舊蓄電池放電挑選與利用方法探討

庹德兵

【摘要】 基站電池組的劣化嚴(yán)重縮短了停電后的放電時(shí)間，很多情況是由于電池組里存在幾只落后電池導(dǎo)致供電時(shí)長(zhǎng)的縮短，而其它電池性能依然良好，如果將整組電池報(bào)廢處理將造成極大的浪費(fèi)。本文介紹舊電池的核對(duì)性放電挑選和重新利用的方法。

【關(guān)鍵詞】 閥控電池 放電 電流 電壓

一、引言

我們所維護(hù)的村村通、移動(dòng)基站很多建設(shè)在野外，很多基站的電池組里存在落后電池，這樣導(dǎo)致停電后電池放電時(shí)間遠(yuǎn)低于原設(shè)計(jì)值，更甚者電池組的放電時(shí)長(zhǎng)不能滿足發(fā)電人員趕到基站。經(jīng)過(guò)日常的測(cè)試分析，我們發(fā)現(xiàn)只要48v的電池組里存在3塊及以上的嚴(yán)重落后電池，那么整組電池將很快到達(dá)一次下電的門限，為保證網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)，一般會(huì)對(duì)電池組進(jìn)行更新，但是一些早期劣化的電池組里還有大部分單體電池性能依然良好，整組報(bào)廢處理將造成資源浪費(fèi)。

本文介紹舊電池的核對(duì)性放電挑選和重新利用的方法，在無(wú)資源更換時(shí)，提高基站停電后電池的供電時(shí)長(zhǎng)。

二、蓄電池充放電原理

2.1 放電電流與容量的關(guān)系

基站所使用的閥控電池的容量是按照10小時(shí)率所標(biāo)注的，如果放電的電流大于10小時(shí)率的放電電流，那么將不能放至100%額定容量，常用放電率的容量、放電電流和終止電壓關(guān)系如表1所述[1]。

基站一般使用的是300Ah至500Ah的電池，其在5小時(shí)率的放電電流與容量對(duì)應(yīng)的關(guān)系如表2所述。

2.2 恒壓限流充電[2]

蓄電池放電后，應(yīng)及時(shí)充電，現(xiàn)在廣泛采用的是恒壓限流充電，整流器以穩(wěn)壓限流方式運(yùn)行。

其恒壓值一般為均充電壓，YD/T799-2002中規(guī)定：“蓄電池均衡充電單體電壓為2.30～2.35v（25℃）”，不同廠家的蓄電池有很小的差別，一般定位單體2.35v（25℃），-48v電源系統(tǒng)的電池組均充電壓應(yīng)為56.4v，并按照單體電池溫度補(bǔ)償系數(shù)（-3～-3.6）mv/℃來(lái)進(jìn)行修正。

其限流值通常限制在0.2C10以下 ，由于蓄電池失去的電量應(yīng)該得到及時(shí)補(bǔ)充，因此充電電流也不能太小，一般充電限流值取0.1C10。在電池組放電容量較深時(shí)，均充時(shí)間不能太短一般設(shè)置為12～18小時(shí)。

2.3 浮充充電[2]

當(dāng)均充充電電流減小到預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)換電流時(shí)，轉(zhuǎn)換電流一般設(shè)置為0.01C10，充電電源就會(huì)自動(dòng)改為浮充充電狀態(tài)，假如未達(dá)到轉(zhuǎn)換電流，當(dāng)均充時(shí)間達(dá)到時(shí)，也會(huì)轉(zhuǎn)換為浮充充電狀態(tài)。

YD/T799-2002中規(guī)定“蓄電池浮充電單體電壓為2.20～2.27v（25℃）”。需要注意，這是指不同廠家生產(chǎn)的閥控鉛酸蓄電池允許進(jìn)網(wǎng)的浮充電壓范圍，而不是一個(gè)蓄電池成品的浮充電壓允許的變化范圍。對(duì)于一種產(chǎn)品，閥控式蓄電池的浮充電壓在25℃條件下是一個(gè)確定值。溫度變化時(shí)，浮充電壓應(yīng)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，單體電池按補(bǔ)償系數(shù)為（-3～-3.6）mv/℃來(lái)進(jìn)行修正。

不同廠家的產(chǎn)品，規(guī)定的浮充電壓有所不同，每只為2.23～2.25v（25℃）較為多見(jiàn)，因此在-48v電源系統(tǒng)的電池組浮充電壓應(yīng)為53.5～54.0v（25℃）。

2.4 蓄電池的壽命[2]

YD/T799-2002《通信用閥控式密封鉛酸蓄電池》中規(guī)定：在環(huán)境溫度不超過(guò)30℃的情況下，2v系列的蓄電池折合浮充壽命不低于8年。

當(dāng)蓄電池的實(shí)際容量低于額定容量的80%時(shí)，視為蓄電池壽命終止。

三、放電挑選及利用

3.1 初步挑選

3.1.1 年限挑選

蓄電池是有壽命的，雖然設(shè)計(jì)的壽命長(zhǎng)達(dá)15年，但是實(shí)際使用無(wú)法達(dá)到理想的使用環(huán)境，一般壽命不會(huì)超過(guò)8年。因此挑選舊電池時(shí)，應(yīng)該選用不超過(guò)8年的電池，超過(guò)8年的電池一般沒(méi)必要進(jìn)行挑選，除非急需幾塊同型號(hào)的電池來(lái)解燃眉之急。

3.1.2 外觀挑選

觀察電池外觀，對(duì)漏酸、外殼鼓脹和爬酸的電池直接做報(bào)廢處理，沒(méi)用再利用的價(jià)值。

3.1.3 電壓挑選

舊電池拆除以前一般在浮充狀態(tài)，應(yīng)該在滿容量狀態(tài)，隨著存放時(shí)間的延長(zhǎng)，電壓會(huì)有一定下降，測(cè)量單體電壓，如果電壓低于2.0v或者明顯低于其它同期電池，這樣的電池也無(wú)必要進(jìn)行挑選，除非數(shù)量不夠時(shí)可以挑選幾只一同測(cè)試。

3.2 補(bǔ)充蒸餾水

舊電池經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行，大都伴隨的有失水現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)外觀和電壓挑選出來(lái)的電池可適量補(bǔ)充性質(zhì)地加注蒸餾水，加注過(guò)程中，每加入50ml，關(guān)注蒸餾水吸收情況，以白色海綿體吸收變慢為止，防止加多。已使用4～5年的電池加注蒸餾水的經(jīng)驗(yàn)值（最大值）：300AH加240ml，400AH加注320ml，500AH加注400ml。

3.3 充電

容量放電前應(yīng)進(jìn)行均充，使電池電量充足。當(dāng)均充轉(zhuǎn)浮充后，浮充電流應(yīng)在0.01C10，并且連續(xù)穩(wěn)定2～3小時(shí)不變，這表明電池已經(jīng)充足。

3.3.1 串聯(lián)均充

一般將24只電池用連接條連接后，對(duì)電池進(jìn)行均充，為保證均充效果，單體電壓應(yīng)保持在2.35～2.40v（2v單體），對(duì)應(yīng)一組電壓在56.4～57.6v，充電電流限流不超過(guò)0.2C10，這種方法在單體電池容量相差不大時(shí)使用。

3.3.2 并聯(lián)均充

將單體開路電壓不小于2.06v的電池，用單體充電器充電，根據(jù)單體充電器的容量，將多只并聯(lián)起來(lái)充電，單體充電器電壓調(diào)至2.40v，限流值根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)。單體電壓小于2.0～2.06v的電池，如果需要使用，先用單體充電器充電后，再并聯(lián)均充。這種方法適合電池容量差異較大時(shí)使用，特別是從不同基站退役下來(lái)的同型號(hào)電池，為保證電池充足的一致性，第一次放電測(cè)試應(yīng)使用這種方法。

3.4 初步放電測(cè)試

電池充足電后，將其串聯(lián)在一起，一般為24塊串聯(lián)為一組，放電負(fù)載最好選擇專門的放電測(cè)試儀表，可以精確的設(shè)置放電電流，沒(méi)有條件的可以采用負(fù)載電阻絲放電，放電電流只能按照接近設(shè)置了，同樣也能測(cè)試出電池性能。

3.4.1 放電電流與時(shí)間

放電電流的選擇以5小時(shí)率比較合適，放電的深度也沒(méi)必要達(dá)到100%核對(duì)測(cè)試，放電電流為0.17C10，這樣放電電流不算太大，放電3小時(shí)時(shí)間也不會(huì)很長(zhǎng)，60%容量測(cè)試就可以基本掌握電池性能。

3.4.2 放電測(cè)試與終止

由于是舊電池，本來(lái)可以做報(bào)廢處理的，不怕電池過(guò)放導(dǎo)致?lián)p失，因此只采取3個(gè)小時(shí)為終止條件，不考慮單體電壓和整組電壓。用蓄電池放電綜合測(cè)試儀可方便的記錄下整個(gè)放電過(guò)程，利用分析軟件可以方便的分析出電池性能。當(dāng)用負(fù)載電阻絲放電時(shí)，應(yīng)每隔15分鐘記錄一次單體電壓值和放電電流值，在放電后期，由于落后電池會(huì)導(dǎo)致電流減小，總體的放電的時(shí)間要根據(jù)放電電流的變化適當(dāng)延長(zhǎng)。

在采用蓄電池綜合測(cè)試儀測(cè)試過(guò)程中，應(yīng)考慮長(zhǎng)連接條的壓降，在500Ah電池測(cè)試時(shí)會(huì)達(dá)到0.025v，應(yīng)將該電壓加到對(duì)應(yīng)的電池電壓中。

3.5 電池初步測(cè)試挑選

3.5.1 放電經(jīng)驗(yàn)值

根據(jù)多達(dá)1000多只電池的實(shí)際測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)判斷標(biāo)準(zhǔn)如表3所述。

3.5.2 按照5小時(shí)率3小時(shí)放電挑選

根據(jù)終止時(shí)的電壓對(duì)電池進(jìn)行歸類，并粘貼臨時(shí)標(biāo)簽，記錄放電終止電壓，便于挑選電池。將5小時(shí)率3小時(shí)放電終止電壓低于1.80v的電池報(bào)廢；將終止電壓高于1.970v歸類為“優(yōu)良”；將終止電壓在1.930-1.969v的歸類為“良好”；將終止電壓在1.80-1.929v的歸類為“一般”。在時(shí)間緊迫時(shí)可以將初步挑選的結(jié)果作為最終結(jié)果。

3.6 充電

放電測(cè)試結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)對(duì)電池進(jìn)行均充，將測(cè)試完畢的電池不改變組別進(jìn)行均充，必須保證將電池充滿。

3.7 充放電循環(huán)

為達(dá)到準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果，并激活一部分電池，可以將這種5小時(shí)率3小時(shí)放電和均充的過(guò)程多做幾次循環(huán)，實(shí)踐證明，這種充放電循環(huán)方式可有效激活一些性能變差的電池。

3.8 最終測(cè)試挑選

在時(shí)間允許的情況下，經(jīng)過(guò)2至3次循環(huán)放電后，按照5小時(shí)率放電4小時(shí)做最終測(cè)試，這時(shí)測(cè)試的容量相當(dāng)于額定容量的80%。

根據(jù)最后一次放電測(cè)試數(shù)據(jù)，將每塊電池的啟用年限、活化時(shí)間、電池活化時(shí)組號(hào)和編號(hào)、 5小時(shí)率4小時(shí)終止電壓值、活化方式主要數(shù)據(jù)打印成標(biāo)簽，將標(biāo)簽粘貼在電池上。充滿電后，將5小時(shí)率4小時(shí)終止電壓高于1.80v交付使用，將終止電壓高于1.940v歸類為“優(yōu)良”；將終止電壓在1.900-1.939v的歸類為“良好”；將終止電壓在1.800-1.899v的歸類為“一般”。

3.9 組合利用

3.9.1 重新組合

將同型號(hào)的電池充足電后，按照最后一次測(cè)試的結(jié)果，按照分出的類別進(jìn)行組合成一組24塊，如果同分類電池?zé)o法湊夠24只，可挑選終止電壓最接近的電池進(jìn)行組合。

測(cè)試容量低于額定容量80%的電池，如果在放電3小時(shí)后不低于1.80v仍然可以做應(yīng)急之需，不要盲目廢棄。

3.9.2 備件保存

對(duì)于無(wú)法組合成整組的電池，每?jī)稍轮辽龠M(jìn)行一次補(bǔ)充充電，當(dāng)做備件來(lái)管理，一旦發(fā)現(xiàn)同型號(hào)的在用落后電池，在整組電池均充后將落后電池用備件替換下來(lái)。

四、結(jié)束語(yǔ)

按照文中所述方法，筆者在兩年多近60余組的舊電池測(cè)試挑選中，發(fā)現(xiàn)沒(méi)超過(guò)8年的電池大部分還是可以繼續(xù)使用的，在通過(guò)科學(xué)的細(xì)致的充放電循環(huán)和核對(duì)性放電測(cè)試后，可以準(zhǔn)確的挑選出性能合格的電池。電池的組合再利用能夠有效提高電池使用年限，避免不必要的資源浪費(fèi)。