淺析閥控鉛酸電池在電力系統(tǒng)的應(yīng)用

張文鵬 秦先坤

摘要：自1895年制成鉛酸蓄電池，化學電源及鉛酸電池都是一個相關(guān)電能和化學能的轉(zhuǎn)換配置，隨著科技的飛速發(fā)展，人們對鉛酸蓄電池的研究力度也是在不斷地加深，鉛酸蓄電池有許多優(yōu)點：生產(chǎn)技術(shù)容易掌握、原材料的成本低、可以實現(xiàn)充電及放點的可逆性、電動勢能高、使用溫度廣泛、電化學原理清晰等。在現(xiàn)實生活中有著十分廣泛的應(yīng)用，當然它也存在弊端，就是酸液會外泄，后來就有了VRLAB（閥控式密封鉛酸蓄電池）。閥控鉛酸電池很好的改變了傳統(tǒng)鉛酸電池的弊端，且進一步與電子設(shè)備聯(lián)系起來，為其增加了極大的核心競爭力。本文就簡單闡明閥控鉛酸電池。

關(guān)鍵詞：閥控鉛酸電池；應(yīng)用

一、閥控鉛酸電池工作原理

單說化學反應(yīng)本身，閥控鉛酸電池和防酸隔爆電池及其他敞口富液鉛酸電池的相比，沒有太大不同，放電情況下，電池正極的二氧化鉛和負極的鉛會轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徙U，充電情況下，兩極的硫酸鉛又會被還原至二氧化鉛和鉛。對于傳統(tǒng)的富液電池來說，其充電時或充電后，由于過程中有電解水的過程，那么會產(chǎn)生氫氣和氧氣，由于氣體的產(chǎn)生就造成電池無法密封。產(chǎn)生的氣體釋放到電池室會形成酸霧，對儀器設(shè)備都有有腐蝕作用，還會污染環(huán)境，影響人們身體健康。要使電池保持正常工作，就需要補充蒸餾水?？萍嫉陌l(fā)展剛好完善了這一點，人們研制出了新型電池，無需加水、沒有酸霧排放，這就是閥控鉛酸電池。

閥控鉛酸電池制造上的措施有：

1.使用安全閥。電池內(nèi)若氣壓過高，要保證可以開閥放氣，使電池內(nèi)部壓力處于安全水平。因而閥控密封住鉛酸蓄電池，剛開避開了傳統(tǒng)電池的析氫現(xiàn)象。充電過程中或在后期產(chǎn)生的氧氣經(jīng)玻璃氈中氣體通道，擴散至負極表面，再與鉛進行電化學反應(yīng)或化學反應(yīng)，最后形成水至電解液當中。從而保證了電池內(nèi)部壓力沒有增加，且電池中的水也沒有再被消耗。

2.合理配比正負極的活性物質(zhì)。一般電池的負極容量略大，“正極限容、負極過量”，從而保證在正常充電中正極析出氫氣，負極仍是硫酸鉛轉(zhuǎn)化，避免負極析氫。

3.貧液設(shè)計。用多孔玻璃氈代替?zhèn)鹘y(tǒng)的隔析，生產(chǎn)電池時，其內(nèi)部沒有自由電液，用于導電用及電池反應(yīng)的硫酸電解液吸附于電極和玻璃氈孔隙中。仍有部分玻璃氈隔板未充滿“孔隙”，他方便充電時產(chǎn)生的氧氣擴散至負極，和海綿狀金屬鉛生成水。

4.將傳統(tǒng)的鉛銻合金板柵改變?yōu)樾滦偷你U鈣合金。相比之下，鉛鈣合金的機械強度很好，可適應(yīng)析氫產(chǎn)生的過高電位，避免了氫析出產(chǎn)生的問題。

二、閥控鉛酸電池工作特點

相對于傳統(tǒng)的鉛酸電池而言，閥控鉛酸電池有很多進步，致使其維護量小，自身輕，無污染等，所以對于傳統(tǒng)的電池來講，他有三個優(yōu)點：1.方便使用。閥控鉛酸電池的充電過程無需繁瑣難懂的步驟，當放置時間超出規(guī)定的時候，直接按照說明書來就可以了，實行一次釋放電的容量核查，可知其質(zhì)量是否有問題、是否達標。無需工作人員再添加蒸餾水，也無需經(jīng)常檢查電池的電壓等，秩序定期核查釋放電的容量及電池電壓即可。2.成本低。相對來說，閥控鉛酸電池制作成本低、使用時間長，相當大程度的降低了投資成本，且不漏酸液、無污染，無需單獨設(shè)立實驗室，操作面積的需求小等。3.安全。閥控鉛酸電池的結(jié)構(gòu)是密封的，正常使用過程中沒有液體的流出，用的安全閥會使在外部遭遇明火的情況下也不會導致爆炸。內(nèi)部壓力過高時，安全閥可自行開啟，恢復(fù)時可自行關(guān)閉，不會產(chǎn)生充電過量導致的電池破裂情況。

三、閥控電池及配套設(shè)備的要求

（一）閥控電池的特殊要求

1.嚴謹充電電壓過高

閥控電池充電對電壓的要求極其嚴格，必須按照廠家提供的電壓值，否則會帶來很多問題：加速腐蝕極板，降低壽命；加速分解水，無法實現(xiàn)完全化合，知識電瓶失水。陰極屬放熱反應(yīng)，水分不斷減少的過程中，增強陰極的吸收能力，陰極增大吸收電流，增加熱量，升高溫度，增大氧氣生成量，致使陰極吸收惡性循環(huán)，有熱失控現(xiàn)象，直接結(jié)果就是電瓶外殼漏氣、鼓包、失去放電功能，進而報廢。

2.嚴謹過充電

過充電會導致閥控電瓶中的氫氣、氧氣的產(chǎn)生來那個增加顯著，無噶百分百化合，致使內(nèi)壓升高，防爆帽開啟失水、電瓶鼓肚，直接影響著電池的壽命和容量，電瓶也會因失水量超百分之二十五而報廢，劇烈過充電還會造成外殼裂開。

3.嚴謹過熱

閥控電池和普通鉛酸電池的熱平穩(wěn)性是不同的，充入閥控電池中的電能都要轉(zhuǎn)化為熱能，普通電池只有一部分轉(zhuǎn)變成化學能（分解水而來），然后以氧氣和氫氣的形式逸出。采用的結(jié)構(gòu)是隔板吸附式，熱傳導慢、外殼密封。有分析表明，閥控電池比普通鉛酸電瓶的發(fā)熱量多出約十倍，非常容易出現(xiàn)熱故障，從而降低了電池的壽命，嚴重者直接導致報廢。

4.嚴格配族

從上面幾個分析不難看出，閥控電池必須避免充電電壓過高、過充電等，這便使得對電瓶電壓的均衡性提出了更高的要求，生產(chǎn)過程中產(chǎn)品要進行嚴格篩選配族，電瓶間電壓差不可高于正負零點零二伏，不然就無法保證充電電壓正常。

（二）閥控鉛酸電池對充電設(shè)備的要求

充電機需要有良好的穩(wěn)壓性能，方可保證電瓶充電電壓的合格，精度需大于百分之一。為保證欠壓后的電瓶可以快速的補充電，還要防止過充電。要求充電機有兩個階段的穩(wěn)流充電性能，第一階段要有較大電流，第二階段又有較小電流來充電。

（三）直流系統(tǒng)接線方式的要求

有閥控電池的廠站直流系統(tǒng)不應(yīng)設(shè)端電池，對老站的改造的前提是該直流電系統(tǒng)允許取消端電池，否則將會使電瓶提前損壞，因為端電池充電電流要隨著負荷電流和分接頭的位置的變化而變化，人工調(diào)節(jié)帶來的誤差是不可避免的，無法保證其精確度的要求。端電池控制單刷和合閘刷間的2-4個電瓶，由于合閘回路存在負電荷，結(jié)線原理上只能欠充電進行，從而導致端電池過充電。

四、小結(jié)

綜上所述，在廣泛推廣閥控鉛酸電池的時候，要謹慎、嚴格的掌握專業(yè)技術(shù)，確保使用過程中的安全性。對閥控電池的安裝及應(yīng)用等一系列的環(huán)節(jié)都要仔細的記錄在案，若有哪個環(huán)節(jié)出問題，會導致蓄電池無法發(fā)揮其后備電源的作用，工作人員便于及時的給與措施糾正，也方便后來人的研究。充分了解閥控鉛酸電池的原理及應(yīng)用甚至是檢測，可以使閥控鉛酸電池最大化的發(fā)揮其在人們生活中的作用。

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（作者單位：南方電網(wǎng)超高壓輸電公司柳州局）