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技術資訊
閥控式密封鉛酸蓄電池主要用于固定用電源,例如電話通信、不間斷電源(UPS)、安全報警、開關控制、應急燈、電子設備及醫療設備等。可見其應用范圍之廣泛。然而電池在充電或備用情況下有問題卻不能及時被發現,就會形成隱患并有可能造成大量損失。
電池在使用過程中容易出現漏液、容量不足、浮充電壓低、外觀鼓脹等問題。最嚴重的漏液可能是因為安全閥異常、端子爬酸腐蝕、外殼破裂、電池倒置使用。其中外殼破裂最難發現;異常導致的損失可能最大。
下文僅從外殼破裂導致的漏液現象進行分析,從問題發生的原因和現象,及現場處理方法和控制過程等入手,并通過物理、技術等多方面提出預防、糾正措施,把安全隱患扼殺在萌芽時期,盡量減少經濟損失。
1. 閥控式鉛酸蓄電池工作原理與電解液作用
1)閥控式鉛酸電池組成(如下圖)
電解液充滿整個殼體,處于正、負極板之間
(2)閥控式鉛酸電池充放電原理
蓄電池采用陰極吸收的電化學原理,其化學反應如下:
放電時,正極板中的二氧化鉛和負極板中的海綿狀鉛與電解液中硫酸反應,生成硫酸鉛和水,隨著反應進行,硫酸的濃度逐漸降低,端電壓逐漸下降;反之,在充電時,硫酸鉛又分別轉化成二氧化鉛和海綿鉛,硫酸的濃度也逐漸升高,端電壓也隨之升高。
(3)閥控式鉛酸電池中酸液的作用
電解液在蓄電池的化學反應中,起到離子間導電的作用,并參與蓄電池的化學反應。
電解液由純硫酸(H2SO4)與蒸餾水按一定比例配制而成。其密度一般為1.23~1.32g/cm3(20℃)。
電池開路電壓=電池酸密度+0.85(單格2V模塊)。如果漏液。電池酸密度低于1.2,則電池內部無法進行正常的化學反應,會出現異常影響使用。
(4)閥控式鉛電池殼體破裂原因分析
電池外殼通常使用ABS樹脂,但如果廠家材料選擇不合理,如選用的電池外殼是容易破裂的塑料,甚至為了成本,在成型過程中加入二次料,使外殼的強度與韌性不足,隨著內部壓力變化,產生裂紋。運輸和安裝過程中人為的不當碰撞也會使電池外殼破裂。
2. 電池漏液的危害:
(1)基本功能喪失
從閥控式鉛酸電池原理可知,酸液的流失會影響電池內部的正常化學反應,即無法轉化與儲存相應的能量,電池就會失去基本功能,從而影響后續由蓄電池支持的一系列產業。
(2)腐蝕風險
電池內部的硫酸是強腐蝕化學品,能夠腐蝕人體皮膚和粘膜等組織,其蒸氣或霧還會引起結膜炎、結膜水腫、角膜混濁導致失明或引起呼吸道刺激,嚴重者會呼吸困及患上肺水腫等等。更甚者會腐蝕周邊物品,造成安全隱患并引發爆炸、污染環境等等。
(3)著火風險
電池漏酸時,由于內部酸液減少,充放電時內阻大,產生極大的熱量,熱量會使浮充電流增大,電流增大會使溫度升高,最終導致熱失控,俗稱鼓肚,長期如此,內部積壓的熱量會引起燃燒,造成更大的危險性。
3 漏液檢測與預防措施:
(1)選擇正規的電池
目前市面上的山寨、翻新的電池雖然便宜,但風險極大;并且其外殼材料可能源于二次料,較脆、硬,容易破裂導致漏液;甚至偷工減料以至于外殼厚度不足無法耐受使用過程中產生的正常壓力或碰撞。
所以,從根本上要保障采購電池產品是正規來源的電池。
(2)選擇有資質的工程安裝人員
安裝環節十分重要。安裝時要先去除電池外殼,電池外殼將直接與電池架/柜接觸,加上電池的重量,容易造成磕碰。若要安裝人員做到輕拿輕放,考驗的是其極大的體力、敬業精神與責任心,否則結果必然不理想;且安裝造成的電池外殼破裂在驗收時根本看不出來,易埋下風險隱患。
故選擇有資質、管理嚴格、技術過硬及售后有保障的專業施工人員能夠確保整個施工過程有管控、有保障。
(3)物理隔離辦法
消除一切隱患,才能保證產品、設備的可靠運行。將電池與電池架/柜隔離是一個有效的辦法。采用不導電的塑料托盤(見下圖),介于電池與架之間,當有漏液現象出現,酸液會保留在托盤內,避免與電池架構成帶電整體,可以有效避免觸電。
(4)電池實時監測法
原理:漏液時,酸液流失會降低電池對電流的傳輸能力,內部阻抗增加最終表現為電池內阻增加、電壓變化。通過判斷電池內阻及電壓的變化情況,就能判斷電池是否異常。方法:選擇一套合適的電池監測儀系統,實時檢測每節電池的電壓、溫度、內阻,設定好報警值,當有異常時,提供聲光報警,維護人員能夠第一時間發現、處理,避免風險發生。
該設備能24h持續檢測,及時了解電池參數,并能根據電池的歷史數據,分析電池的變化趨勢,及時掌握電池的壽命與狀態,防范于未然。
(5)定期巡檢法
半年內進行一次檢修、除塵、觀察、阻抗測試等,根據列出的檢查清單,進行相應的檢查、記錄,把檢查工作落實到位。該工作可以由用戶自己安排,也可以委托電源廠家或第三方公司專業的售后服務人員進行。