幾種。

初充電，新電池的首次充電稱為初充電，目的在于使電池在裝配過程中被氧化的極板活性物質(zhì)還原，增加活性物質(zhì)含量，提高電池的放電性能。

正常充電，對已經(jīng)放過電的電池進(jìn)行充電稱為正常充電。

浮充電，電池組與電源并聯(lián)連接到負(fù)載上，當(dāng)交流電源正常時(shí)，整流器將交流電整流為直流電后，一面給蓄電池充電，一面經(jīng)逆變將直流電重新轉(zhuǎn)換為交流電為負(fù)載供電。當(dāng)交流電源中斷時(shí)，蓄電池的直流電立即經(jīng)逆變轉(zhuǎn)換為交流電給負(fù)載供電，以保證供電的連續(xù)性。這種蓄電池充電稱為浮充電。

均衡充電，電池在使用的過程中，往往會(huì)產(chǎn)生比重、容量、電壓等不均衡現(xiàn)象。導(dǎo)致電池組輸出電壓過低，輸出電量過小。為此，對電池組進(jìn)行過充電，使電池組中的每個(gè)單電池都處于充足電狀態(tài)，這一充電過程稱為均衡充電。

無論使用那種充電方法，都應(yīng)該注意按照廠家產(chǎn)品說明，控制充電電壓和電流，以防過壓和過流充電導(dǎo)致蓄電池性能下降和壽命縮短或損壞。

在電源系統(tǒng)中，電池總是在線備用工作的，這樣電池基本處于長期的浮充狀態(tài)中，浮充電壓的選取對電池的長期可靠運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，正如前面看到的，偏高的浮充電壓會(huì)造成電池緩慢失水并發(fā)產(chǎn)生熱失控而使電池失效；偏低的浮充電壓會(huì)造成電池長期處于充不飽電的狀態(tài)，使電池發(fā)生硫酸化而導(dǎo)致電池失效。正確的浮充電壓一般應(yīng)選在2.23V/單體.，并應(yīng)隨同電池工作溫度進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，由于電池生產(chǎn)廠家的不同，這一參數(shù)會(huì)有一些差異，應(yīng)嚴(yán)格按照廠家提供的參數(shù)選取。

在一個(gè)電池組中，電池總是串聯(lián)充電的，由于電池存在個(gè)體差異，每個(gè)電池的端電壓不會(huì)嚴(yán)格一致，為保證電池組中每個(gè)電池的長期安全運(yùn)行，必須保證電池組中每個(gè)電池的浮充端電壓都處于正確的范圍，均衡充電是經(jīng)常采用的方法，通過適當(dāng)?shù)倪^充電來保證電池組中落后電池充足電。這一方法由于要對電池組過充電，應(yīng)限制使用，應(yīng)使用單個(gè)電池補(bǔ)充充電代替均衡充電，如果必須對電池組進(jìn)行均衡充電，必須嚴(yán)格控制均衡充電電壓。均衡充電的電壓應(yīng)嚴(yán)格按照電池生產(chǎn)廠的規(guī)定選取。

4）放電

放電電流不宜過大，更要避免短路放電。一般按C10—C20安時(shí)數(shù)放電，具體講，如50AH的電池，用C10(5安培的電流)進(jìn)行放電，到10小時(shí)時(shí)截至，能達(dá)到充分活化電池的目的，同時(shí)能檢驗(yàn)此塊電池的容量是否足夠（有些電池廠家要求用C20方式放電，相應(yīng)放電時(shí)間延長一倍）。

放電時(shí)，蓄電池端電壓不要低于終止電壓，以防蓄電池過度放電導(dǎo)致蓄電池性能下降和壽命縮短。放電后，應(yīng)該及時(shí)充電。不允許蓄電池在放電狀態(tài)下長時(shí)間擱置。

5）放電深度

放電深度對電池使用壽命的影響也非常大，電池放電深度越深，其循環(huán)使用次數(shù)就越少,因此在使用時(shí)

應(yīng)避免深度放電。

6）定期保養(yǎng)

電池在使用一定時(shí)間后應(yīng)進(jìn)行定期檢查，如觀察其外觀是否異常、測量各電池的電壓是否平均等；如果長期不停電，電池會(huì)一直處于充電狀態(tài)這樣會(huì)使電池的活性變差,因此即使不停電，UPS也需要定期進(jìn)行放電試驗(yàn)以便電池保持活性。條件允許的話放電試驗(yàn)一般可三到六個(gè)月進(jìn)行一次,做法是UPS帶載－－最好在50%以上,然后斷開市電，使UPS處于電池放電狀態(tài),放電持續(xù)時(shí)間視電池容量而言一般為幾分鐘至幾十分鐘,放電后恢復(fù)市電供電，繼續(xù)對電池充電。

四、鉛酸蓄電池的失效機(jī)理（即常見故障）

1電池失水：鉛酸蓄電池失水會(huì)導(dǎo)致電解液比重增高、導(dǎo)致電池正極柵板的腐蝕，使電池的活性物質(zhì)減少，從而使電池的容量降低而失效。

鉛酸蓄電池密封的難點(diǎn)就是充電時(shí)水的電解。當(dāng)充電達(dá)到一定電壓時(shí)（一般在2.30V／單體以上）在蓄電池的正極上放出氧氣，負(fù)極上放出氫氣。一方面釋放氣體帶出酸霧污染環(huán)境，另一方面電解液中水份減少，必須隔一段時(shí)間進(jìn)行補(bǔ)加水維護(hù)。閥控式鉛酸蓄電池就是為克服這些缺點(diǎn)而研制的產(chǎn)品，其產(chǎn)品特點(diǎn)為：

（1）采用多元優(yōu)質(zhì)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(shí)釋放氣體。采用優(yōu)質(zhì)多元合金后，在2.35V/單體（25℃）以上時(shí)釋放氣體，從而相對減少了氣體釋放量。

（2）讓負(fù)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(fù)極接觸，發(fā)生反應(yīng)，重新生成水，使負(fù)極由于氧氣的作用處于欠充電狀態(tài)，因而不產(chǎn)生氫氣。這種正極的氧氣被負(fù)極鉛吸收，再進(jìn)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(fù)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超細(xì)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(fù)極，再化合成水。另外，超細(xì)玻璃纖維板具有吸附硫酸電解液的功能，因此閥控式密封鉛酸蓄電池采用貧液式設(shè)計(jì)，即使電池傾倒，也無電解液溢出。

（4）采用密封式閥控濾酸結(jié)構(gòu)，使酸霧不能逸出，達(dá)到安全、保護(hù)環(huán)境的目的。

在上述陰極吸收過程中，由于產(chǎn)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(bǔ)加水維護(hù)，這也是閥控式密封鉛酸蓄電池稱為免維電池的由來。

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(nèi)應(yīng)無氣體逸出；充電電壓在2.35V／單體（25℃）以下應(yīng)無氣體逸出；放電期間內(nèi)應(yīng)無氣體逸出。但當(dāng)充電電壓超過2.35V／單體時(shí)就有可能使氣體逸出。因?yàn)榇藭r(shí)電池體內(nèi)短時(shí)間產(chǎn)生了大量氣體來不及被負(fù)極吸收，壓力超過某個(gè)值時(shí)，便開始通過單向排氣閥排氣，排出的氣體雖然經(jīng)過濾酸墊濾掉了酸霧，但必竟使電池?fù)p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(yán)格的，不能造成過充電。

2負(fù)極板硫酸化

電池負(fù)極柵板的主要活性物質(zhì)是海棉狀鉛，當(dāng)閥控式密封鉛酸蓄電池的荷電不足時(shí)，電池的負(fù)極柵板上的海棉狀鉛會(huì)失去活性，不能再參與化學(xué)反應(yīng)，這一現(xiàn)象稱為活性物質(zhì)的硫酸化，硫酸化使電池的活性物質(zhì)減少，降低電池的有效容量，也影響電池的氣體吸收能力，久之就會(huì)使電池失效。

為防止硫酸化的形成，電池必須經(jīng)常保持在充足電的狀態(tài)。

3正極板腐蝕

由于電池失水，造成電解液比重增高，過強(qiáng)的電解液酸性加劇正極板腐蝕，使正極板孔隙率增高，電解液相對變少，極板活性物質(zhì)變少，電池容量變低。防止極板腐蝕必須注意防止電池失水現(xiàn)象發(fā)生。

4熱失控

熱失控是指蓄電池在恒壓充電時(shí)，充電電流和電池溫度發(fā)生一種累積性的增強(qiáng)作用，并逐步損壞蓄電池。造成熱失控的根本原因是：

普通富液型鉛酸蓄電池由于在正負(fù)極板間充滿了液體，無間隙，所以在充電過程中正極產(chǎn)生的氧氣不能到達(dá)負(fù)極，從而負(fù)極未去極化，較易產(chǎn)生氫氣，隨同氧氣逸出電池。

因?yàn)椴荒芡ㄟ^失水的方式散發(fā)熱量，VRLAB電池過充電過程中產(chǎn)生的熱量多于富液型鉛酸蓄電池。較易發(fā)生熱失控。

所以浮充電壓應(yīng)合理選擇。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(guān)重要的因素。一般情況下，浮充電壓定為2.23V/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(xù)充電4個(gè)月就會(huì)出現(xiàn)熱失控；或者采2.30V/單體（25℃），連續(xù)充電6~8個(gè)月就會(huì)出現(xiàn)熱失控；要是采用2.28V/單體（25℃），則連續(xù)12~18個(gè)月就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的容量下降，進(jìn)而導(dǎo)致熱失控。熱失控的直接后果是蓄電池的外殼鼓包、漏氣，電池容量下降，最后失效。

五、結(jié)束語

鉛酸蓄電池（特別是免維護(hù)型）在各行各業(yè)中的應(yīng)用越來越重要，希望本文能為廣大用戶提供借鑒，以至能更好的使用蓄電池，使之壽命更長，為企業(yè)創(chuàng)造更高的效益。