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阀控式密封铅酸蓄电池技术与维护 胡信国 哈尔滨工业大学 教授 博士生导师 隆源双登集团 总工程师 阀控式密封铅酸蓄电池在通信电源系统中的作用 后备电源，包括直流供电系统和UPS系统 滤波 调节系统电压 动力设备的启动电源 通信电源系统中所用铅酸蓄电池的类型 固定型防酸隔爆式铅酸蓄电池（GF电池）。 固定型阀控式密封铅酸蓄电池（VRLA电池）。 AGM——阴极吸收式（贫液式） GEL——胶体式 阴极吸收式VRLA电池与胶体电池的比较： 使用初期无气体逸出，胶体电池在使用初期需排风装置。 电池内阻小，大电流放电特性优于胶体电池。 电池的一致性和均一性好，因电解液的扩散性和均匀性优于胶体电池。 制造技术要求高，如极板的均一性，灌酸精度，散热通风装置的合理性等。 胶体电池，（特别是管状电极）使用寿命较长，不易热失控。 胶体电池：德国阳光公司的Dryfit A系列 意大利非凡（FLAMN）SMG系列 Hawker公司的OPZV系列 隆源双登集团富思特公司的GFMJ系列 VRLA电池的工作原理 电池的充放电反应 （+） PbO2 + 3H+ + HSO4 －+ 2e 放═══充 PbSO4 + 2H2 （－）?Pb + HSO4 － 放═══充 PbSO4 + H＋ + 2e 电池总反应：Pb + 2H+ + 2HSO4— + PbO2放═══充PbSO4+ 2H2O +PbSO4 电池内部气体产生的原因 （1）过充电 （+）H2O → 1/2O2↑+ 2H+ + 2e ( - ) 2H+ + 2e → H2↑ H2O = H2↑+ 1/2O2 (2 ) 正极板栅腐蚀： Pb + 2H2O → Pb(OH)2 + 2H+ + 2e 2H+ + 2e → H2 ↑ (3 ) 自放电： 负极自放电 Pb + HSO4－ → PbSO4 + H+ + 2e 2H+ + 2e → H2 ↑ 正极自放电 PbO2+ 2H+ + H2SO4 + 2e → PbSO4 + 2H2O H2O → 1/2 O2 ↑+ 2H+ + 2e VRLA电池的关键技术 氧复合原理（氧循环原理）： 电池在充电过程中，正极除了有反应（1）PbSO4转变为PbO2以外，还有氧析出反应，特别是电池的充电后期，当电池容量充电到80%时，氧的析出反应更为剧烈，两极的气体析出反应如下： （+）2H2O → O2 + 4H+ + 4e (--) 2H+ + 2e → H2 对于浮充使用的VRLA电池，即使是浮充电流很小，但在长期浮充状态下，浮充电流一部分用于电池自放电生成的PbSO4转为正负极活性物资以外，不避免的，浮充电流一部分用于水的电解，而使正极析出氧气，负极析出氢气。 氧和氢气的产生使电池内部失水，电解液密度发生变化，也使电池难以密封。从铅酸蓄电池诞生以来，人们都一直在寻求电池的密封，以减少对电池的维护。VRLA电池的出现，实现了电池的密封，电池密封的关键技术是氧在电池内部的再复合实现氧的循环，以及采用AGM隔板吸收电解液，使电池内部没有流动的电解液，氧的复合原理如图2、3所示： 图2：密封原理示意图 图3：氧循环原理图 从图2、3看出，正极充电过程中因电解水析出的氧气，通过AGM隔板的孔隙，迅速扩散到负极，与负极活性物质海棉状铅发生反应生成氧化铅（PbO），负极表面的PbO遇到电解液H2SO4发生化学反应生成PbSO4和H2O，其中PbSO4再充电而转变为海面状Pb生成的H2O又回到电解液，因氧气的再复合，避免了水的损失，从而实现了电池的密封。其氧的再复合过程的反应式如下： 2H2O → O2 ↑+4H+ + 4e (7) 2Pb + O2 → 2 PbO (8) 2PbO + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O (9) 2PbSO4 + 4e + 4H+ → 2Pb + 2H2SO4 (10) 总反应为：2H2O → O2 → 2H2O VRLA电池的关键技术： 为了实现氧的复合（循环），电池在设计制造中，应掌握如下关键技术： 1) 选择高孔隙率AGM隔板，孔隙率在93%以上，为氧的复合提供通道 2) 采取定量灌酸，使玻璃棉隔板在吸收电解液以外，仍有5—10%的孔隙率 未被电解液充满，因此VRLA电池又称为贫液式电池。 过量的负极活性物资，正、负极板的容量比一般为1：1.1~1：1.2，这样在正极充足电以后，负极仍未