通信用阀控铅酸蓄电池的充放电控制技术

□ 阎新华 曲阜圣阳电源实业有限公司
     由于阀控铅酸蓄电池具有价格低廉、电压稳定、无污染等优点，近年来，广泛应用于通信、电力和交通领域。但是近来不少用户反应，本来应工作10~15年的电池，大都在3~5年内损坏，有的甚至连1年也撑不到，造成了极大的经济损失。通过笔者的走访调查得知：因充放电控制不合理而造成的电池寿命终止不在少数。对电池的充放电控制不合理产生的影响是巨大的，如电池早期容量损失、不可逆硫酸盐化、热失控、电解液干涸等都与充放电控制的不合理有关。为了延长阀控铅酸蓄电池的使用寿命，本人简要谈一下对阀控铅酸蓄电池充放电控制的技术要求。

    一、 浮充电使用

    在通信电源系统中，为确保直流电源不间断，一般都采用开关整流器（充电器）与蓄电池组并联的浮充电使用方式。在浮充状态下，充电电流主要用于电池因自放电而损失的容量，但是浮充状态下充电电流又是与电池的浮充电压密切相关的。因而为了使阀控铅酸蓄电池有较长的浮充使用寿命，在电池使用过程中，要充分结合电池制造的原材料及结构特点和环境温度等各方面的情况，制定电池合理的使用条件，尤其是浮充电压的设定。例如：在环境温度为25℃时，标准型阀控铅酸蓄电池的浮充电压应设置在2.25V，允许变化范围为2.23~2.27V。浮充电压设置过低，电池长期处于欠充电状态，不仅会在电池极板内部形成不可逆的硫酸盐化，而且还会在活性物质和板栅之间形成高电阻阻挡层，使电池的内阻增加、容量下降，最终使其寿命提前终止；浮充电压设置过高，电池长期处于过充电状态，会使电池充电电流增大，不仅会使安全阀频繁开启导致失水增加，容量衰减；而且还会使电池内产生的热量来不及散掉，温度升高，形成恶性循环，造成热失控，另外还会使板栅腐蚀加速，浮充使用寿命提前终止。


    当然为了使电池既不欠充电，也不过充电，还需要根据环境温度的变化来调整浮充电压，通常的调节系数为±3mV/℃。但决不是说有了浮充电压的调节系数，电池就可以在任意环境温度下使用。要知道，温度低时，由于浮充电压增大，同样会引起浮充电流增大，板栅腐蚀加速，寿命提前终止等一系列的问题；而温度高时，浮充电压减小，也会形成电池欠充电的一系列问题。由此可知，阀控铅酸蓄电池安装使用时，最好安装在装有空调的、通风条件良好的房间内，同时还要远离开关整流器等热源，并且电池多层安装时，也最好不要安装在电池柜内，以免影响散热。


    另外，在通信电压系统中，有一些开关整流器不进行均衡充电的设置。这样，如果电池的浮充电压设置正常或偏低，事故放电后来不及补电会形成不可逆硫酸盐化；如果电池的浮充电压设置偏高，电池正常浮充使用时会有过充电的问题，同样影响电池的使用寿命。


    二、 均衡充电使用

    阀控铅酸蓄电池组深度放电或长期浮充供电时，单体电池的电压和容量都可能出现不平衡现象。为了消除不平衡现象，充电时必须提高充电电压，这种充电方法叫做均衡充电。《电信电源维护规程》规定，阀控铅酸蓄电池遇到下列情况之一时，应进行均衡充电：①两只以上单体电池的浮充电压低于2.18V；
②放电深度超过20%；③闲置不用的时间超过三个月；④全浮充时间超过三个月。

    均衡充电时，通常采用恒压限流的方式。充电电压的设置也要根据电池的结构特点和环境温度来确定，环境温度为25℃时，单体阀控铅酸蓄电池的均衡充电电压应设置在2.35V，充电电流应小于0.25C10A，C10为蓄电池10小时率的放电容量。通常，环境温度每升高1℃，单体电池的均衡充电电压应下降3mV。需要注意的是：在按规定对电池进行均衡充电时，除了充电电压重要以外，均衡充电时间的设置也很重要。为了延长蓄电池的使用寿命，必须根据均衡充电的电压和电流，精确地设置均衡充电时间。也就是说，均衡充电过程中，当充电电流连续三小时不变时，必须立即转入浮充电状态，否则，将会严重过充电而影响电池的使用寿命。

    三、放电使用

    由于阀控铅酸蓄电池在通信电源系统中作为备用电源使用，市电中断后，会立即转入放电状态，以保证直流电源不间断。因而蓄电池的放电使用也尤为重要。放电时需要注意的是蓄电池的放电速率和放电终止电压，尤其是不同环境温度下的放电速率和放电终止电压的设定。由于不同的环境温度会极大地影响电池中电解液的冰点和活性物质的活性，为保证化学反应的充分进行，阀控电池的最低温度最好控制在
－20℃之上，最好在25℃左右，这样设定的原因前面已屡次提到，这里不再重复。

    而电池放电时终止电压的设定是为了防止放电过程中成组电池内出现各单体电池的电压和容量不平衡现象。通常，过放电越严重，下次充电时，落后电池越不容易恢复，这就将严重影响电池组的寿命。在通信电源系统中，通常阀控电池的放电速率为0.02C10、0.1C10、0.2C10或0.3C10A。为了防止过放电，不仅要尽可能地避免放电速率过小，而且还必须根据放电速率，同时结合环境温度，精确地设计放电的终止电压。一般情况下，如果放电速率为0.01~0.025C，终止电压可设定为2.00V；放电速率为0.5~0.25V时，可设定为1.80V。由于浓差极化的存在，随着放电速率的增大，伴随着放电电流的增大，放电终止电压也应该越来越低。

    在对蓄电池的使用过程中，蓄电池寿命达不到设计寿命的原因是多方面的，为避免不必要的经济损失，保证通信用蓄电池在使用过程中的使用条件是必要的，也是必须的。以上经验是我们经过多次实验得出的，对保证和提高蓄电池使用方面是用效的。

摘自《通信世界》