阀控式铅酸蓄电池干涸失效的原因分析及处理方法

摘要：阀控式铅酸蓄电池内部的电解液全部吸附在电池的隔膜中,没有游离的电解液,是一种典型的贫液式电池。如果浮充电压较高，或长期在温度较高的环境中使用，就会引起电池失水速度加快，造成干涸失效。通过实验证明：补加一定量的水分，可有效减轻充放电过程中的极化，恢复电池的实际容量，延长电池的寿命。

关键词：阀控式铅酸蓄电池；环境温度；干涸失效；水分散失

1引言

阀控式铅酸蓄电池（VRLAB）内部的电解液全部吸附在电池的隔膜中,没有游离的电解液,是一种典型的贫液式电池。VRLAB自问世以来，由于其操作维护简单，释放有害气体少，对环境的污染程度大大降低，而受到用户的好评。经过近几年的运行使用之后，也暴露了一些问题，主要集中在其寿命短，一般不足5年，与其设计寿命10年以上的标准要求相差甚远。通过对多只失效电池进行分析及试验，证明很多电池是由于使用不当，或使用环境温度过高，造成电池失水过多过快，使电池的化学反应无法进行，致使电池的寿命提前终止。电解液干涸是VRLAB失效的一个重要原因，用户在使用用过程中，长期进行过充，致使大量的水分电解，产生气体，从泄气阀处散失；同时由于电池壳体致密度的原因，电池长时间处于高温、干燥的环境中也容易通过壳体损失水分。试验证明：电解液中的水分损失15％以上，电池的容量也将损失15％以上。电池容量低于85％，就标志着电池寿命的终止。一般情况下，纯粹的干涸失效可以通过补加一定的水分，来恢复电池的容量。由于干涸失效使电解液中的水分损失过大，使隔膜中的电解液浓度增大，充放电时的浓差极化较大，使电池的端电压在很短时间内就达到规定的数值。

2电池在运行中的不正常现象

1）充电时间短，充电后期发热严重电池在充电时，端电压上升得很快，在较短的时间内就会达到规定的数值。同时由于隔膜中的水分减少，使电池的内阻增大，造成电池在充电过程中产生的热量增加，引起电池发热。

2）电池的放电容量较低电池在充电结束后，使用时，电池的端电压下降的速度较快，设备很快就无法工作了，证明电池容量降低得较多。

图16－GM－65VRLAB补加水前的充电图

表36－GM－65VRLAB补加水后充电数据表充电时间/h充电电流/A充电电压/V
012345676.56.56.56.56.56.56.56.514.8218.3017.4116.5016.4816.4716.4716.47

表46－GM－65VRLAB补加水后放电数据表放电时间/h放电电流/A放电电压/V
0123456789106.56.56.56.56.56.56.56.56.56.56.512.8712.4312.2912.1412.0511.9111.7911.5811.4111.3010.80

3电池不正常现象的原因分析

3.1浮充电电压过高

VRLAB大部分是浮充使用，电池充电结束后，进入浮充状态使用，如果浮充电压过高，就会引起电解液中水分的分解，产生气体，通过泄气阀释放出去。长期这样使用，就会造成电解液水分的大量电解、散失，造成电池的干涸失效。

3.2使用环境温度较高

使用环境温度过高，使电池在充电过程中产生的热量无法及时扩散到空气中去，加速了电解液的损失。同时由于电池壳体的致密度等原因，电池长时间处于高温、干燥的环境中也容易通过壳体损失水分。

4VRLAB补加水分前后的充放电对比试验

结果

以6－GM－65VRLAB为例，表1为蓄电池补加水前充电数据，图1是将表1的数据图形化。表2为蓄电池补加水前放电的数据，图2是将表2的数据图形化。

表16－GM－65VRLAB补加水前充电数据表充电时间/h充电电流/A充电电压/V
0123456789101112133.53.53.53.53.53.53.53.53.53.53.53.53.53.523.4418.5718.1817.5817.5717.5517.5417.5217.2616.4316.3816.4016.4016.40
表26－GM－65VRLAB补加水前放电数据表放电时间/h放电电流/A放电电压/V
011.726.56.56.56.512.0412.1710.809.96
表3显示的是蓄电池补加水后的充电数据，图形化如图3所示。表4显示的是蓄电池补加水后的放电数据，相应的图形化如图4所示。

图26－GM－65VRLAB补加水前的放电图

图36－GM－65VRLAB补加水后的充电图

阀控式铅酸蓄电池干涸失效的原因分析及处理方法

图46－GM－65VRLAB补加水后的放电图

5试验结果说明及使用中应注意的事项

1）表1、表2的数据及图1、图2是6－GM－65电池未补加水之前的充放电数据及其图形。可以看出：电池开始充电时电压较高，这主要是由于电池极板表面硫酸盐化造成的，当高压击破硫酸盐化膜后，充电电压有所降低，但由于隔膜中的电液浓度太高，充电电压一直不能下降到正常的状态，从放电的曲线也可看出，电池的端电压下降得很快，说明电池内部的电液浓度较高，极化较严重。 2）表3、表4的数据及图3、图4是6－GM－65电池补加水之后的充放电数据及其图形。可以看出：虽然充电曲线仍然不很正常，但放电曲线已恢复了正常状态，且放电容量较高，也从另一个侧面说明原来电池的电解液损失较多，充放电过程中极化较严重。

3）平时应经常根据蓄电池及充电设备的运行情况及时调整充电电压,使浮充电压符合蓄电池的要求，避免电压过高，造成对电池的过充，使电解液分解产生气体，引起水分的散失；同时防止电压过低，造成对电池的欠充，引起电池极板的硫化，使电池的容量大大降低。

4）VRLAB对使用环境的要求较高，特别是对环境的温度要求更为严格，VRLAB过去曾称为免维护电池，免维护的涵义是不需要补加水或电解液，同时也意味着无法补加水或电解液。所以VRLAB的电解液是很宝贵的，电解液的损耗就意味着电池性能的降低。主要表现为电池容量下降，充电发热严重。水分损失15％以上，VRLAB的寿命就会终止，而随着使用环境温度的增高，电解液的损耗就加大；同时环境温度过高，充电产生的热量不易散发，也加剧了电解液的损耗。根据这些情况，生产厂家和一些科研单位都进行了大量的研究，发现VRLAB的使用环境温度不得超过35℃，否则电解液的损失量就会急剧增加。

5）定期对电池的容量进行检测，准确掌握电池容量的实际状况，以便及时采取相应的维护措施。

6）定期对电池进行维护，使电池经常处于良好的运行状态。对于VRLAB只有按生产厂家的要求进行严格的操作时，才会减少电解液的损失，从根本上控制电池释放气体，否则，电池的寿命比普通电池更短，这已是不争的事实。

7）关于补加水分或电解液的问题，通过实验证明，如果电池的容量衰减是由于长期在高温下使用或过充电引起的水分散失所致的干涸失效，适量的补加水分可以使其容量恢复，但由于过去及现在所生产的大部分电池都是使用密封胶粘在一起的，一旦将电池的上盖打开，用户就无法恢复原样，所以，补加水分一般要由生产厂家进行，加注水分或电解液后要及时将电池密封。因为VRLAB是一种贫液式电池，为了防止电解液损耗，其各个部位均是密封的，包括注液口的控制阀也是采用专用设备焊接上的。如果要补加水或电解液后，处理不当，电池就成为实际的开口电池，补加的水分或电解液就会很快地被蒸发出去，电池的容量也会很快地衰竭。所以，一般情况下不提倡用户自己给VRLAB补加水或电解液。

6结语

VRLAB失效的一个主要原因是电池缺水引起的干涸失效。其成因主要是浮充电压和使用环境温度较高，引起电池失水速度加快，使电池在充放电过程中极化过大，无法工作。通过实验证明：补加一定量的纯水，可有效地减轻充放电过程中极化，恢复电池的实际容量。

参考文献

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