淺析閥控式鉛酸蓄電池?zé)崾Э噩F(xiàn)象
閥控式鉛酸蓄電池(以下簡稱閥控電池)因其成熟的技術(shù),,高性價比和維護簡單等特性,,被廣泛應(yīng)用于通信,、電力系統(tǒng)當(dāng)中,。但導(dǎo)致閥控電池失效的原因有很多,,其中熱失控就是典型現(xiàn)象,,熱失控的直接導(dǎo)致后果就是是電池內(nèi)部電解液干涸,,電池內(nèi)阻異常,電池殼體變形膨脹,,甚至破裂,,散發(fā)出大量酸性氣體,。
閥控電池的結(jié)構(gòu)決定了熱失控現(xiàn)象的產(chǎn)生,閥控電池與排氣式富液電池相比較,,富液電池的電解液容量較多且有良好的排氣散熱功能,,大量的電解液對化學(xué)反應(yīng)溫度上升有很好的緩沖作用,且反應(yīng)時蒸發(fā)的氣體帶走了大部分熱量,,即便采用不同的充電方式,,都不易在富液電池使用中出現(xiàn)熱失控,而閥控電池封閉的結(jié)構(gòu)與相對較少的電解液決定這種結(jié)構(gòu)易發(fā)生熱失控,,由于溫度與電流的平衡關(guān)系脆弱,,表現(xiàn)在過充電時電解水產(chǎn)生的熱量不能很好的釋放,溫度和電流形成正反饋,,相互推升直至失控,。
一、閥控電池?zé)崾Э氐脑?/p>
1.產(chǎn)生熱量的原因:閥控電池在放電后回充時,,一般充電設(shè)備先進行均充,,設(shè)定不超過0.1C的均充電流,即12V150AH的電池,,均充電流不超過15A(0.1C*150AH),,隨著電池端電壓不斷上升,充電電流則不斷下降,,當(dāng)端電壓滿足(一般2.25~2.27V/只)轉(zhuǎn)入恒壓充電,充電電流降至某一個設(shè)定的很小值后(依各廠家不同,,設(shè)定值略有不同)轉(zhuǎn)入浮充狀態(tài),,上述就是三段式充電的過程。
前期由于電池放電,,特別是放電量較大時,,在后期充電過程中電能基本補充損失的化學(xué)能,沒有過多的電能轉(zhuǎn)化為熱能,,而電池即將充滿時,,電能將大部分轉(zhuǎn)化為熱能,引起電池內(nèi)部溫度升高,,所以在充電后期或是浮充狀態(tài),,保證小電流充電,避免大量電能轉(zhuǎn)化為熱能是非常重要,。
2.電池充放電反應(yīng)的方程式:
Pb(負(fù)極)+PbO2(正極)+2H2SO4=2PbSO4+2H2O
其中由正極產(chǎn)生的氧氣與負(fù)極反應(yīng):
2Pb+O2=2PbO,;
PbO+H2SO4=PbSO4+H2O
上述兩個反應(yīng)均是放熱反應(yīng)。而浮充電流對溫度十分敏感,,溫度的上升會導(dǎo)致浮充電流增大,,若充電設(shè)備沒有溫度補償功能,,不能及時調(diào)整浮充電壓(當(dāng)溫度上升時適當(dāng)降低浮充電壓,且保證浮充電流不變),,浮充電流增加又加速放熱反應(yīng)的進行,,則浮充電流和溫度相互影響逐步升高,直至出現(xiàn)熱失控,。
曾處理過一場熱失控事故,,事故地點在某大廈地下3層,兩臺UPS各掛20支電池,,兩臺UPS電源和電池品牌均對應(yīng)一致且在相同環(huán)境中,,一組共20塊電池全部膨脹報廢,另一組20支電池完好,,電池為名牌產(chǎn)品同一批次,,進場時曾做過檢測,不存在質(zhì)量問題,。后經(jīng)分析,,造成熱失控的直接原因是UPS電源充電部分故障,是由于過充引起,,非電池問題,。
原因如下:
1.從UPS電源歷史記錄中可查,該UPS電源在電池沒有放電的情況下,,突然由浮充轉(zhuǎn)均充并充電12個小時,,導(dǎo)致電池內(nèi)部溫度突升,殼體變形,。
2.地下室精密空調(diào)之前由于室外機過臟,,高壓鎖定停機,缺少了降溫設(shè)備導(dǎo)致加速了熱失控的發(fā)生,。
3.UPS間沒有監(jiān)控設(shè)備和負(fù)責(zé)人員,,長期處于無人看管的狀態(tài)。
對于此次事故,,客戶曾有疑問,,懷疑電池膨脹的原因是由于電池排氣閥未能及時打開所致。膨脹變形原因分為熱變形和受力變形,,電池殼體承受壓力變形的能力遠(yuǎn)大于排氣閥,,若出現(xiàn)內(nèi)部壓力過高,肯定會首先打開排氣閥減少壓力,。實際電池膨脹是因為熱變形造成,,在熱失控情況下,內(nèi)部溫度過高造成殼體高溫變形,。
二,、預(yù)防措施
1.建議使用帶有溫度補償?shù)某潆娫O(shè)備,,增加電池監(jiān)控設(shè)備為上策,以對每一塊電池實時測量性能,。
2.UPS間室內(nèi)環(huán)境應(yīng)通風(fēng),,溫度維持在20~25°C,配備機房專用空調(diào),,以適應(yīng)長時間不間斷的恒溫需求,。
3.免維護電池只是維護量相對降低,并非不需維護與保養(yǎng),,在使用中也是需要有人維護,。
綜合上述,閥控式鉛酸蓄電池?zé)崾Э厥窃谕庖虻恼T導(dǎo)下逐步發(fā)生的,,因此在使用中對可能造成熱失控的因素要稍加注意,,在一定程度上可預(yù)防熱失控的出現(xiàn),保障設(shè)備的安全,,保障客戶的利益,。