铅酸蓄电池有关资料

密封铅酸蓄电池容量快速测试技术难点分析

2008-11-03 21:05

简单的介绍下：

蓄电池的容量主要是和极板上活性物质的利用率有关。

而蓄电池极板上的活性物质是：二氧化铅、铅

在蓄电池内部的化学反应过程中，其实质就是极板上的活性

物质和稀硫酸电解液发生的电化学反应，产生电流。

在这个电化学反应过程中，经常伴随着一种学名叫“硫酸盐化的”负反应，也就是铅

和硫酸生成了一种硫酸铅，这中硫酸铅是一种绝缘体，它的形成必将对电池的充放

电产生极不好的影响，因为在负极板上形成的硫酸盐越多，电池的内阻越大，电池

的可充放电性能越差，负极板上吸收不了正极产生的气体，久而久之电池失效。

说白一点，就是电池内阻越大，对电池的放电阻挠就会越大，导致放出的容量不足。

而且影响铅酸蓄电池容量的因素有很多：放电率、温度、终止电压、极板几何尺寸、

电解液浓度等

电池的内阻：欧姆电阻和极化内阻

欧姆电阻：电极材料、电解液、隔膜的电阻

极化内阻：正负极化学反应时引起的内阻

两者并不是直接影响的，而是通过影响其他方面来影响对方。也就是说，两者并没有直接的关系，而是通过影响对方的制约因素来影响对方。例如：温度的变化可以影响到电池的电解液和电阻变化。1）电解液温度升高，扩散速度增加，电阻降低，电动势增加，因此电池容量及活性物质的利用率随温度增加而增加 2）电解液温度降低大，黏度增大，离子运动受阻，扩散能力降低，电阻增大，电化学反应阻力增加，导致蓄电池容量下降。

密封铅酸蓄电池容量快速测试技术难点分析

2008-11-03 21:05

密封铅酸蓄电池容量快速测试技术难点分析

核对放电法即全放电的容量试验，是检测电池容量最直接、最可靠的方法，无

论是在线还是离线进行检测，都必须设置备用电源作为防范措施，以保证系统

的安全。

传统的核对放电设备普遍采用电阻丝进行核对放电，并且是人工操作，程序繁

琐，存在一定的人身危险，这种传统的核对放电试验方式正在逐步被淘汰。目

前，国内外普遍采用了新型的等效的电子负载，以保证电池组恒流放电。经过

数小时后，可以找出最落后的一到几节电池，以落后电池到达终止电压时的放

电时间与放电电流来估算其容量，并以此容量作为整组电池的容量。不过它的

缺点也很突出，主要表现为：

（1）放电时间长，风险大，电池组须脱离系统，蓄电池组所存储的化学能全部以热能形式消耗掉，既浪费了电能又费时费力，效率低；少数放电系统采用逆变技术可以将化学能予以回收利用。

（2）进行核对性放电试验，必须具备一定条件，首先，尽可能在市电基本保障的条件下进行；其次 ,必须有备用电池组。

（3）目前，核对放电只能测试整组电池容量，不能测试每一节单体电池容量，以容量最低的一节作为整组容量，而其他部分电池由于放电深度不够，其劣化或落后程度还不能完全充分暴露出来。

（4）有损蓄电池的容量。由于蓄电池的内部化学反应不是完全可逆的。全深度循环放电的次数是有限的，所以，不适宜对铅酸蓄电池频繁进行深放电。但是间隔时间过长，两次核对之间的蓄电池的状态是不确定的。我们会面临两难的选择。

密封蓄电池的使用寿命是否终结的主要判据为，电池的剩余容量是否满足机房工作要求，或者满足有关维护规程的要求。国家有关电源维护规程中的核对放电试验目前仍是唯一被公认的测试剩余容量的最有效方法，它是衡量蓄电池在关键时刻能否发挥作用，确保通信畅通与生产正常的重要手段。

1.2不完全放电测试法

对于电池组采用1%---5%C的浅度放电；机房可没有备用电池组。在放电状态下，对蓄电池组的各单体电池的端电压进行巡检，找出端电压下降最快的一只，将其确认为落后电池，再利用核对放电仪器，对该节电池进行核对放电，检测其容量，即代表该组电池的容量。

目前，此法可以较快地判定电池组中部分或者个别落后或劣化电池，但还不足以准确测定电池的好坏程度，包括电池的容量等指标，仅适宜作为一个定性测试的参考。以前有厂家根据客户的需求特点，推出一系列在线测试电池容量的设备与仪器，即在线监测仪或在线巡检仪，但是除了少数情况外，一般都达不到一个很理想的效果。原因是多方面的，其中有蓄电池的生产制造工艺的原因，有蓄电池电化学特性的原因，即容量相同的蓄电池的负载电压本身具有离散性。大量研究实践证明，即便是浅度放电状态，单纯通过电压高低完全不足以判别电池性能的好坏

这种方法的优点是操作简单，风险系数小，并可以快速查找落后电池。不过最大的缺点还是测试精度低，只能作为电池落后状态判定依据，不能准确测算电池的好坏程度及电池容量指标。同时测试要求较高，测试情况还不是很理想，尤其是容量测试准确度较低。

2.3 电导（内阻）测量法

它是目前主要的日常维护仪器。从测试技术分为交流法和直流法，使用中95%

以上的电导（内阻）测量仪属于交流法。

交流法电导测量是向蓄电池两端加一个已知频率和振幅的交流电压信号，测量出与电压同相位的交流电流值，其交流电流分量与交流电压的比值即为电池的电导。电导是频率的函数，不同的测试频率下有不同的电导值，电池的容量越小，电池电阻越大，电导值越小。电导法能准确查出完全失效的电池，根据大量的实验分析及研究结果证明，电池的容量只有降低到50％时，内阻或者电导会有所变化，降低到40％以后，会有明显变化，所以，根据电池电导值或者内阻值，可以在一定程度上确定电池的性能。采用电导法测试电池的内阻或电导是判定蓄电池好坏的一种有价值的参考思路，但是问题如下：

（1）但对于电池的好坏程度，还不能提供准确的数据依据。不足以准确地测算出电池的实际性能指标，尤其是容量指标。不能判断（SOC）容量50％以上的蓄电池的好坏[2]。不能到达国标的要求。根据国家有关电源维护规程以及蓄电池维护效果要求，电池组荷电容量达不到80％便应整组淘汰。

（2）不同型号的仪表测量结果的差异性较大，由于各种交流法测量仪的测量频率（15HZ—1000Hz）、测量方法(相位差法、有效值法、调制解调法、比较法等等)和测量电流（1A---10A）相差较大，使得使用不同的测量仪对于同一块电池的测量结果相差较大，有时相差一倍[3]。造成用户选择仪表的困难,以及对于仪表测量结果的可信度的怀疑。

目前基于直流法的电导（内阻）测量仪检测水平也未能超出交流法测量仪。

电导测量技术虽然测试工作比较简单，但是，由于内阻与容量是非线性的，所以，测试结果不能很好地反映蓄电池的真实健康状况。

2．4 安时AH容量法

对于动力蓄电池，蓄电池需要频繁的充电、放电。往往采用AH容量法。使用AH容量法记录的电能量，需要知道蓄电池的初始状态SOC和终点SOC；但是初始状态SOC和终点SOC受到下述多种因素的影响，在一般情况下，并不是一个常数。所以安时AH容量法仅能纪录已经使用或通过电量计的电量，而不能较为准确地预测终点SOC。

2 快速容量测试技术的难点分析

针对目前的实际情况，蓄电池制造厂家、蓄电池测试技术研究机构，以及广大蓄电池维护人员而言，都在积极探索一种快速、准确、可靠、安全的蓄电池测试技术。特别对于广大现场维护工程师而言，这种需求更显迫切。遗憾的是，蓄电池是实现化学与电能之间转换的一种非常复杂的装置。蓄电池的放电过程是化学能转变为电能的过程，蓄电池的充电过程是电能转化变为化学能的的过程。从电化学的角度，不能对于使用者提供更多的内部的信息。

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在20世纪90年代初刚刚使用阀控式蓄电池时,曾被称为“免维护电池”，这实际上是一种误导，加上早期遥阀控式蓄电池产品的质量不高，在使

用中经常会出现这样或那样的一些故障。

当然，随着计算机技术的发展，大规模集成电路器件的不断涌现，以及开关电源、UPS 电源技术等的不断完善，电源系统设备已取得了不小的进步，在供电的安全性和可靠性等方面都有了较大的提高，电源系统设备维护的工作量也减少了许多。但尽管如此，与电源系统设备配套的阀控式蓄电池，却仍然不时地出现一些故障。因此对阀控式蓄电池的维护，不论在直流供电系统还是在交、直流不间断供电系统中，都是至关重要的。

那么，在目前的条件下怎样才能维护好阀控式蓄电池呢？笔者就这一问题想谈一下个人的看法。

首先，应分析一下阀控式蓄电池运行的质量问题。阀控式蓄电池运行的质量是由三个方面决定的：一是产品质量，二是安装质量，三是运行维护质量。这三个方面应该说都是十分重要的。特别是产品质量。这是保持阀控式蓄电池有较好运行质量的关键，与蓄电池生产过程中的各个环节，即从制造铅粉到封装入库的每道工序都有关连。因此，要对板栅的厚度、重量，铅膏的配方，隔板的透气性，安全阀的技术设计，电解液的灌装方式及对电解液注入量的控制、合成的方式，壳体材料及壳盖与极桩、壳盖与壳体间的密封等诸方面、诸环节进行严格的把关。

对于安装质量，也包括储存、安装、容量实验等多个方面。这些方面均会直接影响阀控式蓄电池日后的运行和维护工作，因此在搬运储存的过程中应注意不要发生碰撞，在安装过程中要注意汇接条与电池极桩之间的吻合，小心将不平的极桩整平。在紧固极桩时，所用的力量既不能太大也不能太小。如太大，会使极桩内的铜套溢扣，力量太小又会造成汇流条与极桩接触不良，因此安装中最好采用厂家提供的有过力脱扣的扳手，或按照厂家提供的参考公斤力，使用相应的公斤的扳手。在安装中还液压注意以下方面：一、要使蓄电池与直流屏之间各组蓄电池正极与正极、负极与负极的长短尽量一致，以在大电流放电时保持电池组间的运行平衡；二、要使电池组的正、负极汇流板与电池汇流条间的连接牢固可靠；三、在安装后，千万不要忘记给电池补充充电。

对于维护质量，也要确保阀控式蓄电池正常运行的重要方面。如果维护质量较高，就能使阀控式蓄电池发挥最大的效能和延长使用的寿命。因此电力维护人员要在充分理解阀控式蓄电池产品说明书所提出的各项要求的前提下从事维护工作，并在维护工作中弄清以下几方面的关系和问题；

（1）温度与容量的关系

以GNB电池（阀控式蓄电池）在互联网上给出的大致标准是：25℃时，蓄电池的容量为100%；在25℃以下时，每升高10℃蓄电池的容量会减少一半；而在25℃以下时，温度与容量的关系如美1所示。