一、閥控式密封鉛酸蓄電池在通信電源系統(tǒng)中的作用

1、后備電源，包括直流供電系統(tǒng)和UpS系統(tǒng)

2、濾波

3、調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓

4、動(dòng)力設(shè)備啟動(dòng)電源

圖1：電池作用示意圖

二、固定型鉛酸蓄電池的類(lèi)型

防酸隔爆式電池（GF或GFD電池）

固定型鉛酸蓄電池

AGM—陰極吸收式（貧液式）

閥控式密封電池（VRLA電池）

GEL—膠體式

1．VRLA電池與GF電池相比較，VRLA電池具有以下特點(diǎn)：

（1）在使用過(guò)程中，不需要添加水、調(diào)整酸的比例。

（2）不漏液，無(wú)酸霧，無(wú)環(huán)境污染。

（3）自放電小。

（4）結(jié)構(gòu)緊湊，密封良好，抗震，比能量高。

（5）不存在記憶效應(yīng)。

（6）使用范圍廣。

圖2：VRLA電池與GF電池（左）的比較

2、陰極吸收式VRLA電池與膠體電池的比較：

（1）AGM電池使用初期無(wú)氣體逸出，GEL電池在使用初期需安裝排風(fēng)裝置。

（2）AGM電池內(nèi)阻小，大電流放電特性優(yōu)于GEL電池。

（3）AGM電池的一致性和均一性較好，因電解液的擴(kuò)散性和均勻性優(yōu)于GEL電池。

（4）GEL電池，（特別是管狀電極）使用壽命較長(zhǎng)，不易熱失控。

三、VRLA電池的工作原理

1．電池的充/放原理：

鉛酸蓄電池的基本電極反應(yīng)是鉛（pb）和二價(jià)鉛（pb2+）及四價(jià)鉛（pb4+）之間的轉(zhuǎn)化。

放電過(guò)程：負(fù)極：pb→pb2+正極：pb4+→pb2+（

（+）pbO2+3H++HSO4－+2e放<═══>充pbSO4+2H2

電子得失為：負(fù)失正得即負(fù)氧化正還原

充電過(guò)程：負(fù)極：pb2+→pb正極：pb2+→pb4+

（－）pb+HSO4－放<═══>充pbSO4+H＋+2e

電子得失為：負(fù)得正失即負(fù)還原正氧化

電池的充放電反應(yīng)

電池總反應(yīng)：pb+2H++2HSO4—+pbO2放<═══>充pbSO4+2H2O+pbSO4

2．VRLA電池的密封原理：

（1）電池內(nèi)部氣體產(chǎn)生的原因：

電池在過(guò)充電時(shí)電池分解水，正極產(chǎn)生O2，負(fù)極產(chǎn)生H2

正極板柵腐蝕的同時(shí)產(chǎn)生H2

電池自放電時(shí)正極產(chǎn)生O2，負(fù)極產(chǎn)生H2

（2）氧復(fù)合原理（氧循環(huán)原理）：

電池在充電過(guò)程中，正極除了有pbSO4轉(zhuǎn)變?yōu)閜bO2以外，還有氧析出反應(yīng)，特別是電池的充電后期，當(dāng)電池容量達(dá)到80%時(shí)，氧的析出反應(yīng)更為劇烈，兩極的氣體析出反應(yīng)如下：

（+）2H2O→O2+4H++4e(--)2H++2e→H2

對(duì)于浮充使用的VRLA電池，即使是浮充電流很小，但在長(zhǎng)期浮充狀態(tài)下，除浮充電流一部分用于電池自放電生成的pbSO4轉(zhuǎn)為正負(fù)極活性物資以外，不避免的，浮充電流另一部分則用于水的電解，使正極析出氧氣，負(fù)極析出氫氣。

氧和氫氣的產(chǎn)生使電池內(nèi)部失水，電解液密度發(fā)生變化，也使電池難以密封。從鉛酸蓄電池誕生以來(lái)，人們都一直在尋求電池的密封，以此減少對(duì)電池的維護(hù)。VRLA電池的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了電池的密封，電池密封的關(guān)鍵技術(shù)是氧在電池內(nèi)部的再?gòu)?fù)合實(shí)現(xiàn)氧的循環(huán)，以及采用AGM隔板吸收電解液，使電池內(nèi)部沒(méi)有流動(dòng)的電解液，氧的復(fù)合原理如圖3、4所示：

圖3：密封原理示意圖

圖4：氧循環(huán)原理圖

從圖3、4看出，正極充電過(guò)程中因電解水析出的氧氣，通過(guò)AGM隔板的孔隙，迅速擴(kuò)散到負(fù)極，與負(fù)極活性物質(zhì)海綿狀鉛發(fā)生反應(yīng)生成氧化鉛（pbO），負(fù)極表面的pbO遇到電解液H2SO4發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成pbSO4和H2O，其中pbSO4再充電而轉(zhuǎn)變?yōu)楹＞d狀pb，生成的H2O又回到電解液，因氧氣的再?gòu)?fù)合，避免了水的損失，從而實(shí)現(xiàn)了電池的密封。

鉛酸蓄電池實(shí)現(xiàn)密封的措施：

1)選擇高孔隙率AGM隔板，孔隙率在93%以上，為氧的復(fù)合提供通道

2)采取定量灌酸，使玻璃棉隔板在吸收電解液以后，仍有5—10%的孔隙率未被電解液充滿，因此VRLA電池又稱為貧液式電池。

3)過(guò)量的負(fù)極活性物資，正、負(fù)極板的容量比一般為1：1.1~1：1.2，這樣在正極充足電以后，負(fù)極仍未充足電，以防止氫在負(fù)極析出，若氫氣大量析出是無(wú)法復(fù)合的。

4)電池集群的緊裝配，采取集群預(yù)壓縮技術(shù)，將裝配壓在40—60Kpa之間，以保證AGM隔板與正負(fù)極板表面能夠良好接觸，因?yàn)閂RLA電池的電解液主要靠AGM隔板提供。

5)高純度pb—Ca—Sn—Al無(wú)銻板柵合金，因?yàn)閜b—Ca合金比pb—Sb合金有更高的析氫過(guò)電位，從而能夠降低因板柵腐蝕而析出氫氣的可能性。

6)開(kāi)閉閥壓力穩(wěn)定可靠的安全閥，通信用VRLA電池的標(biāo)準(zhǔn)要求開(kāi)閥壓10—35Kpa，閉閥壓3—15Kpa,開(kāi)閉閥壓力較接近，可減少氣體排放和水的損失。

7)采用恒壓限流的充電方式，VRLA電池對(duì)過(guò)充電較為敏感，過(guò)充電會(huì)加速電流的損壞，恒壓限流充電可防止過(guò)充電和熱失控。

3．VRLA蓄電池的自放電原理：

電池自放電原因：

1）正極活性物質(zhì)與電解液的反應(yīng)；

2）正極活性物質(zhì)與板柵合金之間的反應(yīng)；

3）正極活性物質(zhì)與負(fù)極析出氫氣的反應(yīng)。

四．VRLA電池的兩大類(lèi)技術(shù)

應(yīng)用同樣的氧復(fù)合原理，但由于采用不同的固定電解液技術(shù)和不同的氧復(fù)合通道技術(shù)，因此可分為兩大類(lèi)型的VRLA電池，即AGM技術(shù)和GEL技術(shù)（膠體），故又稱為AGM電池和膠體電池。這兩類(lèi)電池各有優(yōu)劣，目前在電信、電力等市場(chǎng)上應(yīng)用的仍以AGM電池為主。

1、AGM技術(shù)

采用AGM技術(shù)的VRLA電池，AGM隔板采用U形包覆法（也可采用S形包覆法）。采用AGM技術(shù)的VRLA電池的特點(diǎn)：內(nèi)阻小，以超細(xì)玻璃棉隔板吸取電解液，使電池內(nèi)沒(méi)有電解液，AGM隔板具有93%以上的孔隙率，而其中10%左右的孔隙作為由正極析出的O2到負(fù)極再?gòu)?fù)合的通道，以實(shí)現(xiàn)氧的循環(huán)，達(dá)到電池密封的目的。

2、Gel技術(shù)（膠體技術(shù)）

以德國(guó)陽(yáng)光公司采用Gel技術(shù)生產(chǎn)的OpZV膠體電池為典型代表。

膠體電池的特點(diǎn)：內(nèi)阻較大，采用觸變性SiO2膠體吸收電解液，使電解液不流動(dòng)。

以膠體的微裂紋O2的復(fù)合通道。膠體電池使用初期由于膠體未能形成大量微裂紋，氧的復(fù)合效率較低。

五、VRLA電池的失效模式

VRLA電池盡管有許多的優(yōu)點(diǎn)，但它和所有電池一樣也存在可靠性和壽命問(wèn)題。VRL電池文獻(xiàn)報(bào)道：其使用壽命為15年左右（25℃浮充使用）。但國(guó)內(nèi)外的VRLA電池在實(shí)際使用過(guò)程中，均出現(xiàn)過(guò)提前失效的現(xiàn)象。目前造成VRLA電池的失效模式主要有板柵的腐蝕與增長(zhǎng)、電解液干涸、負(fù)極硫酸鹽化、早期容量損失（pCL）、熱失控等。

六、VLRA電池的使用和維護(hù)

1、VLRA電池的選型

VLRA電池在使用前必須正確的選擇型號(hào)，以保證電池有足夠的放電容量，使通信設(shè)備能夠正常運(yùn)行；另外選擇合理的容量能夠避免選擇容量過(guò)大而造成浪費(fèi)。

選型方法有兩種：1)計(jì)算法２）、曲線查找法。

2、VLRA電池的安裝使用及注意事項(xiàng)

在安裝和使用電池之前，首先應(yīng)仔細(xì)閱讀產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)，按要求進(jìn)行安裝和使用。安裝時(shí)，應(yīng)特別注意以下幾個(gè)方面：

１）、安裝方案應(yīng)根據(jù)地點(diǎn)、條件制訂，如地面負(fù)荷、通風(fēng)環(huán)境、陽(yáng)光照射、腐蝕和有機(jī)溶劑、機(jī)房布局、維修是否方便等。

２）、安裝時(shí)新舊蓄電池一般不能混用，不同類(lèi)型的電池或不同容量的電池決不可混合使用。

3）、電池均為100﹪荷電出廠，必須小心操作，忌短路，安裝時(shí)應(yīng)采用絕緣工具，戴絕緣手套，防止電擊。

4）、電池在安裝使用前，在0～35℃的環(huán)境下存放，儲(chǔ)存期限為3個(gè)月，若超過(guò)3個(gè)月，就應(yīng)按使用書(shū)給定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電池進(jìn)行補(bǔ)充電。

5）、按規(guī)定的串并聯(lián)線路，連接列間、層間、面板端子的電池連接，在安裝末端連接件和整個(gè)電源系統(tǒng)導(dǎo)通前，應(yīng)認(rèn)真檢查正負(fù)極性及測(cè)量系統(tǒng)電壓。并注意：在符合設(shè)計(jì)截面積的前提下，引出線應(yīng)盡可能短，以減少大電流放電時(shí)的壓降；兩組以上電池并聯(lián)時(shí)，每組電池至負(fù)載的電纜線最好等長(zhǎng)，以利于電池充放電時(shí)各組電池電流均衡。

6）、電池連接時(shí)，螺絲必須緊固，但也要防止擰緊力過(guò)大而使極柱嵌銅間損壞。

7）、安裝結(jié)束后應(yīng)再次檢查系統(tǒng)電壓和電池正負(fù)極方向，以確保電池安裝的正確。

8）、可用肥皂水浸濕軟布清潔電池殼、蓋、面板和連接線，不能用有機(jī)溶劑清洗，以免腐蝕電池蓋及其它部件。

3、VRLA電池的維護(hù)

1）、閥控式密封鉛酸蓄電池的安放

閥控式密封鉛酸蓄電池不必專(zhuān)設(shè)電池室，可與通信設(shè)備同裝一室?？莎B放組合或安裝在機(jī)架上。

2）、經(jīng)常檢查的項(xiàng)目

a、浮充電壓，環(huán)境溫度；

b、連接處有無(wú)松動(dòng)、腐蝕現(xiàn)象；

c、電池殼體有無(wú)滲漏和變形；

d、極柱、安全閥周?chē)欠裼兴犰F溢出；

3）、補(bǔ)充電

a、電池系統(tǒng)安裝完畢，對(duì)電池組進(jìn)行補(bǔ)充充電；

b、電池?cái)R置停用時(shí)間超過(guò)三個(gè)月；

蓄電池的放電

a、每年應(yīng)以實(shí)際負(fù)荷做一次核對(duì)性放電試驗(yàn)，放出額定容量的30%-40%；

b、每三年做一次容量試驗(yàn)，到使用六年后應(yīng)每年做一次；

4）、蓄電池容量的測(cè)量

方法1：離線式測(cè)量法

a、將脫離供電系統(tǒng)的蓄電池組充滿電后靜置1—24h，在環(huán)境溫度為25℃±5℃的條件下開(kāi)始放電；

b、放電開(kāi)始前應(yīng)測(cè)蓄電池的端電壓，放電期間應(yīng)測(cè)記蓄電池的放電電流，時(shí)間及環(huán)境溫度，放電電流波動(dòng)不得超過(guò)規(guī)定值的1%；

c、放電期間應(yīng)測(cè)蓄電池端電壓及室溫，測(cè)量時(shí)間間隔為：10h率放電1h，3h率放電0.5h，1h率放電10min，在放電末期要隨時(shí)測(cè)量，以便準(zhǔn)確地確定達(dá)到放電終止電壓的時(shí)間；

d、放電電流乘以放電時(shí)間即為蓄電池組的容量，蓄電池不按10小時(shí)率放電時(shí)或環(huán)境

溫度不是25℃時(shí)，則應(yīng)將實(shí)際測(cè)量的容量換算成25℃時(shí)的容量；

e、放電結(jié)束后，要對(duì)蓄電池組充電，充入電量應(yīng)是放電電量的1.2倍。

方法2：在線式測(cè)量法

a、在供電系統(tǒng)中，關(guān)掉整流器由蓄電池組放電供給通信設(shè)備，在蓄電池組放電時(shí)找出蓄電池組中電壓最低，容量最差的一只電池來(lái)作為容量試驗(yàn)的對(duì)象；

b、打開(kāi)整流器對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電，等蓄電池組充滿后穩(wěn)定1小時(shí)以上；

c、對(duì)a中放電時(shí)找出的最差的那只電池進(jìn)行10小時(shí)率放電試驗(yàn)，放電前后要測(cè)量該只電池的端電壓、溫度、放電時(shí)間和室溫。以后每隔1h測(cè)試一次，放電快到終止電壓時(shí)，應(yīng)隨時(shí)測(cè)試，以便準(zhǔn)確記錄放電時(shí)間：

d、放電時(shí)間乘以放電電流即為該電池的容量，當(dāng)室溫不是25℃時(shí)，應(yīng)按式（1）換算成25℃時(shí)的容量；

e、放電試驗(yàn)結(jié)束后用充電機(jī)對(duì)該只電池進(jìn)行充電，恢復(fù)其容量；

f、根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)繪制放電曲線；

方法3：核對(duì)性容量試驗(yàn)法

為了能隨時(shí)掌握蓄電池組的大致容量，進(jìn)行核對(duì)性放電試驗(yàn)是必要的，其方法是：

a、在直流供電系統(tǒng)中，關(guān)閉開(kāi)關(guān)電源，讓蓄電池對(duì)通信設(shè)備供電，蓄電池組放電前后要測(cè)試每只電池的端壓、溫度、比重、室溫和放電時(shí)間、放出額定容量的30%—40%為止；

b、放電結(jié)束后，要對(duì)蓄電池充電；

c、根據(jù)測(cè)試的數(shù)據(jù)作出放電曲線，留作以再次測(cè)試時(shí)做比較；

注意事項(xiàng)：

上述3種蓄電池的容量試驗(yàn)方法，是日常維護(hù)中常用的方法，但無(wú)論哪種方法，在容量測(cè)試期間通信安全都會(huì)受到一定的威脅。因此在做容量試驗(yàn)時(shí)要防止市電中斷，備用發(fā)電組應(yīng)處于良好狀態(tài)

5）、周期維護(hù)項(xiàng)目

月度保養(yǎng)

每月完成下列檢查：

1、保持電池房清潔衛(wèi)生；

2、測(cè)量和記錄電池房?jī)?nèi)環(huán)境溫度；

3、逐個(gè)檢查電池的清潔度、端子的損傷及發(fā)熱痕跡、外殼及蓋的損壞或過(guò)熱痕跡：

4、測(cè)量和記錄電池系統(tǒng)的總電壓、浮充電流；

季度保養(yǎng)

1、重復(fù)各項(xiàng)月度檢查；

2、測(cè)量和記錄各在線電池的浮充電壓，若經(jīng)過(guò)溫度校正有兩只以上電池電壓低于2.18V，請(qǐng)與廠家聯(lián)系。

年度保養(yǎng)

1、重復(fù)季度所有保養(yǎng)、檢查；

2、每年檢查連接部分是否有松動(dòng)；

3、每年電池組以實(shí)際負(fù)荷進(jìn)行一次核對(duì)性放電試驗(yàn)，放出額定容量的30%—40%；

三年保養(yǎng)

每三年進(jìn)行一次容量試驗(yàn)，到使用六年后每年做一次，若該組電池實(shí)放容量低于額定容量的80%，則認(rèn)為該電池組壽命終止。