泵站直流系统装设了WCK-2/C微机直流监控和WXJ-10系列微机蓄电池巡检装置,采用阀控式铅酸蓄电池作为备用电源,由于其在潮白河泵站负责整个微机系统和监控系统的备用电源,所以保证它的正常工作是非常必要的。就此讨论温度对蓄电池容量、寿命的影响有利于我们更好的维护并保障其供电可靠性。同容量系列阀控式铅酸蓄电池,以相同放电速率,在一定环境温度范围放电时,使用容量随温度升高而增加,随温度降低而减小。在环境温度10~45℃范围内,铅蓄电池容量随温度升高而增加,阀控铅蓄电池在40℃下放电电量,比在25℃下放电的电量大10%左右,但是,超过一定温度范围,则相反,在环境温度45~50℃条件下放电,则电池容量明显减小。低温(<5℃)时,电池容量随温度降低而减小,电解液温度降低时,其粘度增大,离子运动受到较大阻力,扩散能力降低;在低温下电解液的电阻也增大,电化学的反应阻力增加,结果导致蓄电池容量下降。其次低温还会导致负极活性物质利用率下降,影响蓄电池容量,如电池在-10℃环境温度环境温度下放电时,负极板容量仅达35%额定容量。所以保持蓄电池屏的温度能更高效率的利用蓄电池。>
温度不仅影响电池的容量,而且影响电池的寿命。在特定条件下,阀控式铅酸蓄电池的有效寿命期限称为蓄电池的使用寿命。阀控式密封蓄电池内部电解液干涸或发生内部短路、损坏而不能使用,以及容量达不到额定要求时蓄电池使用失效,这时电池的使用寿命终止。阀控式蓄电池的使用寿命包括使用期限和循环寿命。使用期限是指蓄电池可供使用的时间,包括蓄电池的存放时间。循环寿命是指蓄电池可供重复使用的次数。在环境温度25±5℃下,阀控式铅酸蓄电池的100%DOD循环寿命可达300次~500次,浮充使用寿命可长达15年~20年。阀控式铅酸蓄电池终止规律与传统蓄电池一样,即循环使用时,其寿命主要依赖于充放电深度,浮充使用蓄电池的寿命主要依赖于浮充电压和温度。阀控式蓄电池与传统富液式铅蓄电池的失效模式不同。由于阀控式铅蓄电池是紧装配,正极活性物质不易脱落,电解液分层现象大为减轻。正常情况下,阀控式密封铅酸蓄电池寿命终止的主要原因有:电解液干涸,电解液作为参加化学反应的物质,在阀控式密封铅酸蓄电池中是容量的主要控制因素。电解液干涸将造成电池失效。热失控可使蓄电池外壳鼓胀,装配压力减小,水份散失。造成电池容量减少,最终导致电池失效。电池容量逐渐下降,活性物质晶型改变,表面积收缩,活性物质膨胀、脱落、骨架或基板腐蚀等是引起其容量衰退的因素。由于隔膜物质的降解老化而穿孔,活性物质的脱落、膨胀使两极连接,或充电过程中生成枝晶穿透隔膜等引起的内部短路。
就温度对阀控式铅蓄电池实效因素的影响进行分析。从阀控式铅蓄电池中排出氢气、氧气、水蒸汽、酸雾,都是电池失水的方式和干涸的原因。干涸造成电池失效这一因素是阀控式铅蓄电池所特有的。阀控式铅酸蓄电池应避免长期高温条件下使用,长期高温环境下使用时,应采取降温措施,以延长电池寿命。大多数电池体系都存在发热问题,由于氧再化合过程使电池内产生更多的热量;排出的气体量小,减少了热的消散;相对散热面积小所以阀控式铅蓄电池中发热问题可能性就更大。蓄电池工作环境温度过高,或充电设备电压失控,则电池充电量会增加过快,电池内部温度随之增加,大容量电池散热不佳,从而产生过热,电池内阻下降,充电电流又进一步升高;反过来电流的升高又使电池内部温度再升高,内阻进一步降低。如此反复形成恶性循环,直到热失控使电池壳体严重变形、胀裂。由于早期容量衰减PCL现象的出现,使阀控式铅酸蓄电池寿命缩短,可靠性变差。引起PCL的主要原因有突然容量损失、缓慢的容量损失和负极无法再充电三种模式。第一种的主要原因是板栅形成阻挡层,通过对腐蚀层性质的研究,改进了电池的制造工艺,在很大程度上解决了此问题;第二种是正极板以较低的速度损失容量,其原因不是通常所见的板栅腐蚀硫酸盐化或活性物质脱落等,而是由于多孔活性物质膨胀引志颗粒之间互相隔绝而造成的;第三种主要是由于负极充电困难,再充电不足,从而导致负极板底部1/3处硫酸盐化而造成的。随着阀控式密封铅酸蓄电池技术研究的不断深入,PCL问题在一定程度上得到缓解。温度对PCL有一定的影响,但其影响程度不大,但高温时会使电池中添加剂氧化失效,引起活性物质的表面积减少,使电池容量下降加速,正极板栅腐蚀和变形,储存温度越高、放电深度越大,板栅腐蚀越剧烈;储存时间愈长腐蚀层越厚。伴随着板栅腐蚀而产生板栅变形,其结果使板栅抗张强度变小。当腐蚀产物变得很厚或板栅元件变得相当薄时,还可增加电池短路故障。伴随着板栅腐蚀而使正极周围耗水量增加,致使电池失水加速,使电池容量下降。在高电流密度下放电时,有大量的离子要以很短的时间进入电解液,而形成晶核需要一些时间,这样在电极表面的呈现过大的饱和度,与正常放电电流密度相比就能够形成数量多耐尺寸小的晶核,使得电极表面的变成孔隙小的致密层,类似于部分放电量消耗于这种硫酸铅盐层上,低温度促使负极铅钝化。在高电流密度,低温度及硫酸浓度高时,使负极表面溶液饱和度过高,钝化层随之变厚。所以很易造成电池因放不出电而失效。深放电之后的电池,其吸附式隔板中易出现铅绒或弥散型沉淀,导致下负极板微短路,称为枝晶短路。枝晶短路是阀控式密封铅酸蓄电池寿命缩短,即电池早期失效的主要原因之一。