閥控鉛酸蓄電池

閥控鉛酸蓄電池的極柵主要採用鉛鈣合金，以提高其正負極析氣（H2和O2）過電位，達到減少其充電過程中析氣量的目的。正極板在充電達到70%時，氧氣就開始發生，而負極板達到90%時才開始發生氧氣。在生產工藝上，一般情況下正負極板的厚度之比=6：4，根據這一正、負極活性物質量比的變化，當負極上絨狀Pb達到90%時，正極上的PbO2接近90%，再經少許的充電，正、負極上的活性物質分別氧化還原達95%，接近完全充電，這樣可使H2、O2氣體析出減少。採用超細玻璃纖維（或硅膠）來吸儲電解液，並同時為正極上析出的氧氣向負極擴散提供通道。這樣，氧一旦擴散到負極上，立即為負極吸收，從而抑制了負極上氧氣的產生，導致浮充電過程中產生的氣體90%以上被消除（少量氣體通過安全閥排放出去）。

浮充電壓=開路電壓+極化電壓

=（電解液比重+0.85）+(0.10～0.18)V

=（1.30+0.85）+(0.10～0.18)V

=2.15V+0.10V

=2.25V

例如，美國聖帝公司的電池電解液比重為1.240g/cm3,所以它的浮充電壓為2.19V。日本YUASA公司的浮充電壓為2.23V。

固定型防酸隔爆蓄電池的浮充電流有兩個作用：

1）補充蓄電池自放電的損失；

2）向日常性負載提供電流。

閥控式鉛酸蓄電池的浮充電流有三個作用：

1）補充蓄電池自放電的損失；

2）向日常性負載提供電流；

3）浮充電流足以維持電池內氧循環。

端電壓的偏差（靜態偏差與動態偏差）

動態偏差在浮充運行初期較大。實際上，剛出廠的蓄電池可能是因為部分電池中處於電解液飽和狀態而影響了氧複合反應的進行，從而使浮充電壓過高，電解液飽和的電池會因不斷的充電使水分解而“自動調整”至非飽和狀態，6個月後端電壓偏差逐漸減小。但偏差較大也不排除與有的製造商製造質量有關。

我國GB13337.1－Q1及德國DJN43539－84規定固定型電池靜態偏差範圍為電壓平均值的+0.1～0.05V。

郵電部YD/T799－1996規定，靜態時，最高電壓與最低電壓值偏差為20mV，動態時，最高電壓值與最低電壓值偏差不超過50mV。

電力部DL/T637－1997規定，靜態時，最高電壓與最低電壓值偏差為30mV，動態時，最高電壓值與最低電壓值偏差不超過50mV。

在正常浮充電電壓下，電流在0.02C以下時，氣體100%複合，正極析出的氧擴散到負極表面。100%在負極還原，負極周圍無盈餘的氧氣，負極析出的氫氣是微量的。若提升浮充電壓，或環境溫度升高，使充入電流徒升，氣體再化合效率隨充電電流增大而變小，在0.05C時複合率為90%，當電流在0.1C時，氣體再化合效率近似為零這時聚集在負極的氧氣和負極表面析出的氫氣很多，電池內壓徒升，排氣閥開啟，造成蓄電池嚴重缺水。

電池充電時其內部氣體複合本身就是放熱反應，使電池溫度升高，浮充電流增大，析氣量增大，促使電池溫度升得更高，電池本身是“貧液”，裝配緊密，內部散熱困難，如不及時將熱量排除，將造成熱失控。浮充末期電壓太高，電池周圍環境溫度升高，都會使電池熱失控加劇。

溫度每升高1℃,電池電壓下降約3mV/單電池，致使浮充電流升高，使溫度進一步升高。溫度高於50℃會使電池槽變形。溫度低於－40℃時，閥控式鉛酸蓄電池還能正常工作，但蓄電池容量會減小。

閥控鉛酸蓄電池由於結構問題對溫度要求很高，這一點大家都注意到了，為此，在設計充電設備時都考慮了溫度補償措施，但溫度採樣點的選取至關重要，它直接關係著補償的效果。溫度採樣點有三處，即蓄電池附近的空氣溫度、蓄電池外殼的表面溫度及蓄電池內部電解液溫度。第一處最容易，基本都採用此法，但這種方法很不準確，因為由於某種原因使蓄電池溫度升高，但蓄電池溫度的升高很難引起蓄電池附近的空氣溫度的升高，因此這種補償措施基本無用；第三處最能反應蓄電池的實際情況，但較難實現；第二處最實際，也較容易實現，有企業根據第二處的採樣設計溫度補償單元。

閥控鉛酸蓄電池分為三類，即大型、中性、小型。單體在200Ah及以上為大型，20～200Ah為中型，20Ah以下為小型。

電力系統在設計上一般均選用大型鉛酸蓄電池，而UPS電源在設計上則選用中型鉛酸蓄電池。

鉛酸蓄電池的極板在製造過程中，對生極板進行充電化成，使正極板上的鉛變成二氧化鉛，負極板上的鉛變成海綿狀鉛。但由於在製造廠對極板進行化成的時間有限，不可能將所有的物質均轉化成活性物質，為此，國家標準規定新電池達到90%容量為合格，只有在今後的日常使用中，容量逐漸達到正常值，安裝2年後要求達到100%。

我國、日本、德國工業用電池採用10小時率，美國的工業用電池標準為8小時率。我國電力、郵電標準規定，10小時率電池，1小時率時容量為0.55C10。日本工業標準規定2V，10小時率電池，1小時率時容量為0.65C10；6V、12V，10小時率電池，1小時率時容量為0.6C10。20小時率電池，10小時率時容量為0.93C20，1小時率時容量為0.56C20。電力系統一般在設計上均選用10小時率鉛酸蓄電池，而UPS電源在設計上則選用20小時率鉛酸蓄電池。

工業電池可分為兩類：一類為深循環使用的電池，另一類為浮充使用的“備用電源”電池。循環使用的電池以深循環次數來表示其使用壽命，以0.8C10深度充放電循環使用的電池，其壽命達到1200次以上；而浮充使用的電池，年限可達到10～12年，有的可達到15～20年。蓄電池只有80%容量時認為壽命終止。

例如：某UPS的功率輸出為50kVA，其

UPS效率0.90；

功率因數0.95。

計算與選擇

1）將UPS的kVA數轉換為kW數

50/（0.9×0.95）=58.48kW

2）決定所需電池個數n

n=330V/1.67V=198

3）確定電池電壓不超過直流電壓範圍

198×2.27=449.46V369.19W的功率，設計壽命15年。

電力系統蓄電池的選擇

例如：某220kV變電所220V直流負荷為

經常負荷16.0A;

事故照明18.2A;

通信電源9.1A;

遠動電源4.5A;

電流統計47.8A;

1小時容量統計47.8Ah。

計算與選擇

1）根據最高電壓確定蓄電池個數n

n=1.05×額定電壓/浮充電壓

=1.05×220/2.25

=102.67取n=102個

2）蓄電池放電終止電壓UZ

UZ≥0.85×額定電壓/n

=0.85×220/102

=1.83V

3）蓄電池容量選擇CC

CC=KK×CS/KCC

=可靠係數×放電容量/容量係數

=1.4×47.8/0.656

=102Ah

（容量係數可從表2查出）。

選擇蓄電池的標稱容量C10=200Ah。

註：可靠係數取1.4,其中已考慮低溫對蓄電池的影響、電池的參數不一致的影響及當電池容量低80%時為壽命終止。

閥控鉛酸蓄電池也有人稱之為“免維護電池”，由於使用方便，近幾年來在電力及郵電通信部門得到廣泛的應用，但由於不了解閥控式密封鉛酸蓄電池的特性，往往幾年就報廢了，給企業造成極大的損失。

首先將“免維護電池”當作不用維護就錯了，“免維護電池”只是製造商的廣告用語。閥控式密封鉛酸蓄電池在使用中應注意觀察電池的溫度情況，隨時注意觀察浮充電壓，若充電設備沒有補償溫度的功能，就應按溫度每上升1℃，每單體電池浮充電壓下降3mV進行修正。

由於觀察不到閥控式密封鉛酸蓄電池內部的情況，因此在使用中應定期對其進行放電試驗，以檢測蓄電池容量，避免因其容量下降而起不到備用電源的作用。需要注意的是蓄電池在放電時不要過放電，放電后必須在12h內補充電，否則將造成蓄電池的永久損壞。

注意選用閥控鉛酸蓄電池的容量與電池的類型，同樣兩組100Ah220V日本湯淺電池，實際情況是：一組100Ah，36節電池，10小時率100Ah，1小時率時60Ah，15年壽命；另一組100Ah，18節電池，20小時率100Ah，1小時率時56Ah，3年壽命。可見在容量上有差別，在壽命上亦有差別，在價格上的差別竟是4～5倍。