电池技术　＜　２００８年９月

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电池技术　＜　２００８年９月

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蓄电池失效模式及在线监测技术研究

   

摘   要：通过分析蓄电池运行状况和电池失效的常见失效现象，研究了蓄电池在线监测管理系统应

解决的关键问题，主要包括：（１）蓄电池的失效模式，（２）监测管理系统的合理结构与数据分析，

（３）电池单体的内阻测量，（４）电池Ｎ＋１运行方式，（５）监测系统的两个问题，远程管理，在线维

护。文中结合ＢＭ－６５００电池管理系统在直流操作系统的应用进行了相关论述，本系统提高了直流电源运

行的可靠性。

关键词：蓄电池　监测；内阻测量；在线维护

概述

目前，阀控式铅酸蓄电池在电力操作电源广泛使用，了解

蓄电池的失效模式和其使用过程中的性能状况对于安全生产有

很重要的意义。合理地选择及使用目前直流电源系统中的蓄电

池和电池监测模块，对延长蓄电池的使用寿命有很大的作用，

为获得最大的安全效益和经济效益有着很重要的意义。在蓄电

池监测模块的配合下，采用

N+1的蓄电池使用模式，对保证电

池组的使用寿命效果是很明显的。

１　阀控铅酸蓄电池失效机理研究

目前，关于电池失效一般认为主要原因有以下几方面：

（

1）板栅腐蚀，（2）水损耗，（3）板栅延伸，（4）热失

控，（

5）负极板硫酸盐化，（6）电池电压不均，（7）无锑

效应；次要原因有：（

8）枝晶短路，（9）活性物质脱落，

（

10）隔板氧化，（11）爆炸

[8]

。

国际铅锌研究组织（

International  Lead  Zinc  Research 

Organization—ILZRO）曾开展阀控铅酸蓄电池使用条件和失

效模式方面的调查

[9]

，

包括浮充电压、充电电流、使用环境温

度、每年放电次数及深度、是否安装监控设备和一些维护规程

等内容。

正极板栅失效机理研究

正极是对

VRLA蓄电池性能和劣化速度影响最大的部分。

正极板栅腐蚀是

VRLA蓄电池最通常的失效模式，影响正

极板栅腐蚀速度的因素有以下几方面：

１）腐蚀膜孔尺寸

 正极板栅合金的腐蚀产物担负着既要和

活性物质紧密黏结又要对基体合金有着良好的保护性能的双层

作用。腐蚀产物氧化膜的结构及物理化学性质直接关系到电池

的容量和寿命。

２）合金的结晶尺寸

 氧化产物PbO

2

可以将整个晶间层遮盖

住，从而阻止腐蚀继续进行，当合金的晶粒粗大时，晶间夹层

较厚，腐蚀产物不能把合金表面和晶间夹层盖住，晶间夹层留

有较大的孔隙，使腐蚀得以深入发展。

３）极化条件

 极化条件直接影响着腐蚀膜的结构，大量实

验表明随着浓度的减少，温度的提高，阴极膜晶体增大，膜孔

尺寸也增加，这有利于硫酸通过膜孔向基体金属的扩散。根据

美国

GNB的相关研究，浮充电压和温度是影响正极板极化的主

要条件。

正极板栅在使用过程中要变形。变形的结果导致板栅先行

尺寸加长、弯曲和板栅中个别筋条的断裂。这些现象都可能引

起正极板栅的破坏和电池寿命终止。

正极活性物质的性能变化是铅蓄电池容量下降的重要原