电池技术　＜　２００８年９月

３８

电池技术　＜　２００８年９月

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因之一，新制备的正极活性物质有着很好的机械强度和反应活

性。但随着蓄电池循环次数的增加，实际容量也有所增加，之

后放电容量逐渐降低，这是由于正极活性物质性能恶化所致，

其原因可以归纳为以下几方面。

1）  活性物质晶态的变化；
2）  颗粒之间结合力降低；
3）  循环中重结晶过程和孔结构变化；
4）  充放电条件与杂质的影响。

发生在正极的活性物质变化在一定条件下可以恢复，使用

过程中的某些失效的蓄电池是可以用蓄电池活化仪活化恢复的。

负极板栅失效机理研究

负极板的硫酸盐化是负极失效的主要原因。负极板上活性

物质在一定条件下生成坚硬而粗大的硫酸铅，它不同于铅和二

氧化铅在放电时生成的硫酸铅，它几乎不溶解，所以在充电时

不能转化为活性物质，使电池减少了容量，坚硬而粗大的硫酸

铅常常是在电池组长期充电不足或是在半放电状态长期储存的

情况下，加上温度的波动使硫酸铅再结晶而形成的。

负极板膨胀是负极失效的另一原因，膨胀造成活性物质脱

落，从而影响厚型极板蓄电池的寿命。

电解液和隔膜的变化

铅酸蓄电池失水会导致电解液比重增高、导致电池正极栅

板的腐蚀，使电池的活性物质减少，从而使电池的容量降低而

失效。

VRLA蓄电池的隔膜具有多孔结构和很强的吸液能力，不

但可以吸附电解液，而且可以保证氧的扩散和再化合。隔膜在

初始安装时承受一定压力，以使隔膜与极板紧密接触，为正、

负极板间的离子流动提供良好的通路。

VRLA蓄电池在长期工作中，由于隔膜与电解液间的表面

张力的相互作用，隔膜的玻璃纤维分子会重新排列成紧凑的结

构而导致隔膜的收缩、厚度变薄、失去弹性，隔膜原来承受的

压力减小。

隔膜收缩会导致内阻增大，容量降低。

实际使用中的多数电池失效是由于失水，有关研究表

明，隔膜电解液饱和度由

95%降至86%，电池容量由100%降至

80%；当隔膜饱和度降至80%时，电池容量降至50%。现场的

一部分容量严重下

降的电池通过加水后充放电后可恢复到接近正常的容量。

热失控现象

热失控是指蓄电池在恒压充电时，充电电流和电池温度

发生一种累积性的增强作用，并逐步损坏蓄电池

[15]

。

热失控的

直接后果是蓄电池的外壳鼓包、漏气，电池容量下降，最后失

效。

开口式铅酸电池在充电时，除了活性物质再生外，还有硫

酸电解质中的水逐步电解生成氢气和氧气。当气体从电池盖出

气孔通向大气时，每

18克水分解产生11.7千卡的热。

而对于阀控式铅酸电池来说，充电时内部产生的氧气流向

负极，氧气在负极板处使活性物质海绵状铅氧化，并有效低补

充了电解而失去的水。由于氧循环抑制了氢气的析出，而且氧

气参与反应又生成水。这样虽然消除了爆炸性的气体混合物的

排出问题，但是这种密封式使热扩散减少了一种重要途径，而

只能通过电池壳壁的热传导作为放热的唯一途径。因此，阀控

铅酸电池的热失控问题成为一个经常遇到的问题。

阀控铅酸电池依赖于电壳壁的热传导来散热，电池安装时

良好的通风和较低的室温是很重要的条件。为了进一步降低热

失控的危险性，浮充电压通常具体视不同的生产者和不同室温

而定。厂家一般都给出电池的浮充电压和温度补偿系数。

热失控现象是蓄电池运行期间影响蓄电池寿命的主要因素

之一，严格的浮充电压控制是克服热失控现象的最有效手段。

２　电力操作电源中的蓄电池监测技术

目前在蓄电池监测与维护方面存在很多不足，其中各个部

门、单位的监测与维护的手段不一，技术水平参差不齐，大体

可以分为以下几类：

２．１　人工检查

在目前绝大部分的使用后备蓄电池的部门都采用人工检查

的方法，来实现蓄电池的维护。该方法除了放电测试外，人工测

量主要是测量电池组电压、单电池电压、温度和单电池内阻。

人工测量存在众多不足：

a. 人工测量的准确度会受到诸多因素的影响，即使是放电

测试也会受人为因素的影响；

b. 由于人工测试大都为定期进行，无法及时发现落后、失

效蓄电池；

c. 放电测试对蓄电池会造成无法恢复的伤害隐患；
d. 大量的人工测量费时费力，安全性差，周期长。

２．２　蓄电池运行的在线监测

蓄电池在线监测管理是针对测量电池的运行条件和检测电