什么是阀控铅酸蓄电池的热失控及其对策

阀控铅酸蓄电池，负极板上的少量氢析出和正极板栅的腐蚀都导致电解液水损失。电池槽对水蒸气的渗透可看作为一个失水源，但是对于实际的壁厚和适度的相对湿度，渗透很少。水蒸气也会随排出的氢气从蓄电池中流失，但作用很小。

用作备用电源的阀控铅酸蓄电池面临温度严峻的大气环境，特别是在夏季高温大气环境中，由于浮充电期间的电解液水解。蓄电池易发生干涸或热失控，进而损害蓄电池性能。

浮充电期间发生的蓄电池干涸(dry—up)是充电电解引起电解液水损失并使蓄电池放电容量减少的一种现象。热失控(thermal runaway)是温度上升伴随引起蓄电池不正常热发生的充电电流增加，最后导致能使蓄电池损坏的干涸的一种现象。在蓄电池不低于60 ℃的高温长期使用时，热失控容易发生。当蓄电池在不低于70 ℃的高温使用时，热失控甚至能在短期使用时发生。

2 热失控

热失控标准定义[1]在恒电压充电期间发生的一种临界状态。此时，蓄电池的电流及温度发生一种累积的互相增强的作用，并逐渐增强导致蓄电池的损坏。

随温度上升，充电电流增加，是电解液分解在正极板上产生的氧气量增加与伴随密封反应效率的提高在负极板上氧吸收反应速度增加的相辅相成作用结果。伴随反应热和充电电流的增加，当焦耳热发生速度大于蓄电池的热耗散速度时，蓄电池温度上升超过环境温度。蓄电池温度升高进一步引起充电电流增加，这又引起蓄电池温度升高。这样，发生恶性循环。终于导致热失控。

3 蓄电池使用维护上的对策

阀控铅酸蓄电池的干涸会引发热失控，干涸与很严峻的充电方式是最有关系的，常常与蓄电池的高温结合在一起。克服这个问题的最好方法是预防在蓄电池工作时出现极端情况，这就是说，例如，避免高倍率充电，特别是避免深放电之后和在蓄电池温度高时的高倍率充电。在高温场合，甚至需要采用特殊冷却系统。一般说，干涸会减少蓄电池容量，最终缩短蓄电池寿命。干涸也会增加密封反应效率，这在UPS应用方面可能是一个严重问题，此种情况，过量的密封反应效率能剧烈增加蓄电池温度。这就引发热失控。

避免干涸和热失控的最好方法是避免浮充电时蓄电池产生一些热。务必不要把蓄电池放得太近。蓄电池之间的距离至少应为10～20mm。保持这样的距离，通常能有效地散热。

阀控铅酸蓄电池对工作温度很敏感，以致在高温时使用寿命减少，在极端情况，会发生热失控。温度升高时，浮充电恒电压产生大电流。这又引起蓄电池温度升高，如上所述，发生热失控。电流能增加到使电池冒气并开始干涸的程度；当蓄电池干涸时，内阻增加，产生更多的热，会发生槽体软化故障，或在极端情况下导致铅件熔化。然而。这些现象通过良好的冷却和通风，采用浮充电压的温度补偿及限制有效电流，可以避免。

高的充电电压有助于减少充电时间和避免硫酸盐化。尽管这样，必须注意的是，在这样条件下，大电流流过蓄电池会引发热失控。因此，高的充电电压只允许在放电后有限的时间使用。在给定的时间之后能自动减少充电电压的充电器是克服这一问题的合适方法、

避免热失控的最好方法是监控蓄电池温度，按测量的温度自动改变充电电压或充电电流。为了抑制充电电压或充电电流，推荐采用测量的蓄电池温度而不采用室温。

4 蓄电池制造上的对策

4.1 在玻璃纤维隔板(AGM)阀控铅酸蓄电池情况下，良好的控制加工时的隔板电解液饱和度是重要的。因为都知道，饱和度太低给出很高的密封反应效率，导致充电电流增加，引发热失控。

4.2 安全阀开阀压力高，在减少水损失方面是有益的，但也不可避免地会引起其他一些问题。一般来说，100～2mbar之间的压力似乎是很好的折衷，以避免过多的水损失。

4.3 为避免热失控，要减少阀控铅酸蓄电池的充电电流增加，有过以下几种方法：

4.3.1 增加在负极铅膏中添加的木素量，提高过电压上升效果。

4.3.2 减少负极活物质量对正极活物质量的比率，以减少正极板发生的氧气在负极板上被吸收时的发热量。

4.3.3 在电解液中添加胺 (amine)类有机物。

4.3.4 在负极活物质中添加表面活性剂

4.4 在负极活物质中添加硫酸处理的木素[2]

这是一种改进负极板充电特性，难以发生热失控的阀控铅酸蓄电池。方法是将木素放在加热的硫酸溶液中放置一定时间，把这样处理的木素添加到负极活物质中。在稀硫酸中的处理温度可在30～100℃，稀硫酸密度范围在1.6以下。例如，在加热到70 ℃的密度1.3的稀硫酸100 mL中，加入木素10g放置60min，之后进行过滤和干燥。和制负极铅膏时，相对铅粉质量添加这样处理的木素(质量分数0.2 ％)(换算为