如何延长蓄电池的使用寿命_镍镉蓄电池使用寿命

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如何延长蓄电池的使用寿命

石家庄移动分公司 王亚欣 吴占宇

通信电源系统是整个通信系统的基础,阀控式铅酸蓄电池简称(VRLA)电池目前已广泛装配于通信局,站.为市电停电后不间断供电,保证网络通信畅通发挥着十分重要的作用.但有相当一部分交换局,移动通信基站所配备的蓄电池未能达到维护规程所规定的,生产厂家所承诺的八年的使用期限,相当一部分仅使用了5-6年,短的甚至使用还不到1-2年,就放不出电量,市电停电半小时基站就断了.给移动通信用户造成不便,影响了网络的畅通,引起了网络维护部门的领导,全体维护人员的极大关注.因此,研究探讨如何延长阀控式密封铅酸蓄电池的使用寿命,分析造成蓄电池不能放出应有容量的原因,以便在日常维护工作中吸取教训,及时采取应急措施,让阀控式铅酸蓄电池在关键时刻发挥应有的作用.阀控式密封蓄电池的使用寿命包括使用期限和循环寿命.使用期限是指蓄电池可供使用的时间,包括蓄电池的存放时间.循环寿命是指蓄电池在保持输出一定容量的情况下,可供重复使用的次数.蓄电池使用寿命受其工艺设计,使用条件,环境温度,充电模式多种因素影响,只有依赖各种因素的综合协调配合,才能达到延长电池使用寿命目的.各种因素具体分析如下.频繁,深度放电严重缩短电池使用寿命,应尽量避免.通过对VRLA蓄电池工作原理的分析,了解到正负极活性物质分别通过电解质与其放电态物质硫酸铅来回转换,实现循环重复利用效果.其化学反应方程式为: Pb02+2HS04+Pb PbS04 +H20+PbS04 电池放电过程的化学反应: ⑴ 当外电路接上负载后,铅蓄电池在正负极板间电位差的作用下,电流I从正极流出,经负载流向负极,也就是说,负极上的电子经负载进入正极.如图所示,同时在蓄电池内部产生化学反应:

⑵ 在负极板上,每个铅原子(Pb)放出二个电子,而成铅正离子(Pb++)因此负极板出现若干多余的电子,这些电子在电位差的作用下,将不断地经外电路进入正极板,而在电解液内部,因硫酸分子的电离,便有氢正离子(H+)和酸根负离子(SO42-)存在,这时因电荷(离子)的静电作用,氢正离子(H+)移向正极板,酸根负离子(SO4--)移向负极板,于是就形成了电池内部的离子电流,当酸根负离子(SO4--)与负极板上的铅正离子(Pb++)相遇时,便生成硫酸铅(PbS04)分子附在负极板上.(3)在正极板上,由于电子自外电路进入,(PbO2)与水作用离解出来的四价的铅正离子(p++++)在取得二个电子后化合变成二价铅的正离子硫酸铅分子(pb++)再和正极板附近的酸根负离子(SO4--)结合在一起,生成硫酸铅分子(PbSO4)附在正极板上.随着蓄电池放电,硫酸逐渐消耗,电解质的质量发生变化,正负极板均变成了硫酸铅(pbso4)此时应及时进行对蓄电池进行充电,使其还原成正极板(pbso2)负极板(pb)为下次放电做准备.若VRLA蓄电池放完电后,延迟充电的时间越长,对电池的使用寿命影响就越大,一般不宜超过24小时,从化学反应方程式可以看出,电解质中的酸根负离子与正负极板上的pbo2和pb结合生成硫酸铅,时间久了pbso4就会发生变化,失去活性,变为很不容易还原的硫酸铅结晶,造成极板硫酸盐化,从而降低电池容量并缩短电池使用寿命.这方面的教训是非常深刻的,记得我区华北电池厂基站建成投入运行一年后所租机房场地新旧业主之间发生了纠纷,(即金明房产与华北电池厂)各自双方都说自己拥有产权,意见闹的不可开交,采用断电,停水,断路,封楼等极端措施,至使我公司所在该单位基站设备正常运行受损,交流停电后,由VRLA蓄电池供电,电池放电完后,市电无法恢复供电,自备发电机无法进入该单位发电,VRLA电池深放电后正负极板形成的硫酸铅不能及时氧化还原,有效物质失去活性,出现极板硫酸化特征,仅一周的时间,电池容量全部丢失,用数字万用表测整组各只电池电压有半数为0V.由此可见,VRLA蓄电池充放电化学反应方程式其原理的可逆性是有条件的,充足电后可以不及时放电,但放完电后切记定要及时充电,以便保证正负极板上的有效物质的活性,失去活性,就意为着失去容量,失去寿命.防止深放电后不及时充电或充电不足造成正负极板硫酸化是摆在每个维护人员面前的一项重要任务.我省部分县区今年供电形势严峻,出现拉闸限电时间长,次数多,范围广,这对于我们移动基站所配备的VRLA蓄电池的使用寿命是一个挑战,如何在现有的条件下,使深放电后的电池尽快还原,恢复活性,防止硫化,各地有不少好的经验可以借鉴.比如:有的县分公司维护人员利用数量有限的发电机轮流对停电基站的蓄电池及时补充充电,即延长了VRLA蓄电池供电时间,又使经过放电的电池尽快还原恢复,这样维护人员虽然增加了工作量,不断转移发电地点,但对延长VRLA蓄电池的使用寿命十分有利.有的市县区维护人员充分利用现有的发电设备(含自备,租赁等),遇有交流停电,不等不靠,及时积极组织力量展开发电,尽量减少VRLA蓄电池深放电的次数,延长蓄电池的使用寿命.石家庄分公司辛集县区维护人员根据县区基站分布距离远,停电后前往发电路程时间长等问题,采用在基站所在地村庄就近租赁发电机发电,按省,市公司指导租赁标准结算费用,为停电及时发电赢得了时间,与此同时积极与当地供电部门建立联系,遇有大面积停电时间较长,VRLA蓄电池快顶不住时,促使变电所合闸送电若干小时,以增加电池还原恢复的机会,为延长蓄电池的使用寿命,保障网络畅通进行了卓有成效的工作.二.尽量避免VRLA蓄电池小电流长时间深放电

人们衡量VRLA电池放电终了的方法往往习惯以终止电压为参考当量,而小电流长时间深放电恰恰端电压下降很慢,容易造成放出电量超出了额定容量,端电压还不低于1.8V,所以小电流长时

间深放电应以放出的实际电量来计算容量,端电压仅做为辅助参数.另外从前边VRLA电池放电反映原理图可知小电流长时间深放电,电解质中的硫酸(so4)根离子容易渗透到正负极板的纵深部位,正板活性物质二氧化铅(Pb02)和电解质稀硫酸(H2S04)反应后,生成硫酸铅体积将增大约1.2倍;而负极板活性物质海绵状金属铅(pb)与电解质反应后,生成的硫酸铅体积将增大约1.6倍,深放电易造成铅膏松动甚至脱落,并在极板深处形成不容易还原的硫酸铅,这对电池的容量及使用寿命影响是严重的,维护人员遇有小电流长时间深放电应及时用小电流长时间补足充电,以使其极板深部有效物质充分还原,若充电不及时,或搁置时间过长,正负极板恢复活性的难度就更大.三.及时检查校对开关电源的各项参数设置

VRLA蓄电池的运行状况,受控于与之联接配套的直流配电,模块整流，智能管理于一体化的高频开关电源,高频开关电源根据如何有利于延长VRLA蓄电池使用寿命的特性设计了智能化的科学管理模式.比如: 1.充电预限流:电池深放电后交流来电时防止大电流对正负极板的冲击而设置了充电限流值.2.合理的浮充电压设定:VRLA蓄电池在平时长时间使用为补充电池本身的自放电,延长使用寿命而需要根据电池特性设置浮充电压值.3.下电保护,温度补偿等:为防止电池长时间过放电,留有充足的可逆性,而设置了输出低压断路器动作电压值(分一次下电,二次下电)及温度补偿,高低压保护等,这些参数在基站刚开通调测时虽然已进行了设置,但随着设备运行情况的不断变化,元器件的故障损坏,维护人员的更替等原因有可能发生变化,故维护人员巡检设备时应重点检查校对开关电源的各项参数设置,下面是几个主要配套电池厂家提供的部分参数设置建议值: 浮充电压 低压断路电压 均充电压 高压告警 充电限流 艾默生 53.5 V 43.2V 2.35V 57V 0.1C10A 哈尔滨光宇 53.52 V 43.2V 无需均充 54.5V 0.1C10A 江苏双登 2.25V/单只 44V 2.35V/单只 57V 0.1C10A 湖北宇奥 2.25V/单只 44V 2.30V/单只 57V 0.1C10A 这些参数如果偏离了整定值,对VRLA蓄电池的危害是相当大的,比如浮充电压设置在54V,则按单只电池最佳状态要求的2.25V取2.25V×24只=54V经验表明此时VRLA电池除补足本身自放电外处于即不过充电,也不过放电的最佳状态,对延长使用寿命十分有利.若浮充电压由于某种原因偏离到54.6V,此时单只电池54.6V÷24只=2.28V,长时间浮充于此值易对电池造成过量充电,其危害大致有正负极板有效物质的脱落,变形,增加电解液的损耗,干涸,过充电严重时易造成电池温度升高,自放电加速,外壳膨胀鼓包,变形等.若浮充电压向下偏离,则易造成电池充电不足,难以补充电池本身自放电,时间久了,即易形成极板硫酸化,影响VRLA的使用寿命.4.满充管理:在停电频繁地区(尤其每次放电深度较大情况),电池欠充几率加大,通过电源充电模式调整,使电池容量尽可能快的恢复.5.注意维修旁路检查:在机房环境温度环境温度25℃±5℃下,阀控密封铅酸蓄电池的100%循环使用寿命可达300-500次,设计使用年限在8-10年,这主要取决于标准的循环充放模式,即总电压低于43.2V单只终止电压低于1.8V时,低压断路器动作值要准确,此值在巡检时务必仔细检查,部分开关电源为检修维护方便起见,在断路器旁边又并联了旁路闸刀或保险,只有检修或断路器失效时才闭合旁路闸刀或保险,若平时不断开旁路闸刀或保险,低压断路器将失去作用,停电后VRLA电池得不到保护,放电将是毁灭性的,过度深放电给电池寿命造成严重影响,力戒避免.四.温度对VRLA蓄电池容量和使用寿命的影响

VRLA蓄电池属于贫液式设计,加上紧装配结构,电池工作温度对容量具有重要影响,在环境温度10-45℃范围内铅酸蓄电池容量随温度升高而增加.如VRLA蓄电池40℃下放电量比在25℃下放电量大10%左右,但是超过一定温度范围,则相反.如在环境温度45-50℃条件下放电,则电池容量明显减小低温(