電力通信基站蓄電池的維護與修復

　　電力通信基站蓄電池的維護與維修

　　大容量鉛酸蓄電池(以下簡稱"電池")作為備用電源，是基站供電的保證。在國內缺電的情況下，備用電源的可靠性顯得尤為重要。在長江三角洲和珠江三角洲，每周有很多時間，甚至更嚴重的情況。現場大多數基站的供電難以保證，電池的可靠性非常嚴重。

　　盡管科學技術發展迅速，但近年來鉛酸電池的發展也相對較快，基本上采用大型閥控密封鉛酸電池代替耐酸防火電池。近年來，即使是大型閥門控制的密封鉛酸蓄電池也得到了發展.但大容量固定電池仍然是鉛酸電池的唯一選擇。如何延長鉛酸蓄電池的正常使用壽命一直是業界討論的主要問題。

　　在不同的設備條件、不同的使用條件和不同的維修條件下，同一蓄電池的使用壽命有很大差異。有必要找出設備狀況、使用條件和維護條件的差異。電池故障的主要現象是：

　　A.正板軟化；

　　B.正柵腐蝕；

　　C.負板硫化；

　　D.失水；

　　一些蓄電池失控了(包括電池鼓脹)。

　　其次，討論了設備狀況、運行狀況和維護條件對電池故障的影響。

　　蓄電池失效模式及其原因

　　1.蓄電池的正片軟化

　　電池的正板由柵極和活性物質組成，其活性成分是氧化鉛。在放電過程中，氧化鉛轉變為硫酸鉛，充電時，氧化鉛轉變為氧化鉛。氧化鉛由α-鉛氧化物和β-鉛氧化物組成.在這兩種氧化鉛中，α-氧化鉛的電荷容量小，但體積大，比β-氧化鉛難，在這兩種氧化鉛中起著輔助作用。相反，β-氧化鉛比主要帶電的α-氧化鉛更強但更小.α-氧化鉛是在堿性環境中形成的，一旦蓄電池內部發生放電，充電只能產生β-氧化鉛。正極板的活性物質是多孔的，在電解液-硫酸的接觸面積上，多孔結構是平面的幾十倍。當α-氧化鉛參與放電時，只有充電后才能產生β-氧化鉛，失去了支撐，不僅正板的活性物質會脫落，而且活性物質也會堵塞正極板的微孔。這就導致了正極面積的減小和電池容量的降低。后備電源的電池壽命嚴格，蓄電池容量大，用于備用電源的α-氧化鉛與β-氧化鉛的比值大于深循環動力電池。為了減少α-氧化鉛在放電中的參與，一般控制放電深度僅為40。隨著電池時間的增加，電池容量減小，新電池的放電率為40%，舊電池的放電率大于40%，故舊電池相當于放電深度，加速了電池正極板的軟化。因此，電池容量壽命曲線的下降速率遠高于中期電池。電池容量越小，放電深度越深，氧化鉛損失越大，正極板軟化越嚴重，導致電池容量下降，形成惡性循環。

　　這樣，電池的放電深度就需要嚴格控制。實現這一控制是基于基站的電源管理系統的設置。目前，一次放電量和放電電壓是控制電池放電深度的主要標準。這樣，避免了緊急情況下的強制放電，并根據放電容量增加了電池容量。

　　2、蓄電池正極板腐蝕

　　在充電過程中，正極板柵中的鉛被氧化為氧化鉛，不能還原成鉛，導致正極板的腐蝕。但氧化鉛的體積大于鉛的體積，導致正極板的體積和變形線性增加，使正極板的活性物質與柵格分離，導致正極板的失效。過充會嚴重加速正極板的腐蝕.我們一般不認為會出現收費過高的情況。事實上，如果基站的浮動充電電壓沒有隨著環境溫度的升高而降低，就會發生過充電。如果基站空調不足或損壞，電池將多充電。這樣，電池的正極柵在不同的操作條件下會有不同的腐蝕速率。正極板在長江三角洲和珠江三角洲的腐蝕也比大陸嚴重，這與電池的環境溫度密切相關。

　　3.蓄電池負板硫化

　　電池放電后，負極板中的鉛被轉化為硫酸鉛。如果不及時或較長時間充電，硫酸鉛晶體將逐漸積累，形成粗晶硫酸鉛。一般充電是不可回收的，因此稱為不可逆硫酸鉛鹽化或硫化。

　　在2.25V的浮動狀態下，電池充電需一周，電池充電不足則需28天。電池放電后12小時可發現粗晶硫酸鉛。在出現電力短缺的地區，電池硫化相當嚴重。

　　在一般漂浮狀態下使用時，隨著環境溫度的變化，硫酸鉛結晶也累積形成粗硫酸鉛晶體，導致硫化。

　　冬季環境溫度相對較低時，應相應提高電池的浮動充電壓力。如果浮動充電設備不根據相應的室溫調整充電幅度，則電池會出現欠充電，電池將被硫化。

　　水的流失相當于電解液中硫酸濃度的增加，這也形成了加速電池硫化的條件。

　　快速充電可以抑制電池的硫化，基站的充電電流相對較小，因此電池的硫化程度比高充電電流的電池更嚴重。此外，浮動充電電壓波動越小，浮動充電電流的擾動越小，這也就形成了電池硫化的條件。

　　低銻合金陰極板的電池具有較低的浮動充電壓力，比其它鉛鈣錫鋁合金電池更容易硫化。

　　由于上述硫化失效的原因，許多電池是不可避免的。特別是當單個蓄電池落后時，單個電池充電不足，因此電池比其他電池更容易硫化。

　　電池一旦硫化，就不能通過簡單的浮動充電甚至充電來解決。必須采取其他措施。目前，我公司的技術是消除電池的硫化，恢復其原來的名義容量，并將其重新投入使用。

　　4、蓄電池的失水

　　電池充電達到單體電池2.35V（25℃）以后，就會進入正極板大量析氧狀態，對于密封電池來說，負極板具備了氧復合能力。如果充電電流比較大，負極板的氧復合反應跟不上析氧的速度，氣體會頂開排氣閥而形成失水。如果充電電壓達到2.42V（25℃），電池的負極板會析氫，而氫氣不能夠類似氧循環那樣被正極板吸收，只能夠增加電池氣室的氣壓，最后會被排出氣室而形成失水。電池具備負的溫度特性，其析氣也與溫度特性一致。當電池溫升以后，電池的析氣電壓也會下降，溫升會導致蓄電池容易析氣失水。長三角和珠三角地區夏季環境溫度比較高，如果沒有空調或者空調容量不足，會使電池失水增加。如果單體電池的浮充電壓折合為2.25V，在30℃的時候，電池失水比25℃條件下增加一倍，在40℃條件下，電池失水是25℃的8倍左右，除非相應的降低浮充電壓。

　　如果電池的正極板含銻，隨著銻的循環，部分的轉移到負極板上面。由于氫離子在銻還原的超電勢約低200mV，于是負極板銻的積累會導致電池的充電電壓降低，充電的大部分電流用來做水分解而形成失水。所以，在大型固定型電池中應該逐步淘汰低銻正極板的電池。另外，對在電池生產過程中，應該嚴格控制鉛鈣錫鋁正極板的含量。

　　5、蓄電池的熱失控

　　電池在均充狀態時，充電電壓會達到折合單格2.4V，這個電壓超過了電池正極板大量析氧的電壓，特別是在高溫環境中，大量析氧電壓會下降，這樣產生的析氧量會大幅度的增加。而正極板產生的氧氣在負極板會被吸收，吸收氧氣是明顯的放熱反應，電池的溫度會提升。如果電池已經出現失水，玻璃纖維隔板的無酸孔隙增加，會加速負極板吸收氧氣，產生的熱量會更多，蓄電池溫升也更高。而電池的溫升也會加速正極板析氧，形成惡性循環——熱失控。在熱失控狀態下，析氧量增加，電池內的氣壓增加，當達到塑料電池外殼的玻璃點溫度的時候，電池開始鼓脹變型，這種變型除了影響電池內部的機械結構以外，還會形成電池漏氣，而導致更加嚴重的失水漏酸。

　　盡管蓄電池熱失控現象發生的不多，但是一旦發生熱失控，電池的壽命會迅速提前結束。