阀控密封式铅酸善电池的原理及其运行维护

4 失效的机制
阀控蓄电池是一个复杂的电化学体系，其性能和寿命取决于制备电极的材料、工艺、活性物质的组成和结构、电池运行状态和条件等。它的失效因素主要有如下几种。
1)正极板的腐蚀
对浮充电使用的电池，板栅腐蚀是限定电池寿命的重要因素。在电池过充电状态下，正负极板上反应如下：

可见，负极产生水，降低了酸度，而正极反应产生H+，加速了正极板栅的腐蚀。阀控蓄电池中的电解液固定，在浮充过程中由于氧复合的作用，其浮充电流高于流动电解液的蓄电池，同时正极的电位也比流动电解液蓄电池中高。因此对阀控蓄电池来说其板栅腐蚀的问题尤为重要。
2)水损失
阀控蓄电池在使用期间氧复合机制的效率不是100％，由于再化合反应不完全及板栅腐蚀引起水的损失，当每次充电时，由于产生气体的速率大于气体再化合速率，导致一部分气体逸出，造成水的损失。阀控蓄电池因为其电解液不可补充，所以失水也是其特有的失效原因之一。
3)枝状结晶生成
阀控蓄电池由于电解液不流动所以不易产生枝状晶体。但当阀控蓄电池处于过放电状态，或长期以放电状态放置时，枝状晶体穿透隔膜的现象仍会发生。在这种情况下，负极pH值增加，极板上生成可溶性铅颗粒，促进板状结晶生成穿透隔膜造成极间短路，使电池失效。这种失效电池的电压为零。
4)负极板硫酸盐化
负极在电池充、放电中的反应：
放电过程Pb+H2SO4―2e-→PbSO4+2H+
充电过程Pb+1／2O2+H2SO4→PbSO4+H2O
由于白化合反应的发生，无论电池处于充电或放电状态，负板总有硫酸铅存在，使负极长期处于非完全充电状态，形成不可逆硫酸铅，使电池容量减少，导致电池失效。阀控蓄电池比防酸隔爆蓄电池更易出现负极的硫酸化。这是由于：①实现氧循环而造成的负极板较低的电位；②固定的电解液造成的电解质的分层。
5)热失控
热失控是阀控蓄电池所特有的一种失效模式热，它与闭合氧循环的机理有关。水分解为氢气和氧气的过程会产生热量，每18克水分解产生210．6千焦的热量。常规蓄电池在充电时，除了活性物质的再生外，还有电解质中的水电解生成氢气和氧气。气体从电池内析出的过程中带走了水电解所产生的热量。阀控蓄电池在充电时内部产生的氧气流向负极，氧气在负极板使活性物质海棉状铅氧化，并有效地补充了电解而失去的水。这样，虽然消除了爆炸性混合气体排出的问题，但这种密封结构使得热扩散减少了一种重要途径，散热只能通过电池壳壁的热传导进行。
当VRLA电池工作在浮充或完全再化合模式的过充状态时，没有纯化学反应，几乎所有过充的能量都转化成热能。如果系统周围环境能将产生的热散发并达到平衡，那么就没有热失控问题。当再化合反应热量升高率超过了散热率，电池的温度就会升高并且需要更大的电流来维持浮充电压。而额外的电流又引起更多的化合反应和热量产生，从而进一上使电流温度升高，并如此往复。这种纯效应加速电池干涸和内部压力的升高，严重时会造成电池熔化或爆炸起火。热失控的潜在问题会由于环境温度的升高、单体或充电系统的故障而进一步恶化。因此电池安装时良好的通风和合适的环境温度很重要。为降低发生热失控的风险，充电装置的浮充电压应根据蓄电池的环境温度进行温度补偿。

5 影响寿命的主要因素
有些用户认为阀控蓄电池是免维护电池，厂家也有类似的误导宣传。阀控蓄电池特有的氧复合机理和阀控密封的结构，虽然在一定程度上减少了它的维护工作量，但使得其比防酸隔爆蓄电池在可靠性和鲁棒性上有所下降，更容易受环境的变化、使用条件等因素的影响。过充、过放、渗液、环境温度过高、浮充电压过高等因素对阀控蓄电池的健康影响更大。
1)环境温度
环境温度过高对阀控蓄电池使用寿命的影响很大。温度升高时，蓄电池的极板腐蚀将加剧，同时将消耗更多的水，从而使电池寿命缩短。阀控蓄电在使用中对温度有一定要求。典型的阀控蓄电池高于25℃时，每升高6～9℃，电池寿命缩短一半。因此，其浮充电压应根据温度进行补偿，一般为2～4 mV／℃，而现有很多充电机没有此功能。为达到阀控蓄电池的最佳使用寿命，应尽可能创造恒温下的使用环境，同时保持蓄电池良好的通风和散热条件。具体来说，安放蓄电池的房间应有空调设备。蓄电池摆放要留有适当的间距，改善电池与环境媒介的热交换。电池间保持不小于15mm的间隙，电池与上层隔板间有不小于150mm的间距的“通风道”来降低温升。
2)过度充电
提升浮充电压，或环境温度升高，使充入电流陡升，气体再化合效率随充电电流增大而变小，如图1所示，在0．05C时复合率为90％，当电流在0．1C时，气体再化合效率近似为零。由于过充电将使产生的气体不可能完全被再化合，从而引起电池内部压力增加，当到达一定压力时，安全阀打开，氢气和氧气逸出，同时带出酸雾，消耗了有限的电解液，导致电池容量下降或早期失效。其次，在长期过充电状态下，H+增加，从而导致正极附近酸度增加，板栅腐蚀加速，使板栅变薄，加速电池的腐蚀，使电池容量降低，从而影响蓄电池的寿命。为避免产生多余的气体，阀控蓄电池对充电机稳压、限流精度提出了较高的要求。