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維基蓄電池MFJ12-50

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 閥控式密封鉛酸蓄電池的失效與維護(hù)要求
    
 對(duì)閥控式密封鉛酸蓄電池的失效模式進(jìn)行研究，對(duì)蓄電池出現(xiàn)的常見(jiàn)故障進(jìn)行分析與探討，提出了對(duì)通信用閥控式密封鉛酸蓄電池組的維護(hù)要求。
1 引言
自1859年法國(guó)科學(xué)家普蘭特發(fā)明鉛酸蓄電池以來(lái)，至今已有一百多年的歷史。它與其它化學(xué)電源一樣，是一個(gè)電能與化學(xué)能互相轉(zhuǎn)換的裝置。由于它具有電動(dòng)勢(shì)高、充放電可逆性好、使用溫度范圍廣、電化學(xué)原理清楚、生產(chǎn)工藝易于掌握和原材料豐富而價(jià)廉等特點(diǎn)，獲得了最廣泛的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)蓬勃發(fā)展，從五十年代起，不斷對(duì)傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池進(jìn)行技術(shù)改造。特別是閥控式密封鉛酸蓄電池(VRLA)的問(wèn)世，克服了酸液和酸霧易于外溢的令人頭痛的弊病，使它能與電子設(shè)備放在一起使用，符合用戶要求產(chǎn)品使用方便的歷史發(fā)展潮流，使它的應(yīng)用領(lǐng)域更加廣闊。
1.1產(chǎn)品市場(chǎng)前景
根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：1999年全世界鉛酸蓄電池的銷售收入約為198億美元，且每年以5%的速度遞增。
在我國(guó),隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，汽車工業(yè)、通訊、電力、交通鐵路、計(jì)算機(jī)等基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分迅速，這些行業(yè)都處于一個(gè)高成長(zhǎng)時(shí)期，對(duì)蓄電池的需求日益增長(zhǎng)，大大促進(jìn)了蓄電池行業(yè)的發(fā)展，近十年來(lái)我國(guó)鉛酸蓄電池的需求更以每年10%的速度快速增長(zhǎng)。
根據(jù)中國(guó)電池工業(yè)協(xié)會(huì)2000年10月公布的《電池行業(yè)第十個(gè)五年計(jì)劃》提供的數(shù)字：1999年全國(guó)鉛酸蓄電池產(chǎn)量達(dá)到2625萬(wàn)KVAh，年銷售量為10.5億美元。鉛酸蓄電池在十五規(guī)劃的目標(biāo)是：以2625萬(wàn)KVAh為基數(shù)，年均5%適度增長(zhǎng)。2005年產(chǎn)量達(dá)到3500萬(wàn)KVAh。
統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示:全密封免維護(hù)鉛酸蓄電池逐步取代傳統(tǒng)的開口式鉛酸蓄電池將成為今后鉛酸蓄電池行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。
1.2工作原理
閥控式密封鉛酸蓄電池的工作原理，基本上沿襲于傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池，它的正極活性物質(zhì)是二氧化鉛(PbO2)，負(fù)極活性物質(zhì)是海綿狀鉛(Pb)，電解液是稀硫酸(H2SO4)，其電極反應(yīng)方程式如下：
正極：PbO2+H2SO4+2H++2e-←→ PbSO4+2H2O
負(fù)極：Pb+ H2SO4←→ PbSO4+2H++2e-
整個(gè)電池反應(yīng)方程式：
Pb+ PbO2+2H2SO4←→ 2PbSO4+2H2O
普通的鉛酸蓄電池在充電過(guò)程中，正極析出氧氣，負(fù)極析出氫氣：
正極：H2O→1/2O2+2H++2e-
負(fù)極：2H++2e-→H2
從上面反應(yīng)式可看出，充電過(guò)程中存在水分解反應(yīng)，當(dāng)正極充電到70%時(shí)，開始析出氧氣，負(fù)極充電到90%時(shí)開始析出氫氣，由于氫、氧氣的析出，如果反應(yīng)產(chǎn)生的氣體不能重新復(fù)合利用，電池就會(huì)失水干涸。
閥控式密封鉛酸蓄電池在結(jié)構(gòu)、材料上作了重要的改進(jìn)，正極板柵采用鉛鈣錫鋁四元合金或低銻多元合金，負(fù)極板柵采用鉛鈣錫鋁四元合金，隔板采用超細(xì)玻璃纖維棉(AGM)，并使用緊裝配和貧液設(shè)計(jì)，在電池的上蓋中設(shè)置了一個(gè)單向的安全閥。這種電池結(jié)構(gòu)，由于采用無(wú)銻的鉛鈣錫鋁四元合金，提高了負(fù)極析氫過(guò)電位，從而抑制氫氣的析出，同時(shí)，采用特制安全閥使電池保持一定的內(nèi)壓，采用超細(xì)玻璃纖維棉(AGM)隔板，利用陰極吸收技術(shù)，通過(guò)貧液式設(shè)計(jì)，在正負(fù)極之間、隔板之中預(yù)留氣體通道。因此在規(guī)定充電電壓下進(jìn)行充電時(shí)，正極析出的氧(O2)可通過(guò)隔板通道傳送到負(fù)極板表面，還原為水(H2O)，其反應(yīng)式如下：

閥控式密封鉛酸蓄電池的失效與維護(hù)要求
 
這是閥控式密封鉛蓄電池特有的內(nèi)部氧循環(huán)反應(yīng)機(jī)理，這種充電過(guò)程，電解液中的水幾乎不損失，使電池在使用過(guò)程中達(dá)到不需加水的目的。
當(dāng)今閥控式密封鉛酸蓄電池有兩類，即分別采用超細(xì)玻璃纖維棉(AGM)隔板和硅凝膠二種不同方式來(lái)“固定”硫酸電解液。它們都是利用陰極吸收原理使電池得以密封的，但給正極析出的氧氣到達(dá)負(fù)極提供的通道是不同的。對(duì)AGM密封鉛酸蓄電池而言，AGM隔膜中雖然保持了電池的大部分電解液，但必須使10%的隔膜孔隙中不進(jìn)入電解液。正極生成的氧氣就是通過(guò)這部分孔隙到達(dá)負(fù)極而被負(fù)極吸收的。對(duì)膠體密封鉛酸蓄電池而言，電池內(nèi)的硅凝膠是以SiO2質(zhì)點(diǎn)作為骨架構(gòu)成的三維多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，它將電解液包藏在里邊。電池灌注的硅溶膠變成凝膠后，骨架要進(jìn)一步收縮，使凝膠出現(xiàn)裂縫貫穿于正負(fù)極板之間，給正極析出的氧氣提供了到達(dá)負(fù)極的通道。
由此看出，兩種電池的區(qū)別就在于電解液的“固定”方式和提供氧氣到達(dá)負(fù)極通道的方式有所不同，因而兩種電池的性能也各有千秋。本文主要討論AGM密封鉛酸蓄電池的性能特性。

維基蓄電池是一種電能貯存設(shè)備，它是運(yùn)用化學(xué)能和電能彼此轉(zhuǎn)化的原理進(jìn)行作業(yè)的。在充電時(shí)，蓄電池將電能貯存為化學(xué)能；而在需求放電時(shí)，則將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能。蓄電池在人類的出產(chǎn)日子中運(yùn)用極廣，因而深化知道怎么保護(hù)蓄電池，是至關(guān)重要的。
為了讓冠軍蓄電池能正常運(yùn)作，有必要對(duì)蓄電池進(jìn)行必要的保護(hù)。保護(hù)的首要項(xiàng)目通常包括以下幾個(gè)保護(hù)項(xiàng)目：
1、端電壓
2、銜接處有無(wú)松動(dòng)、腐蝕表象
3、電池殼有無(wú)滲漏和變形
4、極柱、安全閥周圍是不是有酸霧酸液逸出
按蓄電池的保護(hù)周期分類，則應(yīng)當(dāng)包括以下項(xiàng)目：
月：
1、全部清洗
2、丈量各電池端電壓和環(huán)境溫度
3、查看蓄電池殼體極柱功用
季：
充電
年：
1、查看引線及端子的觸摸狀況，丈量饋電母線、電纜及銜接頭壓降
2、核對(duì)性放電實(shí)驗(yàn)
3、校對(duì)外表
4、容量實(shí)驗(yàn)（三年一次）
在冠軍蓄電池的保護(hù)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)注意以下幾個(gè)方面：
1、充電設(shè)備的浮充電壓值有必要堅(jiān)持在±1％的差錯(cuò)之內(nèi)，波紋系數(shù)≤2％，具有過(guò)流、過(guò)壓、欠壓主動(dòng)報(bào)警功用。
2、蓄電池每年以實(shí)踐負(fù)荷做一次核對(duì)性放電實(shí)驗(yàn)，放電電流0.1CA放出額外容量的30％－40％，放電時(shí)每小時(shí)應(yīng)測(cè)一次電壓（單體及電池組），放電電流，環(huán)境溫度，放電后應(yīng)進(jìn)行均衡充電然后轉(zhuǎn)浮充運(yùn)轉(zhuǎn)。
3、每半月應(yīng)測(cè)一次電池單體電壓及總電壓并保存記載，查看外觀是不是清洗，有無(wú)變形和發(fā)熱。
4、熱脹冷縮會(huì)致使銜接線松動(dòng)，每月應(yīng)查看一次銜接導(dǎo)線是不是結(jié)實(shí)，是不是有腐蝕，并及時(shí)進(jìn)行替換或緊固。
5、正常浮充時(shí)不需求均衡充電，如有下列狀況應(yīng)均衡充電：
ａ、正常浮充時(shí)，單體電池誤差大于±50ｍｖ
ｂ、單個(gè)單體電池電壓低于2.20V
ｃ、長(zhǎng)時(shí)間浮充電壓偏低，每半年一次
ｄ、放電后，放置期超越24小時(shí)
ｅ、深度放電放出容量大于0.7C
ｆ、長(zhǎng)時(shí)間小電流放電。
6、應(yīng)每月對(duì)蓄電池進(jìn)行打掃，可用棉布和肥皂水清洗電池，但不得運(yùn)用酒精等有機(jī)溶劑。
7、應(yīng)堅(jiān)持冠軍蓄電池室的溫度在5－30℃。

電力系統(tǒng)用閥控密封鉛酸蓄電池的維護(hù)
    
閥控密封鉛酸蓄電池（VRLA）以其密封無(wú)污染、免維護(hù)、自放電小等特點(diǎn)在電力系統(tǒng)得到廣 泛的應(yīng)用，通常又被稱為“免維護(hù)蓄電池”；由于在實(shí)際維護(hù)工作中，常常被誤認(rèn)為是不需要維護(hù)的蓄電池，但“免維護(hù)”不是不維護(hù)，它是相對(duì)于原有開放型富液鉛酸蓄電池維護(hù)量少而言。電力系統(tǒng)用VRLA一般容量大，大多作為直流電源的后備，在停電和事故狀態(tài)下投用。在電力中斷時(shí)，許多重要的設(shè)備必須靠蓄電池來(lái)維持運(yùn)行。因此必須在日常工作中注重鉛酸蓄電池的維護(hù)方法，從環(huán)境溫度，放電電流，放電時(shí)間，均充浮充電壓等綜合維護(hù)，才能保證電池容量和使用壽命，避免在電力事故停電時(shí)帶來(lái)慘重的經(jīng)濟(jì)損失。

MFJ系列電池的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在：

· 深度放電后回充性強(qiáng)，甚至在放電后在未及時(shí)補(bǔ)充電的情況下容量能100%得到回充。

· 是最理想的用于循環(huán)使用的電池——最適于每天使用。

· 長(zhǎng)時(shí)間放電具有優(yōu)越的性能。

· 更適合于高溫環(huán)境使用。

· 適于電力干線供電不穩(wěn)定的環(huán)境。

· 無(wú)流動(dòng)性的膠體電解液，使電解液在電池內(nèi)部不產(chǎn)生分層現(xiàn)象。

· 無(wú)需平衡充電。

· 自放電小。

· 非常準(zhǔn)確的酸量控制，有效地保護(hù)了正極板并極大地提高了電池壽命。

· 采用厚極板，減小了板柵的腐蝕，并極大地提高循環(huán)壽命。

· 內(nèi)阻低，充電接受能力強(qiáng)。

· 與MF電池相比，在正常的充電條件下，電池內(nèi)部水份損耗非常小。

· 德國(guó)先進(jìn)技術(shù)造就的高分子聚合物隔板，提高了電池的性能及壽命。

· 隔板超高機(jī)械強(qiáng)度隔板的應(yīng)用，避免了短路的產(chǎn)生的可能。

· 在沒(méi)有完全充足電的情況下，可以對(duì)電池進(jìn)行放電，且對(duì)電池不會(huì)有任何損壞。

維基蓄電池MFJ12-50

MFJ12V系列蓄電池基本規(guī)格：

維基蓄電池MFJ12-24

MFJ膠體蓄電池特性曲線

維基蓄電池MFJ12-12

通過(guò)化學(xué)反應(yīng)來(lái)取得能量，是一種通過(guò)化學(xué)反應(yīng)來(lái)獲取電能的器件，又叫化學(xué)電源。化學(xué)電源是在氧化還原的電化學(xué)過(guò)程中將化學(xué)能轉(zhuǎn)化微電能的。它的結(jié)構(gòu)跟普通電池一樣，是由正極、負(fù)極、電介質(zhì)構(gòu)成。在工作時(shí)，正極和負(fù)極發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而放電，因此冠軍蓄電池在使用后，鉛酸蓄電池通過(guò)極板生成，在正極板上生成二氧化鉛，正極負(fù)極電位不同，分別為1.682V一0.395V（對(duì)于單個(gè)電壓為2V的鉛酸蓄電池而言）。可以在很大的溫度范圍正常工作，一般廠家的鉛酸冠軍蓄電池工作的溫度范圍都在一40℃一65℃之間。
實(shí)際上也與冠軍蓄電池內(nèi)阻有關(guān)，有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。蓄電池內(nèi)阻越小，容量越大。但是，冠軍蓄電池的容量與環(huán)境溫度有很大的關(guān)聯(lián)，這點(diǎn)大家應(yīng)該比較容易理解，因?yàn)槠�車蓄電池本身就是化學(xué)電池，溫度不同，化學(xué)反應(yīng)的速度不同，體現(xiàn)的容量就有差異了。因此，選擇蓄電池時(shí)，在南方高溫環(huán)境和北方低溫環(huán)境就是需要考慮的因素。
極板的表面會(huì)析出硫酸鹽，冠軍蓄電池逐漸的覆蓋于極板表面，而硫酸鹽具有極強(qiáng)的抵抗，析出的硫酸鹽阻礙了極板的電通，增大了鉛酸電瓶的內(nèi)部抵抗，因此充電電流被限制變小，同時(shí)被充滿前就停止了充電，原因是強(qiáng)大的內(nèi)部抵抗讓冠軍蓄電池的電壓上升，充電回路顯示充滿電而停止充電，一直保持容量很少的狀態(tài)，并且會(huì)不斷析出硫酸鹽，使電池的性能急劇降低，硫酸密度也隨之下降，冠軍電池廠家因此說(shuō)硫酸鹽是決定冠軍蓄電池壽命的的最大要因。

維基蓄電池MFJ12-50

為做好維基蓄電池維護(hù)工作，我們應(yīng)了解維基蓄電池的各種運(yùn)行狀態(tài)及其使用壽命。根據(jù)不同的運(yùn)行狀態(tài)，可將維基蓄電池的壽命可分為循環(huán)壽命、浮充壽命和存放壽命。
影響維基蓄電池壽命的因素有以下幾點(diǎn)：
1. 環(huán)境溫度：過(guò)高的環(huán)境溫度是導(dǎo)致密封免維護(hù)電池使用壽命縮短的重要原因。一般環(huán)境溫度控制在25℃左右,當(dāng)溫度增加1℃,就會(huì)導(dǎo)致電池的實(shí)際使用壽命縮短一半。而溫度太低，也會(huì)使蓄電池容量下降，溫度每下降1度，其容量則下降1%。可見(jiàn)溫度直接影響了蓄電池的使用壽命。
2. 過(guò)充電：冠軍蓄電池充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或者充電電壓過(guò)高對(duì)正常的電池造成過(guò)充,將不可避免的造成電池失水、電解液干枯，從而減少了蓄電池的正常使用壽命。
3. 過(guò)放電：蓄電池放電到終止電壓后繼續(xù)放電稱為過(guò)放電，過(guò)放電時(shí)間越長(zhǎng)，其循環(huán)使用次數(shù)就越少，按廠家的數(shù)據(jù)，當(dāng)電池放電深度為100%時(shí),電池實(shí)際使用壽命約為200～250次充放電循環(huán);放電深度為50%時(shí),電池實(shí)際使用壽命約為500～600次充放電循環(huán)。
4. 長(zhǎng)期處于浮充狀態(tài)：蓄電池(組)長(zhǎng)期處于浮充電狀態(tài),使得電極被厚厚的氧化膜所覆蓋,造成電池的陽(yáng)極極板鈍化,電池的內(nèi)阻急劇增大,電池的實(shí)用容量大大低于其標(biāo)稱容量。
5. 電池本身的離散性：這也是冠軍蓄電池早期失效的最根本原因，由于電池材料的配方制備、安裝、化成、工藝的不穩(wěn)定、不一致等因素，導(dǎo)致電池本身性能離散性，這給電池運(yùn)行壽命的減少留下了隱患。當(dāng)性能不一致的電池組成一組投入運(yùn)行時(shí)，各電池的浮充電壓會(huì)存在很大差異。經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，浮充電壓高的電池因長(zhǎng)期過(guò)充導(dǎo)致失水和極板腐蝕;反之，浮充電壓低的電池因長(zhǎng)期欠充導(dǎo)致容量損失和極板硫酸化，電池性能劣化便有了自加速的趨勢(shì)。
維基蓄電池的維護(hù)與檢查 
蓄電池組投入運(yùn)行后，為做好檢查與維修工作，應(yīng)具備詳細(xì)的設(shè)備臺(tái)賬和完整的運(yùn)行記錄。要定期清掃蓄電池，可由運(yùn)行人員每周清潔一次蓄電池外殼，保持電池清潔干燥，但清潔時(shí)只能使用干燥的抹布或無(wú)金屬物的毛撣進(jìn)行，防止漏電。 
蓄電池檢修人員應(yīng)每年以0.1C10A放電電流放出額定容量的35% ～40％，放電時(shí)每小時(shí)測(cè)量一次電壓（單體及電池組）、放電電流、環(huán)境溫度。放電后應(yīng)首先進(jìn)行均衡充電，再轉(zhuǎn)為浮充運(yùn)行；每月應(yīng)測(cè)量一次蓄電池單體電壓及總電壓，并保留記錄；每月應(yīng)檢查外觀有無(wú)變形或發(fā)熱，檢查一次連接導(dǎo)線是否牢固，是否有腐蝕，并及時(shí)更換或緊固。當(dāng)蓄電池電壓超出基準(zhǔn)值時(shí)，連續(xù)觀察2個(gè)月，如仍未恢復(fù)，應(yīng)進(jìn)行單獨(dú)充放電試驗(yàn)或更換。 
對(duì)于變電站內(nèi)通信、遠(yuǎn)動(dòng)裝置等使用分散的少量蓄電池，也應(yīng)與直流電源設(shè)備同等管理，明確責(zé)任，定期進(jìn)行充放電試驗(yàn)維護(hù)，以提高其使用壽命。
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