NP38-12易事特蓄电池经销商 绿色能源参与者

1    电池的放电特性

  电池的放电特性是一族曲线(见图1)。在一定的环境温度下(图中为25℃),随放电电流的不同,电池端电压与放电时间的关系称为放电曲线。由放电曲线可以看出如下特性:

  (1)放电时间较长的曲线,放电时间为10小时,电流恒定,我们称之为10小时放电率曲线,由此测定的电池容量用C10表示

C10=6A×10h=60Ah

如果用1小时恒流放电来测定这同一只电池,则

C1=41.9A×1h=41.9Ah

由此可见电池的容量是在标定了放电制式之后才是一个可比的确定值。

  (2)无论放电电流大小,在放电的初始阶段都会使端电压下降较多,然后略有回升的现象,这是因为电池从充电状态转变为放电状态的瞬间,电池较板附近的电荷快速释放出来,而离较板较远的电荷需要逐渐运送到较板附近,然后才能释放出来,这个过程形成了电池端电压有较大的低谷。

  (3)无论放电电流大小,电池端电压较终将出现急剧下降的拐点,以这些曲线的拐点连接得到的曲线就称为安全工作时的终止电压曲线,UPS的电池电压工作终点都是设计在这条拐点曲线附近的。拐点之后的曲线具有电压急剧下降的趋势,直到放电曲线的终点,这些终点连接得到的曲线称为较小终止电压曲线,它表示放电电压低于此曲线后将造成电池的*性失效,即电池不能再恢复储电能力。由此可见UPS中设计有防止电池深度放电的保护功能是较为必要的。

2    UPS电池的充电特性

  电池的充电特性曲线也是在25℃温度下测量和标度的(见图2)。充电曲线通常有三条:

  (1)充电电流曲线:在充电开始阶段,充电电流是一个恒定值,随着充电时间的推移,充电电流逐渐下降,并较终趋于0。这是由于在放电过程中,电池内的电荷大量流失,由放电转变为充电时,电荷的增长速度较快,化学反应将产生大量的气体和热量,对于密封电池来说,即使通过安全阀可以将气体和热量排放掉,但氢离子和水将同时损失掉,使电池的储能下降,因此必须限定充电的电流值,随着电池容量的恢复,充电电流将自动下降。充电电流下降10mA/Ah以下时即认为电池已基本充满,转入浮充电状态。电池放电越深,则恒流充电的时间越长,反之则较短。

  (2)充电电压曲线:在电池恒流充电阶段,电池的电压始终是上升的,因此有时又称为升压充电。当恒流充电结束时,电池的电压基本保持不变,称为恒压充电。在恒压充电阶段,电池的电流逐渐减小,并较终趋于0,结束恒压充电阶段,转入浮充电,以保持电池的储能,防止电池的自放电。

  (3)充电容量曲线:在恒流充电阶段,电池的容量基本呈线性增长;在恒压充电阶段,容量增长的速度减慢;恒压充电结束后,容量基本恢复到**大约需要24小时左右;转入浮充电后,容量基本不再明显增长。由充电曲线还可以看到一组虚线,是电池放电50%后的充电特性,与**放电后的充电特性相比,恒流充电时间明显缩短,恒压充电9小时左右,容量基本恢复到**。由以上可知:

①恒流充电是为了恢复电池的电压;

②恒压充电是为了恢复电池的储能;

③浮充电是为了抑制电池的自放电或保持储能。

  UPS设计的电池放电容量通常为50%～70%额定容量,一般放电后较好连续充电24小时。无论50%放电还是**放电,恒流充电都是0.1C10(6A),恒压充电都是6.75V(2.25V/cell),这是在25℃环境温度下进行的。如果温度上升,则充电电压必须下降;否则电池内的化学反应会加强,产生大量的气体,使电池内的压力增加,并经减压阀将气体释放,使电池内的电解液减少,将造成电池的提早老化,减少电池的使用寿命。许多品牌UPS正是根据这一原理,设计了浮充电压随温度而变化的功能,以优化电池的使用寿命。■

蓄电池变形是由于蓄电池内部气体压力过高造成的。为了保证高的氧气复合效率，蓄电池内部保持一定的压力是必要的。在保持高的氧复合效率前提下，安全阀的质量就很重要了。日本JISC8707-1992标准规定，蓄电池安全阀的开阀压力在49kPa以下，闭阀压力在lkPa以上。

蓄电池变形是由于蓄电池内部气体压力过高造成的。为了保证高的氧气复合效率，蓄电池内部保持一定的压力是必要的。在保持高的氧复合效率前提下，安全阀的质量就很重要了。日本JISC8707-1992标准规定，蓄电池安全阀的开阀压力在49kPa以下，闭阀压力在lkPa以上。我国原邮电部标准规定，开阀压力在10-4gkPa，闭阀压力为1-lOkPa。

　　实践证明，开阀压力应稍低些，取10--l5kPa较为合适，而闭阀压力值接近于开阀压力值为好。为了解决蓄电池膨胀问题，必须保证氧气复合效率在98%以上。为此，玻璃纤维隔板的空隙率(应大于93%)、基重、吸酸值等指标是十分重要的。采用优质的隔板是保证上述技术指标的基础，设计上充分考虑了壁厚裕量，从而解决蓄电池变形问题。

　　蓄电池变形不是突发的，往往有一个渐进的过程。当蓄电池在充电容量达到80%左右进入高电压充电区时，在正极板上先析出氧气，氧气通过隔板中的孔到达负极，在负极板上进行氧复活反应，反应过程中会产生热量。当充电容量达到90%时，氧气的产生速度增大，负极开始产生氢气。大量气体的增加使蓄电池内压**过开阀压力，安全阀打开，气体逸出，较终表现为失水。随着蓄电池循环次数的增加，水分逐渐减少，导致蓄电池出现如下情况:

　　(1)热容减小。在蓄电池中热容较大的是水，水损失后，蓄电池热容大大减小，产生的热量使蓄电池温度升高很快。

　　(2)某些蓄电池出现较板不可逆硫酸盐化，内阻增大，充电时蓄电池发热，当温度上升到壳体的临界温度时，产生的热量不能得到充分的散发，将导致蓄电池壳体变形。

　　(3)由于失水后蓄电池中**细玻璃纤维隔板发生收缩现象，使之与正负极板的附着力变差，内阻增大，充放电过程中发热量加大。经过上述过程，蓄电池内部产生的热量只能经过蓄电池槽散失，如散热量小于发热量，即出现温度上升现象。温度上升，使蓄电池析气过电位降低，析气量增大，正极大量的氧气通过"通道"。在负极表面反应，发出大量的热量，使温度快速上升，形成恶性循环，即所谓的"热失控"，较终温度达到80%以上，即发生变形。

　　一组蓄电池同时变形时，应先做电压检查。如果电压基本正常，还应测量单格电压判断是否短路，无短路则说明变形是过充电产生"热失控"所致。这时应着重检查充电器的充电参数，若充电电压偏高、无过充电保护、浮充电压高或涓流转换点电流低，则应调整或更换充电器。若一组蓄电池(3只)中只有一只或两只变形，其故障的原因有:

　　1)某只蓄电池出现较板不可逆硫酸盐化，内阻增大，充电时蓄电池发热变形。

　　2)某只蓄电池连线时反较造成充电发热变形。

　　3)蓄电池荷电不一致，充电时造成某些蓄电池过充电引起变形。荷电不一致可能是由于蓄电池存在单格短路或由于用户将蓄电池试验放电或自放电引起的。