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UPS用VRLA电池过早失效的分析与处理

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-03-11 1:13:48 * 浏览: 9
介绍了VRLA电池过早丢失的失效模式,阐述了VRLA电池过早失效的原因以及VRLA电池过早失效的修复方法。 var_bdhmProtocol =((“ https:” == document.location.protocol)? “ https://”:“ http://”),document.write(unescape(“ 1VRLA电池容量过早丢失VRLA电池故障模式(ValveRegulatedLeadAcid,简称VRLA电池))早期故障是指使用某些VRLA电池仅在短短几个月或一年内其容量不足额定值的80%的电池组,或整个VRLA电池组通常都非常好,但是,单个VRLA电池的性能却急剧下降。由于VRLA电池极板是用低锑或无锑的栅极合金设计的,因此在以下情况下很可能会发生早期容量损失:①不合适的循环条件,例如连续高速率放电,深放电,低电流密度。开始充电时,②缺少特殊添加剂,如Sb,Sn,H3PO4,③低速放电,活性物质利用率高,电解质过多,极板太薄④活性物质的表观密度太低,组装对于VRLA储能,如果使用周期少于6个月,则提前终止VRLA储能分析后发现,超过80%的VRLA电池具有正常的电池开路电压(OCV)和内部电阻(IR)。用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP)分析电解液中各种金属的含量是正常的。电池本身没有制造缺陷。发现在VRLA电池的单元放电期间,VRLA电池的低容量由正极板的低容量决定。经过分析,发现正极板的活性材料没有软化,这是严重的。正极板的活性物质大量脱落。对容量减小的VRLA电池的正极板和初始产品的正极板进行X射线分析。发现不良VRLA电池正极板中的β-PbO2低于初始产品。比例大大增加。根据以上结果,分析了这些VRLA电池由于长期过度充电而导致其循环寿命过早终止。其机理在于,正极活性物质中的α-PbO2和β-PbO2的相对含量随着放电周期而变化,即,A-PbO2在放电时逐渐变成PbSO4,PbSO4在充电时变成β-PbO2。随着循环的增加,β-PbO2的比例会增加,如果过度充电,则β-PbO2的比例会迅速增加。由于β-PbO2的硬度低,β-PbO2的增加会导致活性物质之间的结合逐渐减弱,正极活性物质将在充电过程中析出O2。在冲击下,密度下降,最终变软并下降,导致VRLA电池寿命终止。分析VRLA电池时,发现正极板的活性材料被软化。在X射线分析中,发现正极板中β-PbO2的比例增加。以上推论的正确性。在VRLA电池组中,如果某些VRLA电池滞后,则在以恒定电流充电时电压会迅速上升,也就是说,当整个VRLA电池未充满电时,向后VRLA电池已经过充电,而VRLA电池落后的是,温度升高导致失水率增加,整个VRLA电池组的充电电压升高。其次,这将导致整个VRLA电池组的充电电流减少并延长充电时间。个别如果单个VRLA电池内部短路,其充电电压将低于其他VRLA电池。当整个VRLA电池组充满电时,向后的VRLA电池尚未充电。随着时间的流逝,将发生恶性循环,从而影响整个VRLA电池组的性能。在并联使用的多个VRLA电池中,如果一个VRLA电池发生故障,则每个VRLA电池的充电电流为充电过程中不均匀(即有偏)。如果继续发展,将导致普通的VRLA电池组过早失效。研究发现,对于一组普通的VRLA电池极板,为了对全部容量进行充电和放电,必须确保从极板表面到深层的化学通道畅通无阻。孔道的微观几何形状越大,孔越多,排放能力越强。电流越高,电流越大。一旦破坏了这种状况,即使对于新的VRLA电池,容量也会减小,电流也会减小。电化学分析表明,即使将正极板和负极板全部转化为氧化铅和二氧化铅,其容量仍将大大降低。此状态是典型的早期容量故障的特征。电化学分析表明,如果VRLA电池每天只放电约30到60分钟,则剩余时间正在充电。 VRLA电池板中约50%至70%的氧化铅不能全年使用,但每次连续充电数百次后,每次对VRLA电池充电时,氧化还原反应的游离产物都会沉积在VRLA电池板的深通道中沉积时,极板的深通道被阻塞,VRLA电池容量只是经常使用的部分。同时,由于极板常年处于临界高压过充电状态,因此氧化铅和铅二氧化碳产生严重的晶格。它会突变并形成大量的β型氧化铅结构,从而导致在完全充电时无法放电的现象。 2早期失效的原因VRLA电池早期失效的主要原因如下:①VRLA电池设计不良。实践表明,在VRLA电池中,正电极板和负电极板与玻璃纤维隔板中的电解质不接触是VRLA电池过早失效的根本原因。因此,应适当增加极组的压力,以使AGM隔板的压缩比达到15%至20%。同时,在VRLA电池壳体的强度允许的条件下,应当适当地增加电解质的量,并且应当适当地增加安全阀的打开压力。为了减少安全阀开孔的数量和水的流失,②生产过程和原料。一组VRLA电池中的个别早期故障VRLA电池通常是由生产过程中的个别意外因素引起的。例如,焊接极组时有少量铅颗粒掉入极组中,酸的添加量不受严格控制,安装不合格的零件,某些原材​​料不合格。因此,在生产VRLA电池时必须严格控制每个过程的质量,③维护工作无法跟上。过去,有人将VRLA电池称为“免维护”电池,他们在使用过程中不注意维护,这导致VRLA电池性能迅速下降。因此,应该消除这种误解,很明显,VRLA电池仅减少维护工作量,并且不需要日常维护。为避免VRLA电池组中的单个VRLA电池过早失效,应在系统中安装新VRLA电池之前进行深度检查放电,即,将放电电流设置为约1.80V(与之相比)。 2V VRLA电池),充电时间为10h。然后完全充电到系统中运行。如果在终止放电之前每个VRLA电池的电压不大且相对均匀,则这组VRLA电池的性能必须良好。如果任何VRLA电池迅速下降,则很可能是后退VRLA电池。必须查明原因。采取措施早期VRLA电池的早期容量损失(PrematureCapacityLose,PCL)通常在VRLA电池深度循环条件下发生,并且容量会随着循环迅速衰减。有许多因素影响PCL的程度。在设计和制造VRLA电池时,可能由于以下原因导致PCL:①使用Pb-Ca合金网格时,锡含量不足。一般认为,正网格可以避免锡含量为0.2%至0.4%。在深循环充放电条件下,锡的质量分数要求大于1.2%;②电极板太薄;③铅膏的表观密度;④装配压力不足;⑤电解质在限制容量方面不起作用。在使用过程中,以下条件经常会导致PCL:①初始充电循环的电流密度低;②深度放电;③过充电大于120%;④恒压浮动充电,充电电压不够高; ⑤长期保存,⑥活性物质过度利用。在使用铅钙合金VRLA电池时,几种VRLA电池的容量通常会莫名其妙地降低。主要原因是由于VRLA电池的不平衡。由于使用铅钙合金系列的VRLA电池具有足够高的电压,因此通常为12V。VRLA电池的充电电压大于16V。当充电电压太低时,很容易造成VRLA电池失衡。当将单体VRLA电池组装并一起使用时,由于每个单体VRLA电池的自放电不能绝对相等,因此,在以恒定电压充电时,具有较大自放电的VRLA电池无法充满电。单节VRLA电池不发生放气反应,电极板与电解液接触的相对面积大,自放电大。自放电量小的单节VRLA电池每次可以充满电。充满电后未能及时停止充电会导致过度充电,即会发生放气反应,产生气体,并且电极与电解质表面的接触会相对减少。 ,自放电减少,充电电压增加,导致过充电增加。结果,具有低自放电和高电压的单节VRLA电池变得越来越小,并且每次都可以充满电,而具有大自放电的单节VRLA电池变得越来越大并且不能完全充电。每次都收费。并且容量越小,充电不足的时间越长,将导致VRLA电池硫化并发生故障。 PCL现象的出现会缩短VRLA电池的寿命并降低可靠性。例如,用于浮动充电的VRLA电池(设计寿命长达20年)的实际使用寿命仅为2-3年。大多数VRLA电池的寿命只有约5年,而设计寿命为2至5年的电源用VRLA电池只能使用数月。造成PCL的三个主要原因:①PCL-1(接触问题)。在10到50个循环中,VRLA电池的容量突然丢失,并且VRLA电池的性能下降。这种情况称为“无Sb效应”。 PCL-1出现的主要原因是由栅格形成的阻挡层。这种不良的导电层具有高电阻并且限制了活性物质的放电。通过研究腐蚀层的性质,已经改善了电池的制造工艺,并且可以极大地解决这些问题。在PbCa合金中添加Sn可以显着提高正极格栅的耐腐蚀性。当Sn含量为1.5%时,耐极化性提高。 Sn的机理是偏析在栅极的子边界上并被氧化为SnO。 SnO会渗透到PbO中,而不会发生化学反应,从而为充电提供了导电途径。 Sn含量的大量增加可以增加栅极的耐腐蚀性,但是会增加生产成本。当网格进行涂覆,固化和成型时,也会导致网格减小粘合力。 PCL-2(活性物质的影响)。 PCL-2是VRLA电池容量的损失,这是由于活性材料之间的接触变差和电阻增加所致。在该循环中,正极板的活性材料膨胀,放电越深,越快,活性材料膨胀越快,容量损失越快。随着高速率放电和大量过充电,PCL-2现象变得更加严重。原因不是网格腐蚀通常被硫酸化或活性物质脱落,而是由于颗粒的膨胀而使颗粒彼此隔离。多孔活性物质。 ③PCL-3(负电极效应)。 PCL-3现象主要归因于负极充电困难和充电不足,这会导致负极板底部1/3的硫酸化,从而导致VRLA电池容量损失。 PCL-3现象通常在200至250个周期内发生,从而导致VRLA电池电压低。此时,过充电的氧气的产生,透射和结合增加,这导致负极的去极化和负极的极化电位降低。随着对VRLA电池技术的不断研究,在一定程度上缓解了PCL问题。温度对PCL也有一定的影响,但目前尚不清楚其作用机理和程度,尚在进一步研究中。但是,在高温下,VRLA电池中的添加剂会氧化并失效,从而导致活性物质的表面积减少,从而降低VRLA电池的容量。