阀控铅酸CAT蓄电池卡特电瓶容量恢复策略

摘要：阀控铅酸蓄电池因其高可靠性、成本效益以及维护简便性被广泛用于不间断电源系统、通信系统、电力储能等领域。然而，随着使用时间的增加，阀控铅酸蓄电池的容量通常会下降。本文探讨了影响阀控铅酸蓄电池容量恢复的两个关键因素：充电时间和充放电温度，旨在提出优化策略以最大限度地恢复和维持电池容量。

关键词：阀控铅酸蓄电池，容量恢复，充电时间，充放电温度

1.引言

目前，不同厂家相同容量的阀控铅酸蓄电池电池，因制造工艺和水平的不同，在同样的使用时限内电池释放容量不尽相同，但随着使用年限的增长电池容量逐渐下降，释放容量的多少成为了影响阀控铅酸蓄电池电池性能与寿命的主要因素之一。研究表明，通过优化充放电条件可以有效地恢复部分已降低的电池容量。本论文着眼于充电时间与充放电温度——两个可控的外部参数，探讨其对电池容量恢复过程的影响。这些发现将为电池维护提供有价值的参考。

2.阀控铅酸蓄电池工作原理简介

2.1阀控铅酸蓄电池的基本工作原理

铅酸蓄电池工作原理是将电能转变为化学能储存起来，需要时又将化学能转变为电能供给用电设备使用的一个装置，其充电和放电过程是通过电化学反应实现的。而阀控铅酸蓄电池是在铅酸蓄电池的基础上通过电池盖上的安全阀来释放电池内部电化学反应产生的超过预设值时的内部气体，当内部压力降低后，安全阀自动闭合，阻止外部空气进入蓄电池内部。

2.2阀控铅酸蓄电池容量降低的常见原因

2.2.1硫酸盐化

阀控铅酸蓄电池硫酸盐化是一种常见的蓄电池老化现象。这一过程涉及铅酸电池正负极板上铅和二氧化铅与电池内的硫酸电解液发生反应，形成难溶的铅硫酸盐。随着电池重复充放电过程，电极板上逐渐累积更多的硫酸铅，这种物质不易转化回原有的活性物质，从而降低蓄电池的容量和寿命。

2.2.2水分丢失

阀控铅酸蓄电池是一种密封式的蓄电池，采用安全阀来控制内部压力并防止外部空气进入。由于阀控铅酸蓄电池电池是密封的，其内部电解液（主要是硫酸溶液）在正常运行过程中几乎不会发生损失。不过，水分（即电解液中的水）丢失仍然可能发生，由于阀控铅酸蓄电池的密封结构，用户无法直接添加水或电解液来补充损失。这意味着，一旦发生水分丢失，通常无法通过常规手段来修复，如果电池的性能因水分丢失而受损严重，通常需要更换电池。

2.2.3内阻增大

所有电池在使用过程中都会有所老化，随着使用时间的增长，电池内部会形成氧化层、硫化层等，这些都会增加电池的内阻。阀控铅酸电池若发生过度放电，会在板格的表面生成难溶的硫酸铅晶体，这也是电池失效的常见原因之一，因为这些硫酸铅晶体会增大板格的电阻，降低电池的容量。其次过低的环境温度导致电解液粘滞度上升，离子运动变慢，电池内阻增加，导致蓄电池容量降低，使用寿命大打折扣。

3.蓄电池组容量恢复的分析

3.1蓄电池组充放电试验数据

阀控铅酸蓄电池的容量核对性试验以达到额定容量的80%为界定标准，以I10电流进行恒流放电，放电过程中电池端电压不断降低，当某一节电池端电压低于设置值或整组蓄电池端电压低于设置值时，放电试验终止。若放出80%额定容量则认为试验合格，反之则需重复2～3次试验过程来激活蓄电池，恢复电池容量。以某水电站通信用阀控铅酸蓄电池（电池参数：单只电压2V，电池容量400Ah，每组电池组总电池数24节，电池组数2组）为例，统计两年间的蓄电池充放电试验数据，分析电池容量恢复的原因。

表1 某水电站通信用蓄电池放电试验数据

年份	组号	放电次数	放出容量	放电时长	环境温度	放电间隔	修正容量	环境变量
2022年	第一组	第1次	316Ah	7h55min	25℃	/	/	/
	第二组	第1次	223Ah	5h35min	25℃	0	/	/
		第2次	167Ah	4h11min	25℃	2天	/	时间
		第3次	174Ah	4h22min	25℃	5天	/	时间
2023年	第一组	第1次	305Ah	7h38min	25℃	0	/	/
		第2次	266Ah	6h39min	25℃	2天	/	时间
		第3次	391Ah	9h47min	30℃	18天	379.6Ah	时间 温度
	第二组	第1次	342Ah	8h46min	30℃	/	332Ah	温度

3.2充电时间对电池容量恢复的影响

《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》中指出：反复2次～3次，蓄电池存在的同題也能査出，容量也能得到恢复。在这一要求中只对放电试验次数有所规定，并未对前后两次放电的时间间隔未做明确规定，在实际操作过程中存在很大分歧。蓄电池组在全容量核对性放电试验结束后，接入电源系统运行，先以均衡充电对蓄电池组充电，当蓄电池组端电压上升到设定的限压值及充电电流减小至0.1I10时，转为浮充充电，而在转为浮充电后的一段时间内蓄电池组的充电电流并未减小至设置的浮充电流值（浮充电的电流值正常范围为0.2～0.5mA/Ah），此时再次进行核对性放电试验，电池组放出容量只会越来越低，并不利于电池容量的激活。

以表1试验数据为例，0.1I10电流为0.4A，而正常浮充电流为0.08A～0.2A，若前后两次放电的间隔时间为2天时，蓄电池组放出容量并未增加；当放电的间隔时间为5天时，蓄电池组放出容量有所增加，但并不显著，可以判断增长蓄电池组放电后的充电时间是有利于电池组容量恢复的。

3.3充放电温度对电池容量恢复的影响

温度是影响阀控铅酸蓄电池电化学反应速率的重要因子。蓄电池放电容量与环境温度的关系是：温度低，放电容量小；温度高，放电容量大。根据这一原理，在蓄电池充放电过程中，提高环境温度确实有利于蓄电池容量的恢复。依据《电力用固定型阀控式铅酸蓄电池》标准规范中规定的蓄电池应用环境温度+15℃～+30℃区间和《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》标准规范中规定的蓄电池安装处的温度范围5℃~30℃，宜保持在25℃为宜。以两规程标准规定的温度上限30℃为试验环境温度，进行全容量核对性放电试验，得出试验结果如表1。提高蓄电池组的充放电温度，对与试验结果产生很大影响，以第二组蓄电池为例，因两年内两次试验环境温度相差5℃，蓄电池组释放容量提高近了一倍。再将30℃时第二组蓄电池放出的342Ah的容量修正为25℃的基准容量，得到第二组蓄电池释放容量较去年试验增加了90.8%。

3.4充电时间和充放电温度共同作用的影响

以第一组蓄电池为例，同时改变蓄电池组放电后的充电时间和充放电温度，通过这些改变，蓄电池组的释放容量增加了42.5%（电池容量修正为25℃的基准容量），达到了总容量的94.9%。这意味着蓄电池组的电能储存能力得到了很大程度的提升，同时电池活性也得到了显著的激活。因此，电池容量的恢复表现出明显的改善。

4.试验操作过程中的注意事项

（1）蓄电池组放电时间。放电过程是一个恒流放电过程，试验放电电流远大于直流电源系统所带负载电流。白天进行试验，试验人员的精神状态佳，试验风险更易于控制。

（2）应严格控制环境温度。温度升高将加速蓄电池板栅腐蚀速度及电解液的分解，这样虽然有利于电池活化，但过高的温度会导致电池内阻下降，电池使用寿命将会缩短。因此，在蓄电池的试验过程中，需要确保环境温度在合适的范围内。

（3）蓄电池组容量修正。阀控蓄电池组容量测试环境温度不在25℃时，需要进行容量修正，换算成25℃时的实际容量C10。公式：C10=CR/[1+K10（t-25）]，K10=0.006/℃

（4）蓄电池内阻测试应合格。阀控蓄电池组核对性放电试验开始前，应检测蓄电池组内阻符合《电力用固定型阀控式铅酸蓄电池》标准或生产厂家技术指导说明。

5.结论

阀控蓄电池是电力行业应用最广泛的蓄电池，延长蓄电池组的使用寿命对发电企业节约成本，控制内耗极为有利。通过适当延长放电后的充电时间和调整充放电环境温度，可以显著提升蓄电池组的放电容量和电池活性。但在执行充放电试验时，要严格遵守标准操作程序，维持环境温度在最佳范围，并进行必要的电池容量修正，以确保电池性能得到优化，同时延长其使用寿命。