蓄电池基础知识

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1、蓄电池知识-基本概念 一、蓄电池（一）基本定义1、电能可由多种形式的能量变化得来，其中把化学能转换成电能的装置叫化学电池，一般简 称为电池，电池有原电池和蓄电池之分。电后不能用充电的方式使内部活性物质再生的叫原电池，也称一次性电池。3、放电后可以用充电的方式使内部活性物质再生，把电能储存为化学能，需要放电时再次把 化学能转换为电能的电池，叫蓄电池，也称二次电池。（二）、常用技术术语1、充电：蓄电池从其他直流电源获得电能叫做充电。2、放电：蓄电池对外电路输出电能时叫做放电。3、浮充放电：蓄电池和其他直流电源并联，对外电路输出电能叫做浮充放电。有不间断供电 要求的设备，起备用电源作用的蓄电池都处于

2、该种放电状态。4、电动势：外电路断开，即没有电流通过电池时在正负极间量得的电位差，叫电池的电动式。5、端电压：电路闭合后电池正负极间的电位差叫做电池的电压或端电压6、安时容量：电池的容量单位为安时，即：电池容量Q （安时）=1放xt放I 放为放电电流（安）t 放为放电时间（小时）7、电量效率（安时效率）：输出电量与输入电量之间的比叫做电池的电量效率，也叫作安时 效率。电量效率（）= （Q放三Q充）X100%=（I 放xt 放）三（1 充XI 充）X100%Q放和Q充分别是放电和充电容量（安时8、自由放电：由于电池的局部作用造成的电池容量的消耗。容量损失搁置之前的容量之比， 叫做蓄电池的自由放电

3、率自由放电率（） =（QI Q2）FQ1X100%Q1 为搁置前放电容量（安时）Q2 为搁置后放电容量（安时）9、使用寿命：蓄电池每充电、放电一次，叫做一次充放电循环，蓄电池在保持输出一定容量 的情况下所能进行的充放电循环次数，叫做蓄电池的使用寿命。二、铅酸蓄电池（一）定义 铅酸蓄电池是是蓄电池的一种，主要特点是采用稀硫酸做电解液，用二氧化铅和绒状铅分别 做为电池的正极和负极的一种酸性蓄电池。（二）型号含义：根据 JB2599-85 部颁标准，我国铅酸电池型号分为三段，其安排和含义如下： 串联的单体电池数电池的类型和特征额定容量当电池数为 1 时，称为单体电池，第一段可以省略。 电池的类型是根

4、据主要用途划分，代号用汉语拼音第一个字母。VRLA蓄电池分为吸附式（AGM）和胶体式（GEL）两种，两者的性能有一些差别。例如，与 GEL比较，AGM的功率密度较高，大电流放电能力较强，但自放电较大，浮充电压较高，浮充 电流较大，热容量较小，散热性能较差，容易产生热失控，寿命较短等。但两者均具有以下特点：a）蓄电池是一个密封系统。b）在蓄电池内部进行氢气和氧气再复合，在正常情况下不产生气体和酸雾。c）在故障情况下，安全阀打开释放内部的气体。d）米用不流动的电解液。e）蓄电池壳子是不透明的。f）采用多个较薄的极板构成较大容量的蓄电池。g）对于中小容量的系统可使用6或12 V的单体蓄电池。h）对于

5、大容量的系统可使用2 V的单体蓄电池。i）可安装在敞开的蓄电池架上或大的蓄电池柜内。j ）设计寿命有20年、10年的，但其典型的实际寿命分别只有10-13年和5年左右。值 得注意的是， VRLA 蓄电池的预期寿命比传统的铅酸蓄电池的寿命短得多。我国的 VRLA 蓄电池产品的发展和应用是从 AGM 开始的。近年来， GEL VRLA 蓄电池也有 了很大的发展。VRLA蓄电池曾被称为“免维护”蓄电池，这是由于VRLA蓄电池设计为密封式，在蓄电 池内部实现了氧再复合循环，电解液中的水分不会损失，因而不需要定期加水，也不需要测 电解液的比重，可以说在这方面是不需要（也不能）进行维护的。然而，VRLA蓄

6、电池并非完 全不需要维护。最初被称为“免维护”蓄电池，实际上是对VRLA蓄电池的误解，也是对用户 的一种误导。过去，大多数用户忽视了VRLA蓄电池的维护，或者不了解如何进行维护而放弃 了 VRLA蓄电池维护工作，导致VRLA蓄电池早期故障的出现，使电池的寿命降低，甚至造成 电池破裂、爆炸，引起火灾。值得注意的是,VRLA蓄电池维护工作至今仍然是一个薄弱环节。据了解，近年来由于VRLA 蓄电池故障引起的通信电源停电和通信中断的重大事故屡有发生。目前在我国电信部门正在 应用的VRLA蓄电池，有不少已使用多年，可以说已进入其故障高发期，或者说存在着严重的 故障隐患，有关方面对此应该引起足够重视。为了

7、确保电信电源稳定可靠地运行，加强VRLA 蓄电池维护和故障检测是各电信运营商的当务之急。其中，如何对VRLA蓄电池运行和试验数 据进行正确的分析是首先要解决的问题，这是搞好蓄电池日常维护工作的基础。以下笔者提出VRLA蓄电池的必要的维护项目，介绍VRLA蓄电池运行和试验数据的分析 方法。1、VRLA 蓄电池必要的定期维护VRLA 蓄电池一般不会释放出氢、氧气体和酸雾，不需要防酸机房和特殊的通风，不需要 定期加水、测量比重等，但定期维护工作是必不可少的。例如，蓄电池的浮充电压、浮充电 流、温度、蓄电池的内阻和蓄电池互相连接电阻的测量，定期的容量试验以及直观检查等。根据国际标准IEEE 1188，

8、固定型VRLA蓄电池必要的定期维护应包括以下主要内容。1.1每月维护a）直观检查：包括蓄电池正负极端子是否损坏和发热，蓄电池盖和壳子是否损坏，蓄电 池是否温度过高。b）测量蓄电池系统的DC浮充电压和纹波电压。c）测量蓄电池系统的正负极对地的直流电压以检测接地故障。d）测量蓄电池系统的浮充充电电流。e）测量蓄电池机房温度和标示蓄电池的温度。1.2 季度维护a）重复每月维护项目。b）测量每个蓄电池的内阻。1.3 半年维护a）重复季度维护项目。b）测量每个蓄电池DC浮充电压。c）瞬时大电流负载试验以确定各蓄电池的功能是否正常（可选）。1.4 年度维护a）重复半年维护项目。b）测量蓄电池之间的连接电阻

9、。c）重新拧紧蓄电池之间的连接螺丝，使转矩达到厂家要求的数值。如果已测量蓄电池连 接电阻，其数值没有比安装时的数值大20%，可以不重新拧紧。初始安装验收时进行一次容量放电试验。每两年进行一次容量放电试验。当蓄电池的容 量已下降到额定容量的 85%时，应每年进行一次容量放电试验。2、VRLA 蓄电池运行数据的分析和处理2.1 蓄电池直观检查2.1.1 蓄电池壳子是否清洁每个蓄电池都应保持清洁。如果蓄电池盖上有污垢和灰尘，就有可能在蓄电池端子之间 或端子与地之间形成导电通路，引起短路或接地故障。2.1.2 蓄电池壳子和盖子是否损坏 如果蓄电池壳子和盖子破裂和有渗透，应更换蓄电池。蓄电池壳子上有裂缝

10、时，导电的电解液会从蓄电池中渗透出来，造成接地故障。即使没有电解液渗透，也是非常严重的问题。 因为电解液的水分可能通过裂缝蒸发损失，使电解液干涸，最后造成蓄电池的内阻增大和产 生的热量增大。如果蓄电池壳子严重膨胀和永久性变形，说明这个蓄电池已经过热并遭受热失控。热失 控还会导致蓄电池产生更多的气体、电解液干涸和极板损坏。在这种情况下，应更换蓄电池。2.1.3 蓄电池端子是否损坏 蓄电池正负极端子弯曲或其他形式的损坏可造成连接电阻的增大。端子损坏的蓄电池应更换。如果在端子上的保护油脂熔化，表明连接点已经很热，这是端子松动的结果。在此情 况下，应将此连接端子拆开，检查损坏情况，然后重新安装。2.2

11、 环境温度和蓄电池温度VRLA蓄电池一般是按标准环境温度25C设计的。其理想的工作范围是21-27C。当工作 于较低的温度时，VRLA蓄电池放电容量达不到其额定容量，备用放电时间减少；当工作于较 高的温度时，VRLA蓄电池寿命将会缩短，且容易发生热失控。VRLA蓄电池工作的机房环境温度比25C高10C时，其寿命将减少50%。环境温度高的问 题应通过适当的通风和空调加以解决。蓄电池组中的单个蓄电池的温度不应超过环境温度10C。如果全部蓄电池或个别蓄电池 的温度过高，这些蓄电池就可能遭受热失控。在这种情况下，应停止充电并查明蓄电池温度 升高的原因。如果发生了热失控，应立即更换蓄电池。2.3 蓄电池

12、系统浮充电压2.3.1 蓄电池系统浮充电压的确定和温度补偿 蓄电池系统（蓄电池组）的浮充电压应根据厂家规定的单体蓄电池浮充电压值确定。系 统浮充电压等于蓄电池只数乘以单体蓄电池浮充电压值。不同厂家不同型号的蓄电池的浮充 电压是不同的。假设电解液比重为1.280-1.300的VRLA蓄电池，厂家建议的单体蓄电池的浮 充电压为2.25-2.30 V/只（在25C），则蓄电池系统浮充电压等于蓄电池的只数乘以2.25-2.30 V/只。例如，某UPS电源中由32只12 V （包含6个单体）的单块蓄电池组成的蓄电池组， 在25C时蓄电池系统浮充电压应为432 （192X2.25）441.6 V （192

13、X2.30）。当环境温度高于25C时，浮充电压应进行温度补偿（适当降低浮充电压）。假设温度补 偿系数是-0.005 V/只/C,则在其他温度下的单体蓄电池的浮充电压为：V 校正=V25C-0.005X（T 实际-25） 式中：V校正在温度T实际下的单体蓄电池的浮充电压V25C 25C下的单体蓄电池的浮充电压T实际蓄电池的实际温度（C）例如：如果蓄电池的温度是32C（比25C高7C），其平均浮充电压应降低0.035 V/ 只（7X0.005 V/只/C），浮充电压的范围应为2.215-2.265 V/只。在由192只电池组成的 电池组中，总的浮充电压为425.28-434.88 V。如果蓄电池工

14、作于较低的温度下，可以适当提高浮充充电电压以缩短再充电时间。例如， 蓄电池的环境温度为10C （比25C低15C）,其平均浮充电压应提高0.075 V/只（15X0.005 V/只/C），浮充电压的范围应为2.325-2.375 V/只。在由192只电池组成的电池组中，总 的浮充电压为446.4-456 V。2.3.2 蓄电池系统浮充电压对蓄电池工作的影响 如果蓄电池系统在一段时间内浮充电压过低，蓄电池将会处于欠充电状态。在此期间蓄电池可能会多次放电，每次放电后都未得到充分充电，这将使蓄电池的容量逐渐减少。最后 的结果是市电停电时蓄电池放不出电来。蓄电池系统处于欠充电状态的问题一般可以通过长

15、时间的均衡充电（例如48-72h）加以解决。但是，如果欠充电的时间持续太长，就可能会出 现不可逆的极板硫酸盐化，蓄电池系统就必须更换。如果蓄电池的浮充电压过高，将会使蓄电池处于过充电状态。蓄电池长时间过充电将会 引起过大的充电电流、板栅的腐蚀、气体的产生和电解液的干涸。这就造成了蓄电池早期老 化和容量的损失。长时间的严重过充电可能导致热失控，出现这种情况也必须更换蓄电池系统。2.3.3 蓄电池浮充电压的纹波 蓄电池的浮充电压是由整流器/充电机供给的，由于整流器是将市电交流电压整流、滤波得到直流电压的，但直流电压仍有残余的交流成分（纹波），因此，在蓄电池系统两端的浮 充电压上一般都会有一定量的纹波电压。-48 V直流电源系统的纹波（即杂音）非常小，但 UPS的整流器的直流输出电压往往有较大的纹波。纹波电压会产生纹波电流。纹波电流流过 蓄电池内的电阻性元件时会产生热量。此外，纹波电压叠加在直流浮充电压上，还会引起浮充电压的变化。 在纹波电压的正半周，实际的浮充电压升高。如果纹波电压很大，在纹波电压的正半周 实际的浮充电压可能高于厂家规定的最高浮充电压，如前所述，会引起蓄电池内部气体的产 生和发热，这将使蓄电池的寿命缩短。在纹波电压负半周，实际的浮充电压下降。如果纹波电压很大，在纹波电压的负半周实 际的浮充电压可