密封铅酸蓄电池原理及使用维护 密封铅酸蓄电池（以下简称密封铅酸蓄电池）具有体积小、安全性高、放电性能好、维护量小等特点，在许多应用领域取代传统的耐酸防爆电池。
密封铅酸蓄电池的设计寿命一般大于5年，最长可达20年以上。但由于其结构特点，密封铅酸电池的效率和寿命比传统的防酸防爆电池更容易受到环境变化的影响。
研究表明，密封铅酸蓄电池的实际使用寿命为4～8年，远低于10～20年的设计使用寿命。
密封铅酸蓄电池的开发
由于将先进的冶金和化学新技术引入电池行业，使MF电池更加完善，出现了密封铅酸电池SLA的称号。除了采用电池内部的气体再结合技术，SLA还改进了电池结构，采用单向气阀使电池密封。
随着排气阀（安全阀）的改进，特别是相对精确的启闭压力，该阀已成为气体混合、防漏和密封的主要元件。
密封铅酸蓄电池的原理、结构及特点
结构与原理
密封铅酸蓄电池由极板、隔板、防爆帽、外壳等部分组成。采用全密封、贫液结构和阴极吸附原理。在电池内部实现氧和氢的复合，达到完全密封的效果。
密封铅酸蓄电池按固定硫酸电解液的方式分为两种，即采用超细玻璃纤维隔膜（AGM）吸收电解液的液体吸收电池和采用硅凝胶电解液的胶体电池（凝胶）。这样，AGM和铅酸之间也有很多区别，请点击阅读。
这两种密封铅酸电池都是利用阴极吸收的原理来密封电池。所谓正极吸收，就是使电池的负极比正极有过剩的容量。电池充电时，正极放出氧气，负极放出氢气。当正极电荷达到70%时正极开始析氧，当电荷达到90%时负极开始析氢。
与负极发生如下反应：2Pb+O2=2PbO；2PbO+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。通过这两个反应，达到了阴极吸收的目的。再加上负极上氧气的减少和负极本身氢过电位的增加，避免了大量的析氢反应。AGM密封铅酸蓄电池采用纯硫酸水溶液作为电解液，隔膜保持10%的孔隙不被电解液占据。
正极产生的氧气通过这些气孔到达负极，被负极吸收。胶体密封铅酸蓄电池中硅凝胶的电解液是由硅溶胶和硫酸混合而成。灌注到电池中的硅溶胶变成凝胶后，骨架需要进一步收缩，使凝胶出现裂纹，贯穿正负极板。
在这两者之间，从正极析出的氧气提供了到达负极的通道。两种密封铅酸电池遵循相同的氧循环机制，唯一的区别是氧到达负极的通道建立方式不同。
特征
与耐酸防爆蓄电池相比，密封铅酸蓄电池具有以下特点：
- 促进氧从正极向负极扩散的固定电解质。
- 具有内密封结构和自动开关的安全阀。电池在内部压力下运行以促进氧气重组。当电池内压升高到一定程度时，安全阀自动打开排气。当气压低于规定限值时，安全阀自动关闭。
- 改进的网格材料。密封铅酸蓄电池正极板采用高纯铅锑合金，负极板采用高纯铅钙合金支撑。这种结构可以降低电腐蚀的程度。
- 外壳较硬。由于密封铅酸蓄电池的外壳要承受一定的内压，所以外壳采用高强度耐压防爆材料，使外壳更加坚固耐用。
- 无需加水或补酸。密封铅酸蓄电池的阀控密封结构和内部氧气循环机构使电解液损失小，使用过程中无需加水或加酸。
- 安装占用空间小，可逐层安装在电池架上或电池屏内。
- 环境污染小。运行时酸雾和可燃气体逸出少。
- 对使用环境要求高，受环境温度影响大。
失败的机制
密封铅酸蓄电池是一个复杂的电化学系统，其性能和寿命取决于制备电极的材料、工艺、活性物质的组成和结构、电池的运行状态和条件等。其失效因素主要有以下几点。
- 正极板腐蚀
对于浮充电池，板栅腐蚀是限制电池寿命的重要因素。电池过充时，正负极板上的反应如下： 可以看出，负极产生水，降低酸性，而正极反应产生H+，加速正极腐蚀网格。密封铅酸蓄电池中的电解液是固定的。
由于浮充过程中氧复合的作用，浮充电流比流动电解液电池高，正极电位也比流动电解液电池高。因此，板栅腐蚀问题对于密封铅酸蓄电池尤为重要。
- 失水
密封铅酸蓄电池的氧复合机理在使用过程中效率不是100%，由于复合反应不完全和板栅腐蚀造成的失水，每次充电时，产气率大于产气率气体重组，导致一部分气体逸出，造成水分流失。由于密封铅酸蓄电池的电解液无法补充，脱水也是造成故障的独特原因之一。
- 枝晶形成
密封铅酸电池由于电解液不流动，所以不太可能产生枝晶。但是，当密封铅酸电池处于过放电状态，或者长时间处于放电状态时，仍然会出现枝晶穿透隔膜的现象。
在这种情况下，负极的pH值升高，在极板上形成可溶性铅颗粒，促进板状晶体的形成，并穿透隔膜造成电极间短路，导致电池失效. 这种故障电池的电压为零。
- 负极板硫酸化
电池充放电时负极的反应： 放电过程Pb+H2SO4—2e-→PbSO4+2H+ 充电过程Pb+1/2O2+H2SO4→PbSO4+H2O 由于发生白化反应，无论电池在充电或放电状态下，负极板上总会有硫酸铅，使负极长期处于非充满电状态，形成不可逆的硫酸铅，降低电池容量，造成电池失效。
密封铅酸电池比耐酸电池更容易发生负极硫酸盐化。这是由于：①氧气循环造成负极板电位较低；②由固定电解质引起的电解质分层。
- 热失控
热失控是密封铅酸蓄电池特有的热失效模式，与封闭氧循环机理有关。水分解成氢气和氧气的过程会产生热量，每分解18克水就会产生210.6千焦耳的热量。传统电池充电时，除了活性物质的再生外，电解液中的水也会被电解生成氢气和氧气。
当气体从电池中逸出时，水电解产生的热量被气体带走。密封铅酸蓄电池充电时，内部产生的氧气流向负极，氧气氧化负极板上的活性物质海绵状铅，有效补充电解损失的水分。这样虽然消除了爆炸性混合气体排放的问题，但是这种密封结构减少了热扩散的一个重要途径，散热只能通过电池壳壁的热传导进行。
影响密封铅酸蓄电池寿命的主要因素
密封铅酸蓄电池独特的氧复合机理和阀控密封结构在一定程度上减少了其维护工作量，但其可靠性和鲁棒性不如防酸防爆蓄电池。更容易受到环境变化、使用条件等因素的影响。
过充、过放、渗液、环境温度高、浮充电压高等因素对密封铅酸蓄电池的健康影响较大。
- 环境温度
过高的环境温度对密封铅酸蓄电池的使用寿命影响很大。当温度升高时，电池极板的腐蚀会加剧，同时会消耗更多的水，从而缩短电池寿命。VRLA在使用过程中有一定的温度要求。当典型的密封铅酸电池温度高于 25°C 时，每升高 6-9°C，电池寿命将减半。
- 过度充电
过度充电会使产生的气体无法完全重新化合，从而导致电池内部压力升高。当达到一定压力时，安全阀打开，氢气和氧气逸出，同时带出酸雾，消耗有限的电解液。，导致电池容量降低或早期失效。其次，在长期过充状态下，H+增加，导致正极附近酸度增加，加速板栅腐蚀，板栅变薄，加速电池腐蚀，降低电池容量，影响电池寿命。为了避免产生过量气体，密封铅酸电池对充电器的稳压和限流精度提出了更高的要求。
- 过度放电或小电流放电
蓄电池的过度放电主要发生在交流停电后，蓄电池长期为负载供电。当电池过度放电时，会导致电池阴极发生“硫酸盐化”。由于硫酸铅是绝缘体，它的形成会对电池的充放电性能产生很大的负面影响。正极上形成的硫酸盐越多，电池的内阻就越大，电池的充放电性能就越差，电池的使用寿命就越短。
提高密封铅酸蓄电池寿命的方法
- 检查充电和放电
检查充放电最能直接反映电池的健康状况，需要定期进行。对于密封铅酸蓄电池充放电循环的检查，不同的法规有不同的规定。
根据资料，建议4年内每2年检查一次充放电，4年后每年检查一次充放电。容量小于90%和大于等于80%的电池组应每年充放电一次。容量低于80%的电池组应尽快更换，更换前检查充放电周期应缩短至3个月至半年。
- 内阻测试
电池的内阻是反映电池在运行过程中的健康状态（SOH）的重要参数。如果内阻有明显变化，说明单体电池的性能也有明显变化。运行中应定期进行试验，试验周期为一季度至一年。不同内阻仪器的测试结果偏差较大，同一电池的内阻垂直比较与SOH有较高的相关性。
- 均衡充电
频繁均衡充电对电池组不利。具体应遵循制造商的规定。还需要根据电池组的运行情况评估锂离子电池组的当前状态，以确定是否应该进行均衡充电。三个月内不建议设置自动进行直流系统均衡充电。
- 不一致性及其改进措施
电池的不一致性是指电压、电荷、容量及其衰减率、内阻及其随时间的变化率、寿命、温度影响、自放电率及其随时间变化等参数存在一定差异率，表现为串联使用时单瓶浮充电压的差异。
即使分组前筛选的电池一致性好，使用一段时间后也会出现差异，随着各电池浮充电压差异的增大，不一致性会逐渐增大，呈现恶性循环，导致整体电池寿命下降。造成电池不一致的原因主要是电池和电池组的设计差异、初始性能的差异、使用过程的差异。
- 在线监测
从前面的讨论可以看出，密封铅酸蓄电池的失效模式比常规蓄电池要多，因此对其进行监测的必要性更加迫切。
监测装置应能对密封铅酸蓄电池高温高压、充电电流过大、单体电池短路、深度放电时单体电池电压低等重要故障及时发现并报警，以便及时采取措施。
随着电池在线维护技术的发展，电池监控系统逐渐集成了电池的维护功能，如电池容量检测、电池包单瓶内阻在线测量、电池组主动平衡等。电池。
结论
影响密封铅酸蓄电池寿命的因素有很多，主要的因素有温度和充电方式。了解密封铅酸蓄电池失效的原因及影响其寿命的主要因素，将有助于我们根据阀控式铅酸蓄电池的特点及影响密封铅使用寿命的主要因素，不断提高维修水平酸性电池。
通过检测维护、早期诊断，预防密封铅酸蓄电池可能发生的故障，提高变电站直流系统运行的可靠性。