作為后備電源的大容量鉛酸蓄電池（以下簡(jiǎn)稱“電池”）是基站電源的保障。在國(guó)內(nèi)出現(xiàn)“電荒”的時(shí)候，后備電源的可靠性顯得格外重要。在長(zhǎng)三角和珠三角地區(qū)，每周內(nèi)停三供四的時(shí)間很多，甚至出現(xiàn)停四供三更加嚴(yán)重的局面。多數(shù)處于野外的基站，其供電是難以保證都是采用一、二類電源的，這樣，電池的可靠性問(wèn)題尤其嚴(yán)重。

雖然目前的科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，近年鉛酸蓄電池的發(fā)展也比較快，基本上以大型閥控密封式鉛酸蓄電池代替了防酸隔爆型電池。就是大型閥控密封式鉛酸蓄電池近些年也在發(fā)展。但是大容量的固定電池還是以鉛酸蓄電池為唯一的選擇。如何延長(zhǎng)鉛酸蓄電池的正常使用壽命，一直是業(yè)內(nèi)人士探討的主要問(wèn)題。

相同的電池，在不同的設(shè)備條件、不同的使用條件和不同維護(hù)條件下使用壽命相差很大。這就需要在設(shè)備條件、使用條件和維護(hù)條件上尋找其差異。而電池失效的的幾個(gè)主要現(xiàn)象是：

a．正極板軟化；

b．正極板板柵腐蝕；

過(guò)針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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c．負(fù)極板硫化；

d．失水；

e．少數(shù)電池出現(xiàn)熱失控（包括電池鼓脹）。

下面，就以電池失效模式來(lái)探討設(shè)備條件、使用條件和維護(hù)條件對(duì)電池失效的影響及其應(yīng)對(duì)方法。

一、電池的失效模式及其原因

無(wú)人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備

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1、電池的正極板軟化

電池的正極板是由板柵和活性物質(zhì)組成的，其中活性物質(zhì)的有效成分就是氧化鉛。放電的時(shí)候氧化鉛轉(zhuǎn)為硫酸鉛，充電的時(shí)候硫酸鉛轉(zhuǎn)為氧化鉛。氧化鉛是由α氧化鉛和β氧化鉛組成的，在2種氧化鉛中以其中α氧化鉛荷電能力小但是體積大，比β氧化鉛堅(jiān)硬，主要起支撐作用；β氧化鉛恰好相反，荷電能力大但是體積小，比α氧化鉛軟，主要起荷電作用。α氧化鉛是在堿性環(huán)境中生成的，在電池內(nèi)部一旦出現(xiàn)參與放電以后，充電只能夠生產(chǎn)β氧化鉛。正極板的活性物質(zhì)是多孔結(jié)構(gòu)的，就與電解液——硫酸的接觸面積來(lái)說(shuō)，多孔結(jié)構(gòu)是平面的數(shù)十倍。如果α氧化鉛參與放電以后，重新充電以后只能夠生成β氧化鉛，這樣就失去了支撐，不僅僅會(huì)產(chǎn)生正極板活性物質(zhì)脫落，而且脫落的活性物質(zhì)還會(huì)堵塞正極板的微孔，導(dǎo)致正極板參與反應(yīng)的真實(shí)面積下降，形成電池容量的下降。后備電源的電池使用年限要求比較嚴(yán)格，對(duì)電池的容量要求比較寬，因此后備電源使用的電池α氧化鉛和β氧化鉛比例比深循環(huán)的動(dòng)力型電池大一些。為了減少α氧化鉛參與放電，一般控制放電深度僅僅為40％。隨著電池的使用時(shí)間的增加，電池的容量下降，新電池放電40％的電量，對(duì)于舊電池來(lái)說(shuō)必然超過(guò)40％的，所以舊電池就相當(dāng)于放電深度深，電池的正極板軟化也會(huì)被加速。所以，電池的容量壽命曲線的后期下降速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于中期。電池容量越小，放電深度越深，α氧化鉛損失也越多，正極板軟化也越嚴(yán)重，導(dǎo)致電池容量下降越快，形成了惡性循環(huán)。

這樣，電池的放電深度需要嚴(yán)格控制。實(shí)現(xiàn)這個(gè)控制的是靠基站的電源管理系統(tǒng)的設(shè)置。目前控制電池放電深度的主要標(biāo)準(zhǔn)還是一次放電量和放電電壓。這樣，盡可能避免在應(yīng)急的時(shí)候強(qiáng)制放電，而應(yīng)該按照放電量來(lái)增加電池的容量。

2、電池的正極板腐蝕

正極板的板柵中的鉛在充電過(guò)程中或被氧化為氧化鉛，并且不能夠再還原為鉛，形成正極板腐蝕。而氧化鉛的體積比鉛的體積大，形成體積線性增加變形，使正極板活性物質(zhì)與板柵脫離，導(dǎo)致正極板失效。而過(guò)充電會(huì)嚴(yán)重加速正極板腐蝕。我們一般以為不會(huì)產(chǎn)生過(guò)充電狀態(tài)。實(shí)際上，基站的浮充電壓如果跟不上環(huán)境溫度的上升而進(jìn)行下降的補(bǔ)償，過(guò)充電就產(chǎn)生了。如基站的空調(diào)不夠或者損壞，電池的過(guò)充電也會(huì)產(chǎn)生。這樣電池的正極板板柵在不同的使用條件下會(huì)有不同的腐蝕速度。長(zhǎng)三角和珠三角地區(qū)的正極板腐蝕也會(huì)比內(nèi)地嚴(yán)重，這與電池的使用環(huán)境溫度關(guān)系密切。

3、電池的負(fù)極板硫化

電池放電以后，負(fù)極板的鉛轉(zhuǎn)換為硫酸鉛，如果不及時(shí)充電或者充電時(shí)間比較長(zhǎng)，這些硫酸鉛晶體就會(huì)逐步聚積而形成粗大的硫酸鉛結(jié)晶，采用普通的充電方式是無(wú)法恢復(fù)的所以稱為不可逆硫酸鉛鹽化，簡(jiǎn)稱硫化。

在折合單格電壓為2.25V的浮充狀態(tài)下，電池基本充滿電需要一周的時(shí)間，完全充滿電需要28天的時(shí)間，其間電池就處于欠充電狀態(tài)。在電池放電以后的12小時(shí)，就可以發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生粗大的硫酸鉛結(jié)晶。在發(fā)生電荒的地區(qū)，電池的硫化相當(dāng)嚴(yán)重。

在一般浮充狀態(tài)下使用，隨著日夜環(huán)境溫度的變化，硫酸鉛結(jié)晶也會(huì)聚積而形成粗大硫酸鉛結(jié)晶而導(dǎo)致硫化。

在冬季環(huán)境溫度比較低的時(shí)候，電池的浮充電壓應(yīng)該相應(yīng)的提升，如果浮充電設(shè)備沒(méi)有依據(jù)室溫相應(yīng)的調(diào)解上升，電池欠充電就會(huì)產(chǎn)生，電池硫化也就產(chǎn)生了。

失水的電池相當(dāng)于電解液的硫酸濃度上升，也形成了加速電池硫化的條件。

較快速的充電可以抑制電池的硫化，基站的充電電流相對(duì)都比較小，所以硫化程度比充電電流大的電池嚴(yán)重。另外，浮充電壓波動(dòng)越小，浮充電流的擾動(dòng)越小，也形成了電池硫化的條件。

采用低銻合金的正極板的電池，浮充電壓比較低，也比其它鉛鈣錫鋁合金電池更加容易出現(xiàn)硫化。

從上面的硫化失效原因看看，很多電池是無(wú)法避免的。特別是電池組發(fā)生單體電池落后的時(shí)候，個(gè)別落后的單體電池處于欠充電狀態(tài)，這樣該電池比其它電池更加容易硫化。

電池一旦出現(xiàn)硫化，靠單純的浮充和均充是無(wú)法解決的，必須采取其它措施。目前我公司的技術(shù)主要就是消除電池的硫化，使之恢復(fù)原有標(biāo)稱容量，重新投入使用。

4、電池的失水

電池充電達(dá)到單體電池2.35V（25℃）以后，就會(huì)進(jìn)入正極板大量析氧狀態(tài)，對(duì)于密封電池來(lái)說(shuō)，負(fù)極板具備了氧復(fù)合能力。如果充電電流比較大，負(fù)極板的氧復(fù)合反應(yīng)跟不上析氧的速度，氣體會(huì)頂開排氣閥而形成失水。如果充電電壓達(dá)到2.42V（25℃），電池的負(fù)極板會(huì)析氫，而氫氣不能夠類似氧循環(huán)那樣被正極板吸收，只能夠增加電池氣室的氣壓，最后會(huì)被排出氣室而形成失水。電池具備負(fù)的溫度特性，其析氣也與溫度特性一致。當(dāng)電池溫升以后，電池的析氣電壓也會(huì)下降，溫升會(huì)導(dǎo)致電池容易析氣失水。長(zhǎng)三角和珠三角地區(qū)夏季環(huán)境溫度比較高，如果沒(méi)有空調(diào)或者空調(diào)容量不足，會(huì)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(shí)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(yīng)的降低浮充電壓。

如果電池的正極板含銻，隨著銻的循環(huán)，部分的轉(zhuǎn)移到負(fù)極板上面。由于氫離子在銻還原的超電勢(shì)約低200mV，于是負(fù)極板銻的積累會(huì)導(dǎo)致電池的充電電壓降低，充電的大部分電流用來(lái)做水分解而形成失水。所以，在大型固定型電池中應(yīng)該逐步淘汰低銻正極板的電池。另外，對(duì)在電池生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)該嚴(yán)格控制鉛鈣錫鋁正極板的含量。

5、電池的熱失控

電池在均充狀態(tài)時(shí)，充電電壓會(huì)達(dá)到折合單格2.4V，這個(gè)電壓超過(guò)了電池正極板大量析氧的電壓，特別是在高溫環(huán)境中，大量析氧電壓會(huì)下降，這樣產(chǎn)生的析氧量會(huì)大幅度的增加。而正極板產(chǎn)生的氧氣在負(fù)極板會(huì)被吸收，吸收氧氣是明顯的放熱反應(yīng)，電池的溫度會(huì)提升。如果電池已經(jīng)出現(xiàn)失水，玻璃纖維隔板的無(wú)酸孔隙增加，會(huì)加速負(fù)極板吸收氧氣，產(chǎn)生的熱量會(huì)更多，電池溫升也更高。而電池的溫升也會(huì)加速正極板析氧，形成惡性循環(huán)——熱失控。在熱失控狀態(tài)下，析氧量增加，電池內(nèi)的氣壓增加，當(dāng)達(dá)到塑料電池外殼的玻璃點(diǎn)溫度的時(shí)候，電池開始鼓脹變型，這種變型除了影響電池內(nèi)部的機(jī)械結(jié)構(gòu)以外，還會(huì)形成電池漏氣，而導(dǎo)致更加嚴(yán)重的失水漏酸。

盡管電池?zé)崾Э噩F(xiàn)象發(fā)生的不多，但是一旦發(fā)生熱失控，電池的壽命會(huì)迅速提前結(jié)束。