維基蓄電池MFJ12-65

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 閥控式密封鉛酸蓄電池的失效與維護要求
    
 對閥控式密封鉛酸蓄電池的失效模式進行研究，對蓄電池出現的常見故障進行分析與探討，提出了對通信用閥控式密封鉛酸蓄電池組的維護要求。
1 引言
自1859年法國科學家普蘭特發明鉛酸蓄電池以來，至今已有一百多年的歷史。它與其它化學電源一樣，是一個電能與化學能互相轉換的裝置。由于它具有電動勢高、充放電可逆性好、使用溫度范圍廣、電化學原理清楚、生產工藝易于掌握和原材料豐富而價廉等特點，獲得了最廣泛的應用。隨著科學技術蓬勃發展，從五十年代起，不斷對傳統的鉛酸蓄電池進行技術改造。特別是閥控式密封鉛酸蓄電池(VRLA)的問世，克服了酸液和酸霧易于外溢的令人頭痛的弊病，使它能與電子設備放在一起使用，符合用戶要求產品使用方便的歷史發展潮流，使它的應用領域更加廣闊。
1.1產品市場前景
根據數據統計：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,隨著經濟的持續快速發展，汽車工業、通訊、電力、交通鐵路、計算機等基礎產業發展十分迅速，這些行業都處于一個高成長時期，對蓄電池的需求日益增長，大大促進了蓄電池行業的發展，近十年來我國鉛酸蓄電池的需求更以每年10%的速度快速增長。
根據中國電池工業協會2000年10月公布的《電池行業第十個五年計劃》提供的數字：1999年全國鉛酸蓄電池產量達到2625萬KVAh，年銷售量為10.5億美元。鉛酸蓄電池在十五規劃的目標是：以2625萬KVAh為基數，年均5%適度增長。2005年產量達到3500萬KVAh。
統計結果顯示:全密封免維護鉛酸蓄電池逐步取代傳統的開口式鉛酸蓄電池將成為今后鉛酸蓄電池行業的發展趨勢。
1.2工作原理
閥控式密封鉛酸蓄電池的工作原理，基本上沿襲于傳統的鉛酸蓄電池，它的正極活性物質是二氧化鉛(PbO2)，負極活性物質是海綿狀鉛(Pb)，電解液是稀硫酸(H2SO4)，其電極反應方程式如下：
正極：PbO2+H2SO4+2H++2e-←→ PbSO4+2H2O
負極：Pb+ H2SO4←→ PbSO4+2H++2e-
整個電池反應方程式：
Pb+ PbO2+2H2SO4←→ 2PbSO4+2H2O
普通的鉛酸蓄電池在充電過程中，正極析出氧氣，負極析出氫氣：
正極：H2O→1/2O2+2H++2e-
負極：2H++2e-→H2
從上面反應式可看出，充電過程中存在水分解反應，當正極充電到70%時，開始析出氧氣，負極充電到90%時開始析出氫氣，由于氫、氧氣的析出，如果反應產生的氣體不能重新復合利用，電池就會失水干涸。
閥控式密封鉛酸蓄電池在結構、材料上作了重要的改進，正極板柵采用鉛鈣錫鋁四元合金或低銻多元合金，負極板柵采用鉛鈣錫鋁四元合金，隔板采用超細玻璃纖維棉(AGM)，并使用緊裝配和貧液設計，在電池的上蓋中設置了一個單向的安全閥。這種電池結構，由于采用無銻的鉛鈣錫鋁四元合金，提高了負極析氫過電位，從而抑制氫氣的析出，同時，采用特制安全閥使電池保持一定的內壓，采用超細玻璃纖維棉(AGM)隔板，利用陰極吸收技術，通過貧液式設計，在正負極之間、隔板之中預留氣體通道。因此在規定充電電壓下進行充電時，正極析出的氧(O2)可通過隔板通道傳送到負極板表面，還原為水(H2O)，其反應式如下：
閥控式密封鉛酸蓄電池的失效與維護要求
 
這是閥控式密封鉛蓄電池特有的內部氧循環反應機理，這種充電過程，電解液中的水幾乎不損失，使電池在使用過程中達到不需加水的目的。
當今閥控式密封鉛酸蓄電池有兩類，即分別采用超細玻璃纖維棉(AGM)隔板和硅凝膠二種不同方式來“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負極提供的通道是不同的。對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%的隔膜孔隙中不進入電解液。正極生成的氧氣就是通過這部分孔隙到達負極而被負極吸收的。對膠體密封鉛酸蓄電池而言，電池內的硅凝膠是以SiO2質點作為骨架構成的三維多孔網狀結構，它將電解液包藏在里邊。電池灌注的硅溶膠變成凝膠后，骨架要進一步收縮，使凝膠出現裂縫貫穿于正負極板之間，給正極析出的氧氣提供了到達負極的通道。
由此看出，兩種電池的區別就在于電解液的“固定”方式和提供氧氣到達負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MFJ12-65

維基蓄電池是一種電能貯存設備，它是運用化學能和電能彼此轉化的原理進行作業的。在充電時，蓄電池將電能貯存為化學能；而在需求放電時，則將化學能轉換成電能。蓄電池在人類的出產日子中運用極廣，因而深化知道怎么保護蓄電池，是至關重要的。
為了讓冠軍蓄電池能正常運作，有必要對蓄電池進行必要的保護。保護的首要項目通常包括以下幾個保護項目：
1、端電壓
2、銜接處有無松動、腐蝕表象
3、電池殼有無滲漏和變形
4、極柱、安全閥周圍是不是有酸霧酸液逸出
按蓄電池的保護周期分類，則應當包括以下項目：
月：
1、全部清洗
2、丈量各電池端電壓和環境溫度
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、核對性放電實驗
3、校對外表
4、容量實驗（三年一次）
在冠軍蓄電池的保護過程中，應當注意以下幾個方面：
1、充電設備的浮充電壓值有必要堅持在±1％的差錯之內，波紋系數≤2％，具有過流、過壓、欠壓主動報警功用。
2、蓄電池每年以實踐負荷做一次核對性放電實驗，放電電流0.1CA放出額外容量的30％－40％，放電時每小時應測一次電壓（單體及電池組），放電電流，環境溫度，放電后應進行均衡充電然后轉浮充運轉。
3、每半月應測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，有無變形和發熱。
4、熱脹冷縮會致使銜接線松動，每月應查看一次銜接導線是不是結實，是不是有腐蝕，并及時進行替換或緊固。
5、正常浮充時不需求均衡充電，如有下列狀況應均衡充電：
ａ、正常浮充時，單體電池誤差大于±50ｍｖ
ｂ、單個單體電池電壓低于2.20V
ｃ、長時間浮充電壓偏低，每半年一次
ｄ、放電后，放置期超越24小時
ｅ、深度放電放出容量大于0.7C
ｆ、長時間小電流放電。
6、應每月對蓄電池進行打掃，可用棉布和肥皂水清洗電池，但不得運用酒精等有機溶劑。
7、應堅持冠軍蓄電池室的溫度在5－30℃。

電力系統用閥控密封鉛酸蓄電池的維護
    
閥控密封鉛酸蓄電池（VRLA）以其密封無污染、免維護、自放電小等特點在電力系統得到廣 泛的應用，通常又被稱為“免維護蓄電池”；由于在實際維護工作中，常常被誤認為是不需要維護的蓄電池，但“免維護”不是不維護，它是相對于原有開放型富液鉛酸蓄電池維護量少而言。電力系統用VRLA一般容量大，大多作為直流電源的后備，在停電和事故狀態下投用。在電力中斷時，許多重要的設備必須靠蓄電池來維持運行。因此必須在日常工作中注重鉛酸蓄電池的維護方法，從環境溫度，放電電流，放電時間，均充浮充電壓等綜合維護，才能保證電池容量和使用壽命，避免在電力事故停電時帶來慘重的經濟損失。

MFJ系列電池的優越性主要表現在：

· 深度放電后回充性強，甚至在放電后在未及時補充電的情況下容量能100%得到回充。

· 是最理想的用于循環使用的電池——最適于每天使用。

· 長時間放電具有優越的性能。

· 更適合于高溫環境使用。

· 適于電力干線供電不穩定的環境。

· 無流動性的膠體電解液，使電解液在電池內部不產生分層現象。

· 無需平衡充電。

· 自放電小。

· 非常準確的酸量控制，有效地保護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，并極大地提高循環壽命。

· 內阻低，充電接受能力強。

· 與MF電池相比，在正常的充電條件下，電池內部水份損耗非常小。

· 德國先進技術造就的高分子聚合物隔板，提高了電池的性能及壽命。

· 隔板超高機械強度隔板的應用，避免了短路的產生的可能。

· 在沒有完全充足電的情況下，可以對電池進行放電，且對電池不會有任何損壞。

維基蓄電池MFJ12-50

MFJ12V系列蓄電池基本規格：

維基蓄電池MFJ12-24

MFJ膠體蓄電池特性曲線

維基蓄電池MFJ12-12

通過化學反應來取得能量，是一種通過化學反應來獲取電能的器件，又叫化學電源。化學電源是在氧化還原的電化學過程中將化學能轉化微電能的。它的結構跟普通電池一樣，是由正極、負極、電介質構成。在工作時，正極和負極發生化學反應而放電，因此冠軍蓄電池在使用后，鉛酸蓄電池通過極板生成，在正極板上生成二氧化鉛，正極負極電位不同，分別為1.682V一0.395V（對于單個電壓為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。
實際上也與冠軍蓄電池內阻有關，有一定的對應關系。蓄電池內阻越小，容量越大。但是，冠軍蓄電池的容量與環境溫度有很大的關聯，這點大家應該比較容易理解，因為汽車蓄電池本身就是化學電池，溫度不同，化學反應的速度不同，體現的容量就有差異了。因此，選擇蓄電池時，在南方高溫環境和北方低溫環境就是需要考慮的因素。
極板的表面會析出硫酸鹽，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部抵抗，因此充電電流被限制變小，同時被充滿前就停止了充電，原因是強大的內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，并且會不斷析出硫酸鹽，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工作，我們應了解維基蓄電池的各種運行狀態及其使用壽命。根據不同的運行狀態，可將維基蓄電池的壽命可分為循環壽命、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：
1. 環境溫度：過高的環境溫度是導致密封免維護電池使用壽命縮短的重要原因。一般環境溫度控制在25℃左右,當溫度增加1℃,就會導致電池的實際使用壽命縮短一半。而溫度太低，也會使蓄電池容量下降，溫度每下降1度，其容量則下降1%。可見溫度直接影響了蓄電池的使用壽命。
2. 過充電：冠軍蓄電池充電時間過長或者充電電壓過高對正常的電池造成過充,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. 過放電：蓄電池放電到終止電壓后繼續放電稱為過放電，過放電時間越長，其循環使用次數就越少，按廠家的數據，當電池放電深度為100%時,電池實際使用壽命約為200～250次充放電循環;放電深度為50%時,電池實際使用壽命約為500～600次充放電循環。
4. 長期處于浮充狀態：蓄電池(組)長期處于浮充電狀態,使得電極被厚厚的氧化膜所覆蓋,造成電池的陽極極板鈍化,電池的內阻急劇增大,電池的實用容量大大低于其標稱容量。
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、工藝的不穩定、不一致等因素，導致電池本身性能離散性，這給電池運行壽命的減少留下了隱患。當性能不一致的電池組成一組投入運行時，各電池的浮充電壓會存在很大差異。經長時間運行后，浮充電壓高的電池因長期過充導致失水和極板腐蝕;反之，浮充電壓低的電池因長期欠充導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。
維基蓄電池的維護與檢查 
蓄電池組投入運行后，為做好檢查與維修工作，應具備詳細的設備臺賬和完整的運行記錄。要定期清掃蓄電池，可由運行人員每周清潔一次蓄電池外殼，保持電池清潔干燥，但清潔時只能使用干燥的抹布或無金屬物的毛撣進行，防止漏電。 
蓄電池檢修人員應每年以0.1C10A放電電流放出額定容量的35% ～40％，放電時每小時測量一次電壓（單體及電池組）、放電電流、環境溫度。放電后應首先進行均衡充電，再轉為浮充運行；每月應測量一次蓄電池單體電壓及總電壓，并保留記錄；每月應檢查外觀有無變形或發熱，檢查一次連接導線是否牢固，是否有腐蝕，并及時更換或緊固。當蓄電池電壓超出基準值時，連續觀察2個月，如仍未恢復，應進行單獨充放電試驗或更換。 
對于變電站內通信、遠動裝置等使用分散的少量蓄電池，也應與直流電源設備同等管理，明確責任，定期進行充放電試驗維護，以提高其使用壽命。
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