一電蓄電池-電力通信基站蓄電池的維護與修復
來源: 一電蓄電池 深圳一電蓄電池 一電蓄電池官網   發布時間: 2017-04-27 00:36   663 次瀏覽   大小:  16px  14px  12px
一電蓄電池-電力通信基站蓄電池的維護與修復

一電蓄電池-電力通信基站蓄電池的維護與修復

作為后備電源的大容量鉛酸蓄電池(以下簡稱“電池”)是基站電源的保障。在國內出現“電荒”的時候,后備電源的可靠性顯得格外重要。在長三角和珠三角地區,每周內停三供四的時間很多,甚至出現停四供三更加嚴重的局面。多數處于野外的基站,其供電是難以保證都是采用一、二類電源的,這樣,電池的可靠性問題尤其嚴重。

  雖然目前的科學技術飛速發展,近年鉛酸蓄電池的發展也比較快,基本上以大型閥控密封式鉛酸蓄電池代替了防酸隔爆型電池。就是大型閥控密封式鉛酸蓄電池近些年也在發展。但是大容量的固定電池還是以鉛酸蓄電池為唯一的選擇。如何延長鉛酸蓄電池的正常使用壽命,一直是業內人士探討的主要問題。

  相同的電池,在不同的設備條件、不同的使用條件和不同維護條件下使用壽命相差很大。這就需要在設備條件、使用條件和維護條件上尋找其差異。而電池失效的的幾個主要現象是:

  a.正極板軟化;

  b.正極板板柵腐蝕;

  c.負極板硫化;

  d.失水;

  e.少數電池出現熱失控(包括電池鼓脹)。

  下面,就以電池失效模式來探討設備條件、使用條件和維護條件對電池失效的影響及其應對方法。

  一、電池的失效模式及其原因

  1、電池的正極板軟化

  電池的正極板是由板柵和活性物質組成的,其中活性物質的有效成分就是氧化鉛。放電的時候氧化鉛轉為硫酸鉛,充電的時候硫酸鉛轉為氧化鉛。氧化鉛是由α氧化鉛和β氧化鉛組成的,在2種氧化鉛中以其中α氧化鉛荷電能力小但是體積大,比β氧化鉛堅硬,主要起支撐作用;β氧化鉛恰好相反,荷電能力大但是體積小,比α氧化鉛軟,主要起荷電作用。α氧化鉛是在堿性環境中生成的,在電池內部一旦出現參與放電以后,充電只能夠生產β氧化鉛。正極板的活性物質是多孔結構的,就與電解液——硫酸的接觸面積來說,多孔結構是平面的數十倍。如果α氧化鉛參與放電以后,重新充電以后只能夠生成β氧化鉛,這樣就失去了支撐,不僅僅會產生正極板活性物質脫落,而且脫落的活性物質還會堵塞正極板的微孔,導致正極板參與反應的真實面積下降,形成電池容量的下降。后備電源的電池使用年限要求比較嚴格,對電池的容量要求比較寬,因此后備電源使用的電池α氧化鉛和β氧化鉛比例比深循環的動力型電池大一些。為了減少α氧化鉛參與放電,一般控制放電深度僅僅為40%。隨著電池的使用時間的增加,電池的容量下降,新電池放電40%的電量,對于舊電池來說必然超過40%的,所以舊電池就相當于放電深度深,電池的正極板軟化也會被加速。所以,電池的容量壽命曲線的后期下降速率遠遠高于中期。電池容量越小,放電深度越深,α氧化鉛損失也越多,正極板軟化也越嚴重,導致電池容量下降越快,形成了惡性循環。

  這樣,電池的放電深度需要嚴格控制。實現這個控制的是靠基站的電源管理系統的設置。目前控制電池放電深度的主要標準還是一次放電量和放電電壓。這樣,盡可能避免在應急的時候強制放電,而應該按照放電量來增加電池的容量。

  2、電池的正極板腐蝕

  正極板的板柵中的鉛在充電過程中或被氧化為氧化鉛,并且不能夠再還原為鉛,形成正極板腐蝕。而氧化鉛的體積比鉛的體積大,形成體積線性增加變形,使正極板活性物質與板柵脫離,導致正極板失效。而過充電會嚴重加速正極板腐蝕。我們一般以為不會產生過充電狀態。實際上,基站的浮充電壓如果跟不上環境溫度的上升而進行下降的補償,過充電就產生了。如基站的空調不夠或者損壞,電池的過充電也會產生。這樣電池的正極板板柵在不同的使用條件下會有不同的腐蝕速度。長三角和珠三角地區的正極板腐蝕也會比內地嚴重,這與電池的使用環境溫度關系密切。


3、電池的負極板硫化

 

電池放電以后,負極板的鉛轉換為硫酸鉛,如果不及時充電或者充電時間比較長,這些硫酸鉛晶體就會逐步聚積而形成粗大的硫酸鉛結晶,采用普通的充電方式是無法恢復的所以稱為不可逆硫酸鉛鹽化,簡稱硫化。

  在折合單格電壓為2.25V的浮充狀態下,電池基本充滿電需要一周的時間,完全充滿電需要28天的時間,其間電池就處于欠充電狀態。在電池放電以后的12小時,就可以發現產生粗大的硫酸鉛結晶。在發生電荒的地區,電池的硫化相當嚴重。

  在一般浮充狀態下使用,隨著日夜環境溫度的變化,硫酸鉛結晶也會聚積而形成粗大硫酸鉛結晶而導致硫化。

  在冬季環境溫度比較低的時候,電池的浮充電壓應該相應的提升,如果浮充電設備沒有依據室溫相應的調解上升,電池欠充電就會產生,電池硫化也就產生了。

  失水的電池相當于電解液的硫酸濃度上升,也形成了加速電池硫化的條件。

  較快速的充電可以抑制電池的硫化,基站的充電電流相對都比較小,所以硫化程度比充電電流大的電池嚴重。另外,浮充電壓波動越小,浮充電流的擾動越小,也形成了電池硫化的條件。

  采用低銻合金的正極板的電池,浮充電壓比較低,也比其它鉛鈣錫鋁合金電池更加容易出現硫化。

  從上面的硫化失效原因看看,很多電池是無法避免的。特別是電池組發生單體電池落后的時候,個別落后的單體電池處于欠充電狀態,這樣該電池比其它電池更加容易硫化。

  電池一旦出現硫化,靠單純的浮充和均充是無法解決的,必須采取其它措施。目前我公司的技術主要就是消除電池的硫化,使之恢復原有標稱容量,重新投入使用。

  4、電池的失水

  電池充電達到單體電池2.35V(25℃)以后,就會進入正極板大量析氧狀態,對于密封電池來說,負極板具備了氧復合能力。如果充電電流比較大,負極板的氧復合反應跟不上析氧的速度,氣體會頂開排氣閥而形成失水。如果充電電壓達到2.42V(25℃),電池的負極板會析氫,而氫氣不能夠類似氧循環那樣被正極板吸收,只能夠增加電池氣室的氣壓,最后會被排出氣室而形成失水。電池具備負的溫度特性,其析氣也與溫度特性一致。當電池溫升以后,電池的析氣電壓也會下降,溫升會導致電池容易析氣失水。長三角和珠三角地區夏季環境溫度比較高,如果沒有空調或者空調容量不足,會使電池失水增加。如果單體電池的浮充電壓折合為2.25V,在30℃的時候,電池失水比25℃條件下增加一倍,在40℃條件下,電池失水是25℃的8倍左右,除非相應的降低浮充電壓。

  如果電池的正極板含銻,隨著銻的循環,部分的轉移到負極板上面。由于氫離子在銻還原的超電勢約低200mV,于是負極板銻的積累會導致電池的充電電壓降低,充電的大部分電流用來做水分解而形成失水。所以,在大型固定型電池中應該逐步淘汰低銻正極板的電池。另外,對在電池生產過程中,應該嚴格控制鉛鈣錫鋁正極板的含量。

  5、電池的熱失控

  電池在均充狀態時,充電電壓會達到折合單格2.4V,這個電壓超過了電池正極板大量析氧的電壓,特別是在高溫環境中,大量析氧電壓會下降,這樣產生的析氧量會大幅度的增加。而正極板產生的氧氣在負極板會被吸收,吸收氧氣是明顯的放熱反應,電池的溫度會提升。如果電池已經出現失水,玻璃纖維隔板的無酸孔隙增加,會加速負極板吸收氧氣,產生的熱量會更多,電池溫升也更高。而電池的溫升也會加速正極板析氧,形成惡性循環——熱失控。在熱失控狀態下,析氧量增加,電池內的氣壓增加,當達到塑料電池外殼的玻璃點溫度的時候,電池開始鼓脹變型,這種變型除了影響電池內部的機械結構以外,還會形成電池漏氣,而導致更加嚴重的失水漏酸。

  盡管電池熱失控現象發生的不多,但是一旦發生熱失控,電池的壽命會迅速提前結束。

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