影响铅酸蓄电池寿命的几个因素及对策 董权 （大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂，河北唐山０６３０２８） 摘要：介绍了影响蓄电池使用寿命的原因，并结合实际就如何避免固定型铅酸式蓄电池容量降 低的方法进行了阐述。 关键词：蓄电池；使用寿命；容量测试；维护； 中图分类号：ＴＭ９１２．１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００６—０８４７（２０１０）０５－－２３６－－０２ Ｓｅｖｅｒａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ａｎｄ ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ ｉｍｐａｃｔｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｌｉｆｅ ｏｆ ｌｅａｄ－ａｃｉｄ ｂａｔｔｅｒｙ ＤＯＮＧ Ｑｕａｎ Ｄｏｕｈｅ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ ｏｆ Ｄａｔａｎｇ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．， Ｔａｎｇｓｈａｎ Ｈｅｂｅｉ ０６３０２＆Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｔｈａｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｔｈｅ ｌｉｆｅ ｏｆ ｌｅａｄ－ａｃｉｄ ｂａｔｔｅｒｙ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ ｈｏｗ ｔｏ ａｖｏｉｄ ｃａｐａｃｉｔｙ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｌｅａｄ－ａｃｉｄ ｂａｔｔｅｒｙ ｗａｓ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂａｔｔｅｒｙ；ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ；ｃａｐａｃｉｔｙ ｔｅｓｔｉｎｇ；ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ １ 引言 蓄电池有较长的使用寿命非常重要。 ２影响蓄电池使用寿命的几个因素 随着社会的快速发展，蓄电池已被广泛地应用 于电力、通信、邮电、交通、船舶、航空航天、应 急照明等诸多领域。作为后备电源，蓄电池是确保 设备正常运行的最后一道防线，具有特殊的作用和 意义。目前较多采用的是ＧＦＤ（ＯＰｚＳ）系列固定 型防酸式铅酸蓄电池，此类蓄电池在Ｉ＝１常使用中无 须加酸和水，无须调节电解液的密度。但是由于蓄 电池平时处于浮充状态，时间一长就会出现活性物 铅酸蓄电池的失效是许多因素综合作用的结 果，既决定于蓄电池正、负极板的内在因素，如活 性物质的组成、元素含量、孔隙率、极板尺寸、板 栅材料和结构等；也取决于一系列外在因素，如放 电深度、电解液浓度和温度、蓄电池的硫酸盐化、 维护状况（过充电程度、浮充电压的设置、均充电 质脱落、电解液液面下降、极板变形、极板腐蚀及 方法）和贮存时间等。 ２．１深度放电 放电深度就是指把蓄电池的电量尽量放完且不 硫酸盐化等现象，从而导致容量降低甚至失效，一 旦机组市电完全中断，有可能造成控制、信号、保 护、自动装置以及某些执行机构无法正常运行，酿 会破坏电池结构的程度，１００％深度放电是指放出 成重大事故。因此，定期管理和维护蓄电池对保证 蓄电池的全部容量。铅酸蓄电池的寿命受放电深度 的影响很大，设计时就要考虑好是深循环使用、浅 循环使用还是浮充使用。若把适宜于浅循环使用的 收稿臼期：２０１０—０６—０５ 蓄电池用于深循环使用，那么铅酸蓄电池会很快失 效。因为正极活性物质二氧化铅本身互相结合得不 牢，放电时生成硫酸铅，充电时又恢复为二氧化 铅，硫酸铅的摩尔体积比二氧化铅的大，放电时活 性物质的体积会膨胀。如果１ ｍｏｌ二氧化铅转化为 １ ｍｏｌ硫酸铅，体积则增加９５％。这样反复收缩和 膨胀，二氧化铅粒子之间的相互结合逐渐松弛，易 于脱落。若１ ｔｏｏｌ二氧化铅的活性物质中只有２Ｏ％ 放电，则极板收缩、膨胀的程度就大大降低，结合 力破坏变得缓慢，因此，放电深度越深，循环寿命 越短。 ２．２过充电程度 过充电时有大量气体析出，这时正极活性物质 遭受到气体的冲击，这种冲击会促进活性物质脱 落。此外，正极板栅合金也因遭受到严重的阳极氧 化而腐蚀，所以蓄电池过充电会造成使用时间大大 缩短，降低蓄电池使用寿命。为了避免对蓄电池的 过充电，可采用以下２种方式进行判断： （１）日常普通充电时充入的电量（安时）约为 实际放出容量的１．２～１．５倍（使用８年以后的蓄电 池取上限）。 （２）采用恒流法充电时，充电末期蓄电池的电 压及电解液密度连续２ ｈ以上保持稳定不变，并且 电解液内部产生强烈气泡。 ２．３温度影响 蓄电池温度（电解液温度）升高，则正、负极 板上的活性物质就会劣化，并腐蚀阳极板栅，从而 缩短蓄电池的寿命。相对地，电池温度太低时，会 使容量减少，容易过度放电，进而使蓄电池寿命缩 短。因温度影响蓄电池寿命而采取的措施是： （１）正常运行的蓄电池室的温度应经常保持在 ５～３５℃之间，并保持良好的通风。 （２）在充／放电试验中蓄电池应依照固定用防 酸式铅酸蓄电池使用说明（ＧＦＤ ＯＰｚＳ）的规定充 电，特别是在初充电期间，电解液温度应在ｌ５～ ４０℃范围内，最高不得超过４５ ｃＣ。一旦超过规定 的范围应减小充电电流或停止充电，通常可以采取 风机风冷或贴附冰砖冰冷等措施进行降温，待电解 液温度降到规定范围内再进行充电。 ２．４蓄电池硫酸盐化 正常的铅蓄电池在放电时形成的硫酸铅在充电 时比较容易转化为铅和二氧化铅。如果蓄电池使用 潮黼■豳 【ｗｗｗ．ｂａｔｔｅｒｙｃｈｎ．ｅｏｍ ｌ 和维护不善，例如经常充电不足或过放电、反复 以小电流放电、放电后２４ ｈ内没有及时补充充电、 极板露出电解液及电解液纯度不够或密度过高都 可能导致极板硫酸盐化，使得负极上逐渐形成一 种粗大坚硬的硫酸铅晶体。这种硫酸铅用常规的 方法充电很难还原，要求充电电压很高，由于充 电时充电接受能力很差，大量析出气体，这种现 象通常发生在负极，被称为不可逆硫酸盐化。它 使蓄电池充电时电压迅速升高，电解液密度降低， 蓄电池容量下降，极板颜色异常，甚至成为蓄电 池寿命终止的原因。蓄电池轻微地硫酸盐化会降 低容量，增加内阻，严重时则使电极失效，充不 进电。轻微的蓄电池硫酸盐化尚可用一些方法使 其恢复，严重时采用一般的充电方法是不能够恢 复容量的。 为避免蓄电池硫酸盐化，应严格控制蓄电池 的充／放电时间，在一般情况下，新安装或大修中 更换过电解液的防酸蓄电池组，在第一年内，每 半年进行一次充／放电试验。对于运行一年以后的 防酸蓄电池组，每隔一两年进行１次充／放电试 验。同时加强对蓄电池的定期维护，每两周对蓄 电池组的电解液液面、电解液密度、浮充电流、 室内温度等进行监测并记录。 ２．４浮充电压的设置对蓄电池寿命的影响 浮充电压的设置对蓄电池的寿命具有相当重 要的影响，浮充产生的电量应达到补偿自放电及 蓄电池单体放电电量。如出现不合理的浮充电压 就会对蓄电池造成影响，特别是当蓄电池的浮充 电压超过一定值时，从而使充电电流过大，产生 的热量将使蓄电池电解液的温度升高，导致蓄电 池内阻下降，内阻的下降又加强了充电电流。蓄 电池的温升和电流过大互相加作用，使蓄电池的 极板变形、开裂而失效，同时也造成蓄电池失水， 导致电解液液面下降。进一步加剧蓄电池劣化， 从而造成寿命缩短。 根据实际情况使用ＧＺＤＷ２２０／１１０系列充电 机，该产品的稳压性能在≤±０．５ Ｖ，能满足蓄电 池的浮充需要，并将充电机的浮充电压参数设置 为２３０Ｖ，蓄电池组共１０３只，以保证单体电压为 ２．２３ ｖ。运行值班人员加强监视，检修人员的定期 检查，随时调整浮充电压也是一个辅助办法。 Ｒｒｅｆｌｙ Ｅｎｅｒｇｙ得到续订合同，用于增强蜂窝铅酸蓄电池技术 Ｆｉｒｅｆｌｙ Ｅｎｅｒｇｙ公司于２００９年签订了一份３３０ 的高功率潜力。 万美元的续订合约，继续增进其前两种先进的蓄 电池工艺设计。除了该公司按其原合同注明的日 Ｆｉｒｅｆｌｙ的第二代３Ｄ 蓄电池技术用蜂窝泡沫材 料取代了负极和正极两种金属电极，提供了可以匹 期已经得到的７００多万美元之外，又得到这笔资 金，用来使该公司的下一代蜂窝泡沫蓄电池技术 适应于军事用途。 比目前只在少数环境友好（而且极贵）的锂电池和 镍电池上才能实现的能量密度（单位重量能量）的 潜力。 Ｆｉｒｅｆｌｙ正在开发多种技术和产品的一个组合， Ｆｉｒｅｆｌｙ的蜂窝蓄电池技术与传统阀控铅酸 （ＶＲＬＡ）蓄电池技术相比，可延长寿命３～５倍。 Ｆｉｒｅｆｌｙ Ｅｎｅｒｇｙ目前的工艺设计能使军事装备所用的 蓄电池延长循环和增大放电能量，在此基础上， 以增强世界范围内３００亿只蓄电池市场的较大部分 的性能。该公司首先应用的技术是一种蜂窝泡沫基 蓄电池技术，能够在一只蓄电池中得到高性能、轻 重量和低成本，释放铅酸蓄电池的全部功率潜力， 同时克服其性能缺陷。 Ｆｉｒｅｆｌｙ得到了Ｃａｔｅｒｐｉｌｌａｒ、ＢＡＥ Ｓｙｓｔｅｍｓ和 Ｆｉｒｅｆｌｙ Ｅｎｅｒｙ现在要显著提高功率，进一步增强军 ｇ用”６ ＴｆＩ蓄电池槽内的可用能量；６Ｔ蓄电池是遍 布美国和北约组织的军事装备所用的车载蓄电池。 这次军方续订合同继续开发支持Ｆｉｒｅｆｌｙ的 Ｈｕｓｑｖａｒｎａ等公司的大力支持。其他的投资者包括 ”３Ｄ”和“３Ｄ ”技术。３Ｄ技术用一种三维高表面 积蜂窝泡沫负电极取代传统的铅酸蓄电池负极铅 金属电极，开掘了铅酸蓄电池有史以来从未实现 分 石 ｎ、 ，、 、 ＼！ ｌｌ、０ 、蛳坊 、蛉 、 芝加哥地区创业投资公司ＫＢ合伙人、Ｑｕｅｒｅｕｓ Ｔｒｕｓｔ、Ｋｈｏｓｌａ Ｖｅｎｔｕｒｅｓ、Ｉｎｆｉｅｌｄ Ｃａｐｉｔａｌ和伊利诺斯 州财政局。 ＼ 筇、纷纷崂 ＼ 、 ＼！ ｌ、 ．、 ；＼！ ２．５均衡充电方法对蓄电池寿命的影响 ３结语 均衡充电是为了使全组蓄电池的电解液密度、 电压均衡一致，增加蓄电池的容量，延长使用寿 命。均衡充电也适用于蓄电池过放电或是发生如极 板硫酸盐化、电解液密度、电压出现较大偏差等异 常情况时的补充电。在遇到特殊情况需对蓄电池进 目前，我厂用固定型防酸式铅酸蓄电池（ＧＦＤ ＯＰｚＳ）系列共计９组，截止到现在最长运行时间 已达到１１年，单体最低电压仍达１．８８ ｖ。正确的 维护方法不仅能提高安全性，同时也可以产生无形 行均衡充电的工作中，如不注意充电时间及调整充 电电流会造成过充电，影响蓄电池的使用寿命。均 衡充电不同于普通的恒流充电法（以０．０５Ｃ。。的电 流充电至充足为止），正确的方法是先用普通恒流 法充电，间隔１ ｈ，然后以０．０３Ｃ。。的电流充电２ ｈ， 再间歇１ ｈ，之后以０．０３Ｃ。。的电流充电２ ｈ，如此 反复３～４次，直至一接通电源就可立即读到上次 的经济效益，因此，对影响蓄电池的原因进行分 析，运用好合理的的充／放电方法尤为重要。 参考文献： ［１］华北电网有限公司企业标准《预防直流系统事 故措 ３．２．１ ［２］电力工程直流系统设计手册 测得的电压值，２ ｈ内电解液密度不再升高，同时 将电解液密度调整到１．２４±０．０１ ｇ／ｅｍ，（２０℃），液 面调至最高液面线。 ［３］固定用防酸式铅酸蓄电池使用说明ＧＦＤ（ＯＰｚＳ） 系列 ，”＋ ＋”＋“＋”＋ ＋“＋”＋“＋“＋”＋ ＋“＋“＋“＋’‘＋”＋”＋”＋”＋”＋ ＋ ＋ 十 ＋ 十 十。’＋ 十 ＋ ＋”＋ ＋ ＋ ＋”＋ ＋。＋ ＋ ｛ 。欢迎订阅 欢迎赐稿 欢迎刊登广告 。＋。＋，＋。＋ ＋ ＋。＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋．．＋．．＋ ＋．．＋ ＋．．＋ ＋．．＋ ＋．．＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋一＋。＋ ＋园
