蓄电池知识与维护交流幻灯片.ppt

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1、蓄电池知识与维护交流第1页，共56页，编辑于2022年，星期三交流内容：一、铅酸蓄电池的相关知识二、VRLA电池的安装三、铅酸蓄电池使用与维护四、常见问题的分析交流五、开关电源参数设置第2页，共56页，编辑于2022年，星期三第一部分：阀控密封铅酸蓄电池相关知识：1、化学能源的分类2、AGM/胶体铅酸蓄电池的基本构造3、铅酸电池的基本反应式及副反应4、氧复合原理（实现电池密封的先决条件）以及抑制氢气的措施（对照副反应产生的条件，充电后期保证负极永远处于充不满状态）第3页，共56页，编辑于2022年，星期三第一部分：化学能源的分类：按工作性质和贮存方式分作四类：按工作性质和贮存方式分作四类：一次

2、电池（原电池）一次电池（原电池）锌锌-锰干电池、碱锰电池、锂电池、锌锰干电池、碱锰电池、锂电池、锌-氧化银电池、锌氧化银电池、锌-汞、镉汞、镉-汞电池。汞电池。二次电池（蓄电池）：二次电池（蓄电池）：铅酸电池、镉铅酸电池、镉-镍电池、金属氢化物镍电池、金属氢化物-镍电池、锌镍电池、锌-氧化银氧化银电池、锂离子电池。电池、锂离子电池。贮备电池（激活电池）：贮备电池（激活电池）：锌锌-氧化银电池、镁氧化银电池、镁-氯化银电池、铅氯化银电池、铅-高氯酸电池。高氯酸电池。燃料电池（连续电池）：燃料电池（连续电池）：氢氢-氧燃料电池、肼氧燃料电池、肼-空气燃料电池、锌空气燃料电池、锌-空电池空电池第4页

3、，共56页，编辑于2022年，星期三第一部分：AGM铅酸蓄电池的基本构造及特点正极板负极板AGM隔板电解液大直径输出端子ABS壳体（上盖、筒体）阻燃单向排气阀第5页，共56页，编辑于2022年，星期三第一部分：胶体铅酸蓄电池的基本构造及特点正极板负极板PVC-SIO2隔板电解液大直径输出端子ABS壳体（上盖、筒体）阻燃单向排气阀第6页，共56页，编辑于2022年，星期三第一部分：胶体铅酸蓄电池的基本构造及特点第7页，共56页，编辑于2022年，星期三第一部分：电解质：主材料采用德国气相二氧化硅制作，刚注入时为稀溶胶状态，能充满电池内整个极板空间，使极板各部反应均匀。其富液量设计，使电池在高温及

4、过充电的情况下，不易出现干涸现象，其热容量大，散热性好，不会产生热失控现象。电解质在成品电池中呈凝胶状态、不流动，所以无漏液及分层现象。极板：正极板采用管式极板，可有效的防止活物质的脱落，正极板骨架由多元合金压铸成型，其合金组织晶粒细小致密，耐腐蚀性能好，使用寿命长。负极板为涂膏式极板，板栅为放射状结构，提高了活物质的利用率和大电流放电能力，充电接受能力强。电池槽：为ABS材料，耐腐蚀、强度高、外形美观，与盖封合可靠性高无潜在泄漏风险。隔板：采用欧洲AMER-SIL公司的胶体电池专用微孔PVC-SiO2隔板，其隔板孔率大，电阻低。具有更大的电解质存储空间。端子密封：内嵌铜芯铅基极柱具有更大的电

5、流承载能力与耐蚀性。独特的极柱双重密封结构可有效避免泄漏，确保了极柱密封的可靠性。安全阀：采用德国技术，开闭阀压力恒定，可靠性高，可避免蓄电池外壳膨胀、破裂和电解液干涸现象。第8页，共56页，编辑于2022年，星期三第一部分：卷绕铅酸蓄电池的基本构造及特点正极板（见图）负极板（见图）AGM隔板电解液大直径输出端子ABS壳体（上盖、筒体）阻燃单向排气阀第9页，共56页，编辑于2022年，星期三第一部分：卷绕铅酸蓄电池的基本构造及特点利用高纯度铅压铸锻造而成的正负极板栅第10页，共56页，编辑于2022年，星期三第一部分：卷绕铅酸蓄电池的基本构造及特点卷绕电池的特点(相比普通电池)超强的高倍率放电

6、能力，最大放电倍率为18C10。卓越的高低温性能，可在-5575下工作。平稳的高输出电压，更高的能量密度。结构坚固，具有优异的抗震性能。无游离电解液，可任意方向放置工作。可以进行快速充电，40分钟内可充入95以上的电量。超长寿命，设计浮充寿命可达8年以上。极高的耐小电流深放电能力第11页，共56页，编辑于2022年，星期三第一部分：铅酸电池的主反应式：第12页，共56页，编辑于2022年，星期三第一部分：铅酸电池主要的副反应（析气）第13页，共56页，编辑于2022年，星期三第一部分：铅酸电池主要的副反应（析气）过充电（+）H2O 1/2O2+2H+2e（-）2H+2e H2总反应式：总反应式

7、：H2O =H2+1/2O2结果：正极析出结果：正极析出O2，负极析出，负极析出H2，最终造成，最终造成 电池失水，电压升高，板栅腐蚀加剧电池失水，电压升高，板栅腐蚀加剧第14页，共56页，编辑于2022年，星期三第一部分：氧复合原理（实现电池密封的先决条件）第15页，共56页，编辑于2022年，星期三第一部分：氧复合原理（实现电池密封的先决条件）第16页，共56页，编辑于2022年，星期三第一部分：AGM-胶体氧复合通道的提供：AGM：选择高空隙率的AGM隔板，空隙率在93%以上，注酸后仍留有5%7%的孔率供氧气迁移使用。胶体：胶体电解质（硅凝胶）为三位多空结构，在经过时效后可产生龟裂，形成

8、许多细小裂缝，这些裂缝就为氧气在电池内部的迁移提供了通道。（见图）第17页，共56页，编辑于2022年，星期三第一部分：胶体电解液经时效后（氧的循环体系形成）胶体电池随着使用时间电解液龟裂变化图电池使用初期电池使用60天后电池使用80天后第18页，共56页，编辑于2022年，星期三第一部分：抑制氢气生成的措施：产生条件：充电后期，负极过充电；解决措施：针对产生条件，采用过量的负极活性物质，正常正负极板的容量比一般为1:1.11:1.2，这样在正极充足电以后，负极仍处于未充足状态，防止H2在负极的析出，因为析出的H2是无法在电池内部复合。第19页，共56页，编辑于2022年，星期三第一部分：VR

9、LA电池的关键技术：1.选择高空隙率的AGM（超细玻璃纤维）隔板，空隙率在93%以上，为氧的复合提供通道。2.采取定量注酸，是玻璃纤维隔板在吸收电解液以后，仍有510%的空隙率为被电解液充满，因此又被称为“贫液式电池”。3.过量的负极容量设计，抑制了H2的产生，避免了电池内水份的损失。4.电池极群采取紧装配，装配压力在4060kPa之间，保证AGM隔板与极板的良好接触，降低了电池内阻。第20页，共56页，编辑于2022年，星期三第一部分：VRLA电池的关键技术：5.负板栅采用高纯度铅钙合金，比铅锑合金有较高的析氢过电位，降低了板栅腐蚀速度；正极采用特殊的多元合金（铅锑银），能有效防止电池早期的

10、容量损失，浮充、循环使用寿命长。6.开闭阀压力稳定可靠的安全阀，通信用VRLA电池的标准要求开阀压力1035kpa，闭阀压力315kpa，能有效减少气体的排放与水份的损失。7.采用恒压限流的充电方法，贫液式的设计对过充电较为敏感，过充电会加速电池的损坏，恒压限流充电可防止过充电和热失控。第21页，共56页，编辑于2022年，星期三第二部分：安装要求（1）安装要根据实际情况选择合适的地点、条件。比如：地面负荷、通风环境、阳光照射、腐蚀有有机溶剂、机房布局以及维护方便等；（2）安装时严禁新旧新旧电池混用，严禁不同类型不同型号电池混用；（3）电池均为100%荷电态出厂，搬运及安装过程中应戴绝缘手套并

11、对所用工具进行绝缘处理，防止电池短路打火；第22页，共56页，编辑于2022年，星期三第二部分：安装要求（4）电池在安装前，应在035的环境下存放，存放期为3个月，若超过3个月，应按使用说明书给定标准对电池进行不充电；（5）按规定的串并联连接线路，连接列间、层间、面板端子的电池连接，在安装末端连接件和整个电源系统导通前，应认真检查正负极性及测量系统电压。注意：在符合设计截面积的前提下，引出线应尽可能短，以减少大电流放电时的压降；两组以上电池并联时，每组电池至负载的电缆线最好等长，以利于电池充放电时各组电池电流的平衡；（6）电池连接时，螺丝必须紧固，但也要防止拧力过大而是铜芯受损滑丝；第23页，

12、共56页，编辑于2022年，星期三第二部分：安装要求（7）安装结束时应再次检查系统电压和电池正负极方向，以确保电池摆放正确，坚决杜绝反接现象发生；（8）安装后的清洗，可用肥皂水浸软布清洁电池壳体、面板和连接线，切勿使用有机溶剂清洗，以免腐蚀壳体及其他部件，影响性能；（9）开关电源的温度探头应粘贴在两电池间的其中一侧面上，保证温度取点准确；第24页，共56页，编辑于2022年，星期三第三部分：铅酸蓄电池的使用与维护 VRLA电池的选型安装使用之前的注意事项安装使用初期的维护工作重点使用一段时间后（约一个月内）的维护工作重点使用过程中及使用后期的维护工作重点第25页，共56页，编辑于2022年，星

13、期三第三部分：铅酸蓄电池的使用与维护 VRLA电池的选型 VRLA电池在使用前必须正确的选择型号，以保证电池有足够的放电容量，以保证通信设备正常运行，以保证电池组在规定的浮充电压下工作，以及选择合理的容量避免选择容量过大而造成浪费。第26页，共56页，编辑于2022年，星期三第三部分：铅酸蓄电池的使用与维护 VRLA电池的选型选型方法有两种 1）计算法：具体步骤如下：a根据电池组电压波动范围确定最低电压值VL b确定电池组全程回路压降V c终止电压 VF=（VL+V）/N N-电池只数 VF一般为1.80V d根据近期负荷电流I与市电不可用度T（小时）确定电池最低容量C，由I和T两个数据查厂家

14、提供的不同倍率下，不同终止电压与容量关系从容量关系曲线查出实际放电容量。e计算选型容量 C10=C/K V C10:25下家应保证的电池容量（10小时率）K：衰老系 数，一般为：0.81 V:温度补偿系数，1+0.006（t-25)t取使用温度的最低值第27页，共56页，编辑于2022年，星期三第三部分：铅酸蓄电池的使用与维护例：已知T=2小时 I=130A VF=1.80V t:15-40 先查不同倍率放电曲线，得到放电电流130A，2小时放电容量为额定容量的 0.70；则C=IT/0.70 =1302/0.70 =370(Ah)V=1+0.006(15-25)=0.94 选型容量 C10=

15、C/KV =370/0.940*0.81 =487(Ah)因此最合理的型号应为 GFM-500第28页，共56页，编辑于2022年，星期三第三部分：铅酸蓄电池的使用与维护2）曲线查找 VRLA电池的选型可以根据厂家提供的单体电池选型曲线选择电池容量第29页，共56页，编辑于2022年，星期三第三部分：铅酸蓄电池的使用与维护安装使用之前的注意事项1）、安装方案应根据地点、条件，如：地面负荷、通风环境、阳光照射、腐蚀和有机溶剂、机房布局，以及维修方便。2）、安装时新旧蓄电池不能混用，不同类型的电池或不同容量的 电池不可混合使用。3）、电池均为100%荷电出厂，必须小心操作，忌短路，安装时采用绝缘工

16、具，戴绝缘手套，防止电击。4）、电池在安装使用前，在035的 环境下存放，储存期限为3个月，若超过3个月，就应该按使用书给定标准对电池进行补充电。第30页，共56页，编辑于2022年，星期三第三部分：铅酸蓄电池的使用与维护安装使用之前的注意事项5）、按装末端连接件和 整个电源系统导通前，应认真检查正负极性及测量系统电压。并注意：在符合设计截面积的 前提下，引出线尽可能短，以减少大电流放电时的 压降，两组以上电池并联时，每组电池至负载的 电缆线最好等长，以利于电池充放电时各组电流均衡。6)、电池连接时，螺丝必须紧固，但也要防止拧紧力过大而使极柱嵌铜间损坏。7）、安装结束时应再次检查系统电压和电池

17、正负极方向，以确保电池安装的 正确。8）、可用肥皂水浸湿软布清洁电池壳、盖、面板和连接线，不能用有机溶剂清洗，以免腐蚀电池盖及其它部位。第31页，共56页，编辑于2022年，星期三第三部分：铅酸蓄电池的使用与维护安装使用初期的维护工作重点1、及时安装投入使用，避免长期贮存和人为故障；2、连接可靠，不得出现虚接，压降过大等问题，记录原始开路电压（判断失水依据）；3、开通前需补充电，以弥补运输和贮存周期带来的容量损失（还将影响均衡性）；4、首次容量检查应认真做好，测出实际容量值，放电参数尽可能靠近10小时率，并保证结束后完全充满（后期容量的判断依据）；5、容量检查时，同时可附带检查蓄电池品质（端子

18、压降、单体温度、排气阀是否可靠）；6、设定好和蓄电池相关的开关电源参数，做好详细维护记录。第32页，共56页，编辑于2022年，星期三第三部分：铅酸蓄电池的使用与维护使用一段时间后（约一个月内）的维护工作重点1、检查单体连接是否可靠/次；（非常重要）2、检查浮充电压的一致性及落后电池/次；3、检查设定参数有无变化，是否稳定，特别 是充电电压值和充电电流值必须稳定可靠/次；4、检查单体电池有无泄漏，反极/次；5、检查排气阀工作是否正常（常闭或常开）；6、请勿采用“标识电池”的维护方式（蓄电池的状态不是恒定的）；第33页，共56页，编辑于2022年，星期三第三部分：铅酸蓄电池的使用与维护使用过程中

19、及使用后期的维护工作重点1、系统连接检查（非常重要）/次；2、排除可能的安全隐患（例端子包裹）；3、可能造成泄漏的部位，如端子、排气阀、壳盖间的密封检查/次；4、开关电源设置参数和实际参数的校对/半年；5、浮充电压与浮充电流的检查及调整/年；6、定时换气通风，将工业气体 排出/常年；7、做好定期容量检查，使用前三年，容量检查放出50即可。三年后每年做全容量检查。第34页，共56页，编辑于2022年，星期三第四部分：常见问题的分析交流1、电压（开路电压、浮充电压、均充电压）工作电压（额定电压）：2伏；开路电压：2.15伏左右，测得方法 与电解液浓度关系 V=d+0.85 利用此数据来判断电池是否

20、失水第35页，共56页，编辑于2022年，星期三第四部分：常见问题的分析交流1、电压（开路电压、浮充电压、均充电压）新电池的荷电状态可根据电池的开路电压测量来判断，新电池的开路电压应在充满电后常温下静置24小时以上测量获得。（此法不适用于旧电池）荷电状态（State of Charge）开路电压/单体（V/cell）100%2.1580%2.1060%2.0740%2.0420%2.00第36页，共56页，编辑于2022年，星期三第四部分：常见问题的分析交流1、电压（开路电压、浮充电压、均充电压）V开=2.15 V浮=2.25 V均=2.35三者间0.1伏关系；说明充电电压与电池电压之间保持特

21、定压差才能保证充电效果。电压过高，超过2.4V（水的分解电压）会大量电解水，造成电池失水，并留下安全隐患电压过低，充电效率下降，延长电池充电时间第37页，共56页，编辑于2022年，星期三第四部分：常见问题的分析交流2、环境温度的重要性 温度过高：失水、热失控、板栅腐蚀加剧，寿命缩短 电池平均温度寿命降低率5250%3030%3550%4066%4575%5083%第38页，共56页，编辑于2022年，星期三第四部分：常见问题的分析交流2、环境温度的重要性 温度过低：电解液粘度增加，内阻加大，电池反应率下降，容量降低；亏电状态的电池更应注意：电池在放电后主要为水，熔点升高，容易造成电池凝固，不

22、能工作 温度补偿系数：-3mv/单体第39页，共56页，编辑于2022年，星期三第四部分：常见问题的分析交流3、放电深度对寿命的影响 单次放电深度越大，寿命越短；多次深放电会造成活性物质脱落与极板的变形短路 第40页，共56页，编辑于2022年，星期三第四部分：常见问题的分析交流4、放电电流与容量的关系：第41页，共56页，编辑于2022年，星期三第四部分：常见问题的分析交流4、放电电流与容量的关系：放电电流放电时间容量终止电压0.1 C1010HC101.800.12 C108H0.96 C101.800.16 C105H0.80 C101.800.25 C103H0.75 C101.800

23、.55 C101H0.55 C101.75第42页，共56页，编辑于2022年，星期三第四部分：常见问题的分析交流5、电阻、电导与容量的关系 无绝对关系，不能从电导及电阻的数值上分析出电池的容量，但电阻值的增加，可以判定电池质量出现下降 容量检测最准备的方法就是通过放电实际检测，受条件限制，进行短时间率容量检测，并充电；长期处于备用的电池应进行放电，以免散失活性物质活性 致使电池充放电效率下降第43页，共56页，编辑于2022年，星期三第四部分：常见问题的分析交流6、电池壳体的阻燃 阻燃不等于不燃烧 它还会燃烧 一定要注意连接牢固，避免打火，否则会继续燃烧（录像）ABS材料的使用 关于阻燃 标

24、准要求 添加阻燃剂后的影响 生产制造困难 壳体变脆第44页，共56页，编辑于2022年，星期三第四部分：常见问题的分析交流7、“标识电池”维护原则 错误的做法 电池在整个使用过程中处于一个不断动态变化的过称当中，“三十年河东，三十年河西”所谓的“落后电池”有可能会随着使用趋于一致 建议：每次全部跟踪测量第45页，共56页，编辑于2022年，星期三第四部分：常见问题的分析交流8、为什么会出现“鼓包变形”压力急剧增加而产生 （1）开关电源或UPS发生故障，充电电压过高或电流过大，超过规定要求；（2）安全阀开阀压力过高，或者排气通道阻塞不畅，当电池内部压力增加到一定程度时阀门不能正常打开；（3）充电

25、电压、充电电流参数设置过大，O2析出速率明显高于复合速率；（4）串联运行的电池中，出现落后单体，由于其充品质的下降，会提前充满，进而引起过充；（5）“富液”态，复合通道阻塞第46页，共56页，编辑于2022年，星期三第四部分：常见问题的分析交流9.胶体电池使用初期为什么一致性较差？电池注入胶液后，电池内的胶液逐渐凝胶，胶液的体系结构形成以大量的SiO2质点做骨架的三维多孔网状结构。它由液相和固相组成。液相，它存在于极板活性物质和隔板孔内；固相，它存在于极板之间和极板与隔板的孔隙。这种结构不稳定而发生的骨架收缩，使凝胶容易出现不规则的裂缝，电池中及电池之间氧传输的所需的气体通道结构不均一，使各单

26、体电池和电池内不同点氧的扩散速度存在差异。使用初期胶体电池的气体再化合效率较低仅在50-80%范围，电池在均充和浮充使用中出现水的损耗，直接影响胶体电池中正，负极板电极电位。在浮充运行中电池组之间各个电池内胶体电解质出现裂缝的先后和通道结构的大小，使电池之间出现浮充压差的不均一，出现裂缝晚或通道结构小的电池浮充电压偏高，电池排气量多。随着胶体电池投入使用时间的逐步延伸，（3-6月）胶体电池内的胶体电解质随着少量水分的消耗，使电解质内的体系逐步发生变化，骨架的体系发生收缩，胶液逐渐产生大量的裂纹，（横向和纵向）也称为“时效”。电解质经过时效后，很多裂纹穿插于正、负极板之间，提供了氧气自正极达到负

27、极的气体通道，这种通道的逐步形成使离子扩散的速度加大，同时阻力也逐渐减小，此时，电池的内阻降低。电池的气体再化合效率逐步上升，达到95%以上。第47页，共56页，编辑于2022年，星期三第四部分：常见问题的分析交流10、漏酸的检查 现象：端子周围有白色晶体，漏酸部位呈现“油状”，电池与架子接触部位或者电池正下方地板有明显腐蚀现象，卧放时尤其注意。（1）清洗不干净造成假漏酸现象 （2）端子部位、壳盖封口处 （3）壳体破裂引起的漏酸第48页，共56页，编辑于2022年，星期三第四部分：常见问题的分析交流11、“补水”的问题 理论上可行 但实际操作比较困难 如果只是缺水 可以解决 延长电池使用期限

28、2年 补水量：100200ml 充电过程中加水 加水至隔膜上呈现游离酸为止 阀的拆卸，勿损坏阀口 水里适量加少许酸 呈酸性 效果好 过段时间再来进行容量检测第49页，共56页，编辑于2022年，星期三第四部分：常见问题的分析交流12、落后电池的鉴定 浮充电压低于2.18V 单独修复充电后仍处于此状况定义为落后或者放电状态明显呈现落后现象的电池，落后电池有危害，需进行更换 一组更换数量不超过总量的20%（4只），超过进行整组更换 修旧电池配合使用基本要求：前提：同一品牌同一厂家同一规格 不超过1年第50页，共56页，编辑于2022年，星期三第四部分：常见问题的分析交流13、寿命终止 国标及行标明

29、确规定：容量低于额定容量的80%即为寿命终止 80%作为一个拐点，应密切跟踪 后期下降较快 避免事故发生 目前寿命检测方法不一：循环检测法（中国移动）高温浮充（华为）第51页，共56页，编辑于2022年，星期三第五部分：开关电源参数的设置参数规范值双登电池 参数说明浮充电压2.232.27V/cell2.23V/cell端子实际测量值均充电压2.302.35V/cell2.30V/cell开关电源设定值充电限流值0.1C100.15C10缩短充电时间高压警告值57/2.38/cell57V排气、失水严重低压警告值45，高于LVDS脱离电压46V防止小电流过放电池温度补偿系数3mV/cell3m

30、V/cell控制温补范围电池温度过高值35 35 影响使用寿命第52页，共56页，编辑于2022年，星期三第五部分：开关电源参数的设置参数规范值双登电池推荐 参数说明LVDS脱离电压44V/22V综合放电率44V1.83V/单体LVDS复位电压47V/23.8V考虑回路压降47V1.958V/单体均充周期720H机房电池为6个月，基站电池为3个月。自动均充周期设定根据交流供电情况而定周期均充时间110H510H（最大值）该值并非实际充电时间复电均充起始条件市电一恢复即对电池进行均充该功能参数切勿附加启动运行条件浮充转均充条件 50mA/AH 50mA/AH停电均充时间110H510H（最大值）

31、该值并非实际充电时间第53页，共56页，编辑于2022年，星期三第五部分：开关电源参数的设置参数规范值双登电池具体 参数说明退出均充条件 5mA/AH 5mA/AH（510A/48系统）退出均充电流尽可能小确保充满的必要条件继续均充时间3H3H充电容量倍数不小于1.2倍不小于1.2倍电流大确保1.2倍电量电流小确保1.3倍电量电池分流器容量设定根据电池容量根据实际电池容量按实际电池容量设定电池连接先串后并先串后并电池报废指标不小于额定容量的80不小于额定容量的80小于80后，容量下降速度加快。电池端电压90mV/20mV 回路/开路90mV/20mV 回路/开路按标准执行第54页，共56页，编辑于2022年，星期三牢记以下几条原则：使用环境温度不能过高 也不能过低电池充电电压不能过高 也不能过低电池放电深度不能过大 避免过放电放电后充电时间间隔不能太长要及时对电池进行充电 不是真正的“免维护”要给电池提供“舒适”的使用环境要为电池提供“保姆式”的关心与爱护第55页，共56页，编辑于2022年，星期三联系方式：主讲人：朱智手机：15961011599邮箱：dy- 第56页，共56页，编辑于2022年，星期三