閥控鉛酸蓄電池的壽命及安全可靠性

摘要：對(duì)閥控鉛酸蓄電池的制造工藝與使用方面進(jìn)行了分析與探討，提出了閥控鉛酸蓄電池壽命與安全可靠性的一些問(wèn)題焦點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：閥控鉛酸蓄電池；壽命；可靠性

閥控式密封鉛酸蓄電池（VRLAB）伴隨進(jìn)口的國(guó)外電信設(shè)備一起進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)已有約十年歷史了，而今中國(guó)大陸及世界各地遍布VRLAB的生產(chǎn)廠家。

然而，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，VRLAB不斷出現(xiàn)新的問(wèn)題，特別是VRLAB的使用壽命及安全可靠性始終是用戶(hù)和廠家關(guān)注的焦點(diǎn)。筆者長(zhǎng)期從事蓄電池的推廣、銷(xiāo)售、技術(shù)服務(wù)工作，現(xiàn)提出幾點(diǎn)不成熟的想法僅供與蓄電池相關(guān)行業(yè)的技術(shù)人員及用戶(hù)參考。 1VRLAB歷史

1982年，VRLAB誕生（其實(shí)最初的堿性可充電電池等，早已具有閥控式功能）；1985年，美國(guó)GNB公司（現(xiàn)為Exide公司收購(gòu)）開(kāi)發(fā)、研制出大容量VRLAB，由于其免維護(hù)（不加電池水）、安全性好（無(wú)外逸氣體）及緊湊設(shè)計(jì)（相對(duì)傳統(tǒng)滿(mǎn)液式開(kāi)口電池，占地空間少），立刻受到電信行業(yè)的歡迎（電信行業(yè)的現(xiàn)代化電子設(shè)備對(duì)環(huán)境要求較高，而VRLAB可與電信設(shè)備同處一室）。

1995年，美國(guó)“費(fèi)城科技”（PhiladephiaScientific）發(fā)表研究報(bào)告，建立了以電池水損失為VRLAB壽命的判定依據(jù)，即當(dāng)VRLAB內(nèi)10％的水分散失后，使電池實(shí)際容量降至額定容量的80％以下時(shí)，稱(chēng)電池的使用壽命已到期。

許多廠家接受了此標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)制造電池，加酸、加水及密封，以期達(dá)到20年設(shè)計(jì)壽命。

然而1995～1996年，歐美各國(guó)最先使用VRLAB的電信用戶(hù)開(kāi)始投訴VRLAB的可靠性不穩(wěn)定，主要問(wèn)題有浮充電流增大，極板腐蝕，容量下降，充電熱失控及電池干涸。

1997年在布達(dá)佩斯（Budpest）電聯(lián)會(huì)議上（TelesconConference）才發(fā)現(xiàn)VRLAB的電化學(xué)設(shè)計(jì)上有缺陷。電池失效問(wèn)題很多是由于負(fù)極板自放電效應(yīng)造成的。同樣，雖然氧氣的循環(huán)復(fù)合可不必加電池水，但會(huì)引起自放電效應(yīng)及容量下降，早期的VRLAB容量甚至降到65％Ce以下。

1998年之后，針對(duì)上述設(shè)計(jì)缺陷，許多廠家開(kāi)發(fā)出了閥蓋上加鈀催化劑的新型VRLAB。

2000年，新型的添加催化劑金屬鈀的VRLAB大量問(wèn)世，它改進(jìn)了密封工藝，強(qiáng)化了殼蓋設(shè)計(jì)，力圖解決VRLAB負(fù)極板自放電，這一縮短電池壽命的根本缺陷。

2國(guó)內(nèi)VRLAB使用情況一些實(shí)例

VRLAB失效或電池壽命提前終止（不到20年設(shè)計(jì)壽命或十年設(shè)計(jì)壽命）有多種原因。

相對(duì)開(kāi)口電池而言，VRLAB的理論要點(diǎn)主要有：

1）陰極吸收式電池（因此負(fù)極板比正極板多一塊，易于吸收氧氣）；

2）閥控式電池（內(nèi)部壓力由特制安全閥控制，易于氣體復(fù)合）；

3）密封式電池（特殊材料外殼，特別密封，因而水分不會(huì)逸出）；

4）H＋抑制式電池（特制負(fù)極板，使得H離子不會(huì)析出或少析出，不會(huì)變成H2逸出）。

現(xiàn)在看來(lái)，上述要點(diǎn)均有局限性，導(dǎo)致制造上差異大，產(chǎn)品質(zhì)量存在問(wèn)題，使電池的設(shè)計(jì)壽命及可靠性指標(biāo)令人難以信服。

換個(gè)角度思考一下：

1）負(fù)極板比正極板大多少，可使吸收氧氣最佳？

2）安全閥控制的電池內(nèi)部壓力值為多少，最易于氣體復(fù)合？

3）如何特別密封，可使水分不會(huì)逸出？

4）如何特制負(fù)極板，使得H離子不會(huì)析出或少析出？

對(duì)以上問(wèn)題，生產(chǎn)廠家各有不同的看法和作法。

目前，各種VRLAB現(xiàn)場(chǎng)使用的結(jié)果表明，好的VRLAB運(yùn)行已超過(guò)6年以上（DEKA電池在河北正定電信局），但許多電池都在5年左右開(kāi)始出現(xiàn)容量下降失效，尤其一些國(guó)產(chǎn)品牌和設(shè)計(jì)上有缺陷（如密封工藝問(wèn)題）的品牌。

事實(shí)上，從第一只VRLAB開(kāi)發(fā)出來(lái)至今，也不到20年時(shí)間，僅有EPM廠家資料證明（2000年），他們?cè)诓煌５刈鰧?shí)際VRLAB循環(huán)充放電試驗(yàn)，時(shí)間已達(dá)5年以上。每次需2～3天，大約做了1000次以上實(shí)際充放電試驗(yàn)。

3啟示與思考

1）科學(xué)技術(shù)是不斷向前發(fā)展的，VRLAB必將有新的發(fā)展，理論與實(shí)踐上均如此（可惜國(guó)內(nèi)電池行業(yè)及相關(guān)研發(fā)的人員太少，成果太少）。

2）電池生產(chǎn)廠家應(yīng)及時(shí)了解行業(yè)最新動(dòng)態(tài)，切忌盲目跟風(fēng)，一窩蜂做同類(lèi)產(chǎn)品（例如，極板生產(chǎn)廠家同一類(lèi)型極板被數(shù)十家電池組裝廠通用，何有質(zhì)量高下？）估計(jì)VRLAB廠家會(huì)面臨新的一輪淘汰，如同10年前開(kāi)口電池廠的淘汰一樣。

3）電池的壽命，尤其國(guó)產(chǎn)電池的壽命不宜盲目宣傳長(zhǎng)達(dá)10年，15年，甚至更長(zhǎng)，并無(wú)實(shí)驗(yàn)證據(jù)支持，有的廠家8年包換，不知根據(jù)何在？其實(shí)影響壽命的原因有閥蓋的制作，閥壓的設(shè)定，極板的制造等廠家原因，也有過(guò)充電，高溫等使用原因，還有負(fù)極板去極化的VRLAB理論局限性。

4）電池的安全可靠性，任何電池在不適當(dāng)條件下貯存、運(yùn)輸、使用過(guò)程中均可能發(fā)生危險(xiǎn)，包括逸出有毒氣體（事實(shí)如此）爆炸，漏酸液等。