圣阳GEL蓄电池培训手册(定稿).doc

SACREDSUN胶体阀控密封式铅酸蓄电池培训手册(Version 3.0)山东圣阳电源股份有限公司目 录1 铅酸蓄电池的发展简史2 铅酸蓄电池的原理简介3 铅酸蓄电池的特性简介4 阀控密封式铅酸蓄电池的工艺流程简介5 阀控密封式铅酸蓄电池主要标准简介6 阀控密封式铅酸蓄电池的主要失效模式简介7 铅酸蓄电池回收循环利用简介8 阀控密封式铅酸蓄电池常见问题第一章 铅酸电池的发展简史电池的诞生，基于人们对于获取持续而稳定的电流的需要。不过，电池的发明，是来源于一次青蛙的解剖实验所产生的灵感。1780年的一天，意大利解剖学家Luigi Galvani(伽伐尼 )在做青蛙解剖时，两手分别拿着不同的金属器械，无意中同时碰在青蛙的大腿上，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下，仿佛受到电流的刺激，而如果只用一种金属器械去触动青蛙，就无此种反应。伽伐尼认为，出现这种现象是因为动物躯体内部产生的一种电，他称之为“生物电”。 图1-1 还原伽伐尼实验的绘画作品伽伐尼的发现引起了物理学家们的极大兴趣，他们竞相重复伽伐尼的实验，企图找到一种产生电流的方法。1799年意大利物理学家Alessandro Volta（伏特)把一块锌板和一块银板浸在盐水里，发现连接两块金属的导线中有电流通过。伏特用这种方法成功制成了世界上第一个电池-“伏特电堆”。这个“伏特电堆”实际上就是串联的电池组。 伏特电堆极性引出线极性引出线 图1-2 伏特受伽伐尼实验的启发，发明了伏特电堆蓄电池是1859年由法国科学家G.Plant（普兰特）发明的，至今已有150多年的历史。铅酸蓄电池自发明后，因其价格低廉、原材料易于获得，使用上有充分的可靠性，适用于大电流放电及较宽的环境温度适用性等优点，在化学电源中一直占有绝对优势。 图1-3 G.Plante 于1860年在法国科学院公开的前电池上述第一个Plante电池组是由两块相叠的铅薄板组成，用粗布做衬垫，用螺旋线紧紧捆扎在一起，每一薄板上焊一铅条连接导电，电极总的活化面积达10平方米，按放电电流来讲，在当时超过了以往所有的一次电源电池组。为使铅酸蓄电池具有更高的比能量、更长的寿命、更方便地使用，150年来，铅酸蓄电池发展史上里程碑式的重大改进如下：1)、1880年Faure（福尔) 发明涂膏式电极，采用粉状铅粉制造电极，即多孔电极，取代原来的形成式电极，大大提高了活物质比表面积，进而提高了电池的比能量；2）、1881年福克马（Faulkma）发明栅状板栅，之后Sellon（赛伦）发明铅锑合金，在提高板栅比能量的基础上，大大提高了极板的机械强度和铸造工艺性，与福尔涂粉方法结合，出现了涂膏式极板；3）、1882年 Gladstone & Tribe 提出著名的“双硫酸盐化理论”，从理论上说明了铅酸蓄电池的化学反应过程：放电后，在铅酸蓄电池正负极上的生成物都是硫酸铅。4)、1890 年 Part Woodward发明管式极板，有效提高了电池的循环性能和寿命；5)、1935年 Haring Thomas 发明铅-钙合金板栅，有效提高了负极板的析氢过电位，为阀控密封式铅酸蓄电池的诞生提供了基础；6)、1937年 Bode Voss采用编织玻璃丝管作为管式极板的套管。7)、1957年德国Sonnenschein(阳光)公司将凝胶电解质用于铅酸蓄电池，首创胶体蓄电池；8)、1969年美国EC公司采用玻璃纤维隔板、贫液体系，最早商业化生产小型阀控密封式铅酸蓄电池，但当时尚未认识到氧再化合原理；9)、1975年美国Gates Rubber公司经过多年努力并付出高昂代价后，获得了一项阀控密封式铅酸蓄电池（阀控电池）的专利，宣告阀控电池正式诞生；10)、1984年阀控电池在美国和欧洲得到小范围应用；11)、1987年随着电信业的飞速发展，阀控电池在欧美电信部门得到迅速推广使用；12)、1996年阀控电池凭借可信的质量、很少的维护要求，在中国基本取代传统的富液电池，在铅酸蓄电池市场占据主导地位。在阀控电池发展过程中，初期相比富液电池繁重的日常维护工作量，制造商作为“免维护”电池推广，从而给人们造成了一个错误的概念是“不需要维护”，一些不该发生故障的出现使人们逐步正确认识到阀控电池不是不需要维护而是维护量少，现在，为避免误解人们已经不再讲“免维护”了。中国铅酸蓄电池行业的发展历经技术引进、消化和发展，目前阀控电池产销量已占全球市场的30%以上，成为名副其实的全球铅酸蓄电池制造基地，在此过程中铅酸蓄电池用原材料和制造装备技术也得到了同步发展，现在已大量销往国际市场。1940年上海麟记蓄电池厂制成Manchester(曼彻斯特式)式极板，其构造为一块厚1012mm的铅锑合金板，上面排列圆孔，孔中嵌入用纯铅皮卷成的小圆盘，如图1-4；同时上海中国蓄电池厂制成Tudor(条都)式正极板，其构造为厚816mm的纯铅板，铸成细密沟槽，使实际表面积达长L宽M的9倍。以上两种形成式正极板均用于修理进口的固定用蓄电池，如图1-5。图1-4 Manchester式正极板图1-5 Tudor式正极板1949年，沈阳蓄电池厂制成Tudor式正极板，次年制成蓄电池，1952年正式生产形成式固定用铅酸蓄电池，负极板是涂膏式的。1957年淄博蓄电池厂根据苏联资料制成三套极板模具，分别为12Ah、36Ah和144Ah，与之相应的为箱式负极板（图1-6），是一种大方格铅锑合金框，上有多孔铅皮，以保护活性物质不脱落，该电池寿命可超过25年。针对形成式极板耗铅多、极板生产工艺很复杂的问题，淄博蓄电池厂随后又创制了半形成式极板。该极板采用纯铅铸成密格板栅，板栅实际面积为长L宽M的3倍，填涂一定量的铅膏，从而实现了节料和简化生产工艺的目的。图1-6 箱式负极板1960年国家颁布“固定用铅蓄电池”电工标准，该标准规定型号系列2V36Ah3600Ah。800Ah及以下的电池采用玻璃槽，800Ah以上则采用铅衬木槽。极板全为悬挂式，对极板形式未做规定而实际上正极板100%为管状，负极板为涂膏式，电池上面只盖一块玻璃，故通常称之为开口式（图1-7）。开口式铅蓄电池作为主流产品达15年之久，到1975年才被取代，巅峰时年产量达20万KVAh。 图1-7 箱式负极板图1-7 开口式铅蓄电池鉴于开口式蓄电池的一些缺点，如体积重量较大、耗料多，需散体现场安装、不方便，充电时溢出酸雾和易燃氢气，电池室防酸和通风要求很高等，从1964年起以沈阳蓄电池厂为龙头，组织力量追赶国际技术水平设计、开发了GF型防酸隔爆型固定用铅蓄电池，全系列由50Ah3000Ah，1974年起逐渐取代开口式电池，在固定用领域居统治地位达20年之久，全盛时年产达30万KVAh。期间借鉴潜艇电池消氢用钯珠的基础上，淄博、沈阳和重庆三家蓄电池厂分别研制成了消氢帽（图1-8），它比防酸帽更能抑制充电时产生的酸雾，又能使氢氧化合成水回到蓄电池中，从而大大延长了补水周期，故配有消氢帽的防酸隔爆电池曾倍成为密封式电池。 图1-8 消氢帽1987年前后，在科研机构跟踪、研究国际技术发展和企业引进技术装备消化吸收的基础上，阀控电池生产从应用于计算机和应急灯的小规格开始，不久即进入固定用领域。1990年左右国内最早研制生产阀控电池的深圳华达、江苏双登、山东圣阳、重庆万里等企业登上历史舞台。其后1995年左右哈尔滨光宇、杭州南都等企业也加入其中，随着中国通信行业的迅猛发展，上述国内阀控电池知名企业把阀控电池的设计、制造技术水平推升到了和国际先进企业竞争的平台。另外，以深圳雄韬为代表的出口导向型企业，针对国际市场需求多样的特点，细分阀控电池制造为极板制造和电池制造，从而培植了以福建为首的极板制造基地和以深圳为首的中小规格阀控电池制造基地，为推动中国步入全球阀控电池制造大国做出了积极贡献。再有，以浙江天能为代表的电动助力车阀控电池企业，顺应环境保护和循环经济的发展趋势，借鉴细分专业制造的模式，支持了国内电动车市场的迅猛发展，目前该市场阀控电池保有容量超过2500万KVAh,创造了一个全球最大的电动助力车阀控电池市场。第二章 铅酸蓄电池原理简介铅酸蓄电池的电化学反应原理就是充电时将电能转化为化学能在电池内储存起来，放电时将化学能转化为电能供给外系统。其充电和放电过程是通过电化学反应完成的，因正、负极放电后的产物都是硫酸铅盐，一般称铅酸电池电化学反应遵循“双硫酸盐化理论”。电化学反应式如下：正极： PbSO4+2H2O PbO2+HSO4-+3H+2e 副反应 充电H2O 1/2O2+2H+2e 负极： PbSO4+H+2e Pb+HSO4- 副反应 充电 2H+ +2e H2 总的化学反应PbO2 + 2H2SO4 + Pb PbSO4 + 2H2O + PbSO4 （二氧化铅) （硫酸） （海绵状铅） （硫酸铅） （水） （硫酸铅） 正极活物质 电解液 负极活物质从上面反应式可看出，铅酸蓄电池在充电过程中存在水分解反应。研究发现，正负极充电过程中析出气体不同步，当正极充电到70%时，开始析出氧气，负极充电到90%时开始析出氢气，由于氢气和氧气的析出，如果反应产生的气体不能重新复合回用，电池就会失水干涸。在充电状态下以往的铅酸蓄电池由于不能进行气体的再复合，造成水损耗，因此需要经常加酸、加水调整电解液密度进行维护，而阀控密封式铅酸蓄电池，英文名称为“Valve-Regulated Lead Acid Battery”（简称“VRLA”电池），因采取内部氧再化合技术实现了氧循环，避免了水损耗，所以在寿命期内不需要进行加酸或加水维护，如图2-1。VRLA电池传统铅酸蓄电池图2-1 阀控电池少维护机理示意图阀控电池（图2-2）的基本特点是使用期间不用加酸加水维护，电池为密封结构，不漏酸，可任意位置使用（垂直倒立使用应禁止），使用过程中无酸雾析出，电池寿命长，自放电率低等。图2-2 12V胶体电池基本结构示意图正极板负极板隔板壳体接线端子安全阀 图2-3 管式胶体电池结构示意图采用胶体技术的阀控电池，其正极产生的氧气通过胶体电解质内部的微小裂纹到达负极实现再化合。胶体的裂纹是胶体形成时和使用过程中收缩产生的。胶体电池使用初期，由于胶体的裂纹较少，氧的复合效率较低，随着电池的使用，胶体内裂纹增加，氧的复合效率提高。胶体电池的氧复合原理如图2-3。正极负极隔板图2-4GEL电池氧气再化合示意图因为AGM电池和胶体电池来说，胶体电池的孔结构要比AGM的小100倍，如图2-410列出了AGM超细玻璃纤维隔板、纳米二氧化硅凝胶和正负极活性物质的孔径分布对比。图2-5 GEL、AGM和电极活性物质的孔径分布对比从上图可见，孔径1m以下的孔因为毛细管力大是完全饱和的孔，只能传输离子不能作为氧气通道，而孔径110m的孔因为毛细管力较弱可以作为氧气通道但胶体电池此孔径段的孔较少，所以氧通道主要依靠裂纹提供。采用水玻璃、气相法二氧化硅和纳米胶体二氧化硅这三种不同的材料都可用来制备胶体电池。但水玻璃能快速产生聚合枝状结构，因其具有强碱性，会使得液体从胶体中分离出来，同时它的杂质含量也较高(例如铁离子和氯离子)，故相比较气相法二氧化硅所得到的凝胶使用更广泛，因其杆状的结构它比纳米胶体硅有更高的初始粘度，如图2-5是气相二氧化硅的制造示意图、图2-6是气相二氧化硅粉末图片，图2-7是气相二氧化硅的凝胶结构示意图。图2-5 气相法二氧化硅制造示意图图2-6 气相法二氧化硅粉末图2-7 凝胶结构示意图胶体电池用隔板，具有高孔率、低酸置换率、低电阻和合理孔径分布的隔板，在避免电池枝晶短路的同时可降低电池内阻，显著提高电池循环性能，图2-8是有代表性的几类隔板的性能比较，图2-9是几类隔板的SEM图片对比，从中可以看出不同厂家、材料和工艺的隔板之间性能存在较大的差异，故对电池的性能也存在较大的影响，如图2-10是采用130Ah的对比胶体电池在47下、C5 80% DOD循环放电次数的对比。性质 微孔 PVC/Silica 橡胶 Rubber 酚醛树脂PE/ 橡胶AGM 棱纹型Amer-Sil棱纹型Amersorb瓦楞型Amer-Sil 瓦楞型 Amersorb 厚度 (mm) 2222.12221.852.0 20 kPa 基底厚度 (mm) 0.50.570.570.420.50.570.550.52孔率 (%) 6876.973.982.45553684592 - 95 孔径 (mm)0.050.050.050.050.050.050.05最小3.0平均11-51-31-70.100.170.500.0910.0最大30.0电阻 (mW.cm2) 13089803520030011040080酸置换 (ml/m2) 300207180140300450220 400 - 湿度(s) 2121500015200 1200 1图2-8 代表性隔板性能比较图2-9 代表性隔板SEM图片对比图2-10 隔板孔率对循环性能的影响实际应用中阀控电池采用负极活性物质过量设计，以便在电池充电后期，正极活性物质完全转变为二氧化铅，负极板活物质转变为海绵状铅的过程还未结束，这样，充电后期当正极开始产生氧气时，负极板还未达到完全充电状态，正极产生的氧气，通过隔板孔隙，到达负极板，在负极表面与负极活物质和电解液进行反应，使负极板处于去极化状态，抑制了氢气的产生，因为氢气是不可再化合的，一旦产生氢气将意味着不可逆的、一定量的水损耗。电池实现密封的电化学反应机理如下：正极板的反应（产生氧气）2H2O O2+4H+4e 通过隔板移向负极板表面负极板的反应2Pb+O2 2PbO 2PbO+2H2SO4 2PbSO4+2H2O 2PbSO4+4H+4e 2Pb+2H2SO4 负极板的总反应为：O2+4H+4e 2H2O 又返回至,如此循环往复。总之，充电过程中产生的氧气能够迅速与负极板上的活性物质发生反应变成水，没有气体逸出，结果没有水的损耗，电池可以实现密封。可以看出，在阀控式铅酸蓄电池中，负极起着双重作用，即在充电末期或过充电时，一方面极板中的海绵状铅与正极产生的O2反应而被氧化成一氧化铅，另一方面是极板中的硫酸铅又要接受外电路传输来的电子进行还原反应，由硫酸铅变成海绵状铅。对于氧再化合效率，AGM电池具有良好的密封反应效率，在贫液状态下氧再化合效率可达99%以上，而富液式电池几乎不建立氧再化合反应，其密封反应效率几乎为零。在电池盖子上设有单向排气阀，亦称安全阀（图2-5）。该阀的作用是当电池内部气体量超过一定值（通常用气压值表示），即当电池内部气压升高到一定值时，排气阀自动打开，排出气体；待电池内部压力降低到安全压力后，阀门自动关闭，可使蓄电池内部保持一定的内压，并可防止空气或异物进入电池内部。防护片滤酸片阀体密封垫唇口阀调压片图2-5 圣阳专利安全阀结构示意图胶体电池的主要优点：1）采用高纯度原材料，电池的自放电低，月自放电率2%；2）过量电解液设计，凝胶状电解质充满电池壳体型腔，散热好不易发生热失控；3）充电接受能力高，再充电节能省时；4）电解液密度低，浮充寿命长；5）没有电解液分层，可以做成高式电池；循环寿命优越，在标准使用条件下，2V系列25%DOD循环3500次；12V系列25%DOD循环2950次；6）抗深放电性能良好，100放电后仍可继续接在负载上，四周后再充电可恢复原容量；7）工作温度范围宽，在-2055范围内可正常工作。胶体电池的缺点主要是：1）成本相比AGM高；2）内阻相比AGM稍高，大电流放电性能稍差；低温容量性能差。第三章 阀控密封式铅酸蓄电池的特性简介3.1 性能参数3.1.1开路电压与工作电压3.1.1.1开路电压在开路状态下电池两端子间的电压称为开路电压。电池的开路电压等于电池正极的电极电势与负极的电极电势之差。3.1.1.2工作电压工作电压指电池接通负载后在放电过程中显示的电压，又称放电电压，在电池放电初始的工作电压称为初始电压。电池在接通负载后，由于欧姆电阻和极化过电位的存在，电池的工作电压低于开路电压，且逐渐降低。3.1.2容量电池在一定放电条件下所能给出的电量称为电池的容量，用符号“C“表示。电池容量常用的单位为安培小时，简称安时（Ah）；或毫安培小时，简称毫安时（mAh）。电池的容量可以分为理论容量、额定容量、实际容量。理论容量是把活性物质的质量按法拉第定律计算而得的理论值，用于电池设计。实际容量是指电池在一定条件下所能输出的实际电量。它等于放电电流与放电时间的乘积，单位为Ah，其值小于理论容量。额定容量，是按国家或有关部门颁布的标准，保证电池在标准规定的放电条件下应该放出的最低限度的容量。不同用途的电池,额定容量规定的标准不同,工业电池一般以10、8小时率容量作为额定容量,中小型密封电池以20小时率容量作为额定容量,电动助力车电池则以2小时率容量作为额定容量，铁路机车电池以5小时容量作为额定容量.3.1.3内阻电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻，极化内阻又包括电化学极化内阻与浓差极化内阻。内阻的存在，使电池放电时的端电压低于电池开路电压，充电时端电压高于电池开路电压。电池的内阻不是常数，在充放电过程中随时间不断变化，因为活性物质的组成、电解液浓度不断地改变。电池的内阻在电池满荷电状态时最低，放电过程中逐渐增高，放电结束时最高；新电池的内阻低于同样荷电状态旧电池的内阻。3.1.4能量电池的能量是指在一定放电制度下，蓄电池所能给出的电能，通常用瓦时（Wh）表示。常用比能量来比较不同的电池系统。比能量是指电池单位质量或单位体积所能输出的电能，单位分别是Wh/kg或Wh/L。3.1.5功率与比功率电池的功率是指电池在一定放电制度下，在单位时间内所给出能量的大小，单位为W（瓦）或kW（千瓦）。单位质量电池所能给出的功率称为比功率，单位为W/kg或kW/kg。3.1.6电池的使用寿命在规定的使用条件下，电池的有效使用期限称为该电池的使用寿命。蓄电池因发生内部短路、损坏而不能使用，以及容量达不到标准要求的最低容量时导致电池使用失效，这时电池的使用寿命终止。不同的电池，规定失效的最低容量不同。3.2 充放电特性铅酸蓄电池以一定的电流充、放电时，其端电压的变化，如图3-1。图3-1 电池充放电电压变化曲线（以10Hr为例）3.2.1放电中电压的变化电池在放电之前活性物质微孔中的硫酸浓度与极板外主体溶液浓度相同，电池的开路电压与此浓度相对应。放电一开始，活性物质表面处（包括孔内表面）的硫酸被消耗，酸浓度立即下降，而硫酸由主体溶液向电极表面的扩散是缓慢过程，不能立即补偿所消耗的硫酸，故活性物质表面处的硫酸浓度继续下降，而决定电极电势数值的正是活性物质表面处的硫酸浓度，结果导致电池端电压明显下降，见曲线OE段。随着活性物质表面处硫酸浓度的继续下降，与主体溶液之间的浓度差加大，促进了硫酸向电极表面的扩散过程，于是活性物质表面和微孔内的硫酸得到补充。在一定的电流放电时，在某一段时间内，单位时间内消耗的硫酸量大部分可由扩散的硫酸予以补充，所以活性物质表面处的硫酸浓度变化缓慢，电池端电压比较稳定。但是由于硫酸被消耗，整体的硫酸浓度下降，又由于放电过程中活性物质的消耗，其作用面积不断减少，真实电流密度不断增加，过电位也不断加大，故放电电压随着时间还是缓慢地下降，见曲线EFG段。随着放电继续进行，正、负极活性物质逐渐转变为硫酸铅，并向活性物质深处扩展。硫酸铅的生成使活性物质的孔隙率降低，加剧了硫酸向微孔内部扩散的困难，硫酸铅的导电性不良，电池内阻增加，这些原因最后导致在放电曲线的G点后，电池端电压急剧下降，达到所规定的放电终止电压。3.2.2充电中的电压变化充电开始时，由于硫酸铅转化为二氧化铅和铅，有硫酸生成，因而活性物质表面硫酸浓度迅速增大，电池端电压沿着OA急剧上升。当达到A点后，由于扩散，活性物质表面及微孔内的硫酸浓度不再急剧上升，端电压的上升就较为缓慢（ABC）。这样活性物质逐渐从硫酸铅转化为二氧化铅和铅，活性物质的孔隙也逐渐扩大，孔隙率增加。随着充电的进行，逐渐接近电化学反应的终点，即充电曲线的C点。当极板上所存硫酸铅不多，通过硫酸铅的溶解提供电化学氧化和还原所需的Pb2+极度缺乏时，反应的难度增加，当这种难度相当于水分解的难度时，即在充入电量70%时正极开始析氧，即副反应2H2O O2+4H+4e充电曲线上端电压明显增加。当充入电量达90%以后，负极上的副反应，即析氢过程发生，这是电池的端电压达到D点，两极上大量析出气体，进行水的电解过程，端电压又达到一个新的稳定值，其数值取决于氢和氧的过电位，正常情况下该恒定值约为2.6V/Cell。3.3 影响容量的因素3.3.1放电率对电池容量的影响铅蓄电池容量随放电倍率增大而降低，在谈到容量时，必须指明放电的时率或倍率。电池容量随放电时率或倍率不同而不同。3.3.1.1容量与放电时率的关系对于一给定电池，在不同时率下放电，将有不同容量，下表示例为圣阳GFM-1000电池在常温下不同放电时率放电时的容量。放电率（hr）123458101220容量（Ah） 550 700 780 840 880 99010501100 12003.3.1.2高倍率放电时容量下降的原因放电倍率越高，放电电流密度越大，电流在电极上分布越不均匀，电流优先分布在离主体电解液最近的表面和极板上半部分，从而在电极的最外表面和极板上半部分优先生成致密的PbSO4，于是放电产物硫酸铅堵塞多孔电极的孔口，电解液则不能充分供应电极内部反应的需要，电极内部物质不能得到充分利用，因而高倍率放电时的容量低于低倍率放电时的容量。放电倍率越高，放电电流密度越大，电池实际放电容量低于额定容量的程度越大。3.3.1.3放电电流与电极作用深度关系在大电流放电时，活性物质沿厚度方向的作用深度有限，电流越大其作用深度越小，活性物质被利用的程度越低，电池给出的容量也就越小。电极在低电流密度下放电，i100mA/dm2时，活性物质的作用深度为35mm，这时多孔电极内部表面可充分利用。而当电极在高电流密度下放电，i200mA/dm2时，活性物质的作用深度急剧下降，约为0.12mm,活性物质深处很少利用，这时扩散已成为限制容量的决定因素。在大电流放电时，由于极化和内阻的存在，电池的端电压低，电压降损失增加，使电池端电压下降快，也影响容量。3.3.2温度对电池容量的影响环境温度对电池的容量影响较大，随着环境温度的降低,电池的容量减小。环境温度变化1时的电池容量变化称为容量的温度系数。根据标准，如环境温度不是25，则需将实测容量按以下公式换算成25基准温度时的实际容量Ce，其值应符合标准。 Ct Ce= 1+K（t-25）公式中：t是放电时的环境温度 K是温度系数，10hr的容量实验时K=0.006/，3hr的容量实验时K=0.008/，1 hr的容量实验时K=0.01/3.3.3阀控密封式铅酸蓄电池容量的计算 阀控式铅酸蓄电池的实际容量与放电制度（放电率、温度、终止电压）和电池的结构有关。如果电池是以恒定电流放电，放电至规定的终止电压，电池的实际容量Ct=放电电流I放电时间t，单位是Ah。3.4 自放电特性3.4.1自放电的原因电池的自放电是指电池内部电能自动消耗的一种现象，电池的自放电是不可完全避免的。自放电通常主要在负极，因为负极活性物质为较活泼的海绵状铅电极，在电解液中其电势比氢负，可发生置换反应。若在电极中存在着析氢过电位低的金属杂质，这些杂质和负极活性物质能形成腐蚀微电池，结果负极金属自溶解，并伴有氢气析出，从而容量减少。在电解液中杂质起着同样的有害作用。一般正极的自放电不大。正极为强氧化剂，若在电解液中或隔膜上存在易于被氧化的杂质，也会引起正极活性物质的还原，从而减少容量。3.4.2自放电率自放电率用电池在一定的储存期间，单位时间内电池容量降低的百分数表示。 Ca-Cb放电率= 100% CaT式中Ca电池存贮前的容量（Ah） Cb电池存贮后的容量 T电池贮存的时间，常用天、月计算。3.4.3正极的自放电 正极的自放电是由于在放置期间，正极活性物质发生分解，形成硫酸铅并伴随着氧气析出，发生下面一对共轭反应：PbO2+H2SO4+2H+2e PbSO4+2H2O H2O 1/2O2+2H+2e 总反应：PbO2+H2SO4 PbSO4+H2O+1/2O2 同时正极的自放电也有可能由下述几种局部电池形成引起：5PbO2+2Sb+6H2SO4 （Sb2）2SO4+5PbSO4+6H2OPbO2+Pb（板栅）+2H2SO4 2PbSO4+2H2O 浓差电池,在电极的上端和下端，以及电极的孔隙和电极的表面处酸的浓度不同，因而电极内外和上下形成了浓差电池。处在较稀硫酸区域的二氧化铅为负极，进行氧化过程而析出氧气；处在较浓硫酸区域的二氧化铅为正极，进行还原过程，二氧化铅还原为硫酸铅。这种浓差电池在充电终了的正极和放电终了的正极都可形成，因此都有氧析出。但是在电解液浓度趋于均匀后，浓差消失，由此引起的自放电也就停止了。正极自放电的速度受板栅合金组成和电解液浓度的影响，对应于硫酸浓度出现不同的极大值。3.4.4 负极的自放电蓄电池在开路状态下，铅的自溶解导致容量损失，与铅溶解的共轭反应通常是溶液中H的还原过程，即Pb+H2SO4 PbSO4+H2 该过程的速度与硫酸的浓度、贮存温度、所含杂质和膨胀剂的类型有关。溶解于硫酸中的氧也可以发生铅自溶的共轭反应，即Pb+1/2O2+H2SO4 PbSO4+H2O 该过程受限于氧的溶解与扩散，在电池中一般以式为主。杂质对于铅自溶的共轭反应析氢有很大影响，一般氢在铅上析出的过电位很高，在式中铅的自溶速度完全受析氢过程控制，析氢过电位大小起着决定性作用。当杂质沉积在铅电极表面上，与铅组成微电池，在这个短路电池中铅进行溶解，而比氢过电位小的杂质析出，因而加速自放电。第四章 阀控阀控密封式铅酸蓄电池工艺流程简介极板生产流程图电池装配流程图电池化成和包装流程图第五章 阀控密封式铅酸蓄电池主要执行标准简介圣阳公司执行的标准如下：序号标准类型标准名称编号适用范围1企业标准中小型阀控密封式铅酸蓄电池Q/QDU0012008中小型阀控密封式铅酸蓄电池2企业标准固定型阀控密封式铅酸蓄电池Q/QDU0022008固定型阀控密封式铅酸蓄电池3企业标准阀控密封式铅酸蓄电池配套电池柜、电池架Q/QDU003-2006阀控密封式铅酸蓄电池配套电池柜、电池架4企业标准电动车用阀控密封式铅酸蓄电池Q/QDU004-2006电动车用阀控密封式铅酸蓄电池5企业标准狭长型前置端子阀控密封式铅酸蓄电池Q/QDU006-2008狭长型前置端子阀控密封式铅酸蓄电池6企业标准阀控密封胶体蓄电池Q/QDU005-2008阀控密封胶体蓄电池7国家标准固定型阀控密封式铅酸蓄电池GB/T19638.22005固定型阀控密封式铅酸蓄电池8国家标准小型阀控密封式铅酸蓄电池技术条件GB/T19639.12005小型阀控密封式铅酸蓄电池9国家标准牵引用铅酸蓄电池 第一部分 技术条件GB/T 7403.1-2008牵引用铅酸蓄电池10国家标准牵引用蓄铅酸电池第二部分 产品品种和规格GB/T 7403.2-2008牵引用蓄铅酸电池11国家标准储能用铅酸蓄电池GB/T22473-2008太阳能发电设备、风力发电机以及其他可再生能源的储能用铅酸蓄电池12行业标准通信电源用阀控密封式铅酸蓄电池YD/T7992002通信电源用阀控密封式铅酸蓄电池13行业标准阀控密封式铅酸蓄电池定货技术条件DL/T6371997阀控密封式铅酸蓄电池14行业标准电力助力车用阀控密封式铅酸蓄电池JB/T 10262-2001电力助力车用阀控密封式铅酸蓄电池15行业标准通信用阀控式密封胶体蓄电池YD/T 1360-2005通信用阀控式密封胶体蓄电池16IEC标准阀控电池实验方法IEC 60896.21-2004阀控电池17IEC标准阀控电池一般要求IEC 60896.22-2004阀控电池18IEC标准固定型铅酸蓄电池第二部分：阀控式技术要求和试验方法IEC 60896.2固定型铅酸蓄电池19IEC标准太阳能光伏能量系统用蓄电池和蓄电池组 一般要求和测试试方法IEC 61427 2005-05太阳能光伏能量系统用蓄电池和蓄电池组20德国标准采用板栅极板和不流动电解液的免维护密封铅蓄的试验方法DIN43539-T5采用板栅极板和不流动电解液的免维护密封铅蓄21英国标准固定型铅酸蓄电池和电池组（第四部分阀控系列的分类规范）BS6290 part4:1997固定型铅酸蓄电池和电池组22日本标准小密电池标准（第一部）JIS C 8702-1 1998小密电池标准23日本标准小密电池标准（第二部）JIS C 8702-2 1998小密电池标准24日本标准小密电池标准（第三部）JIS C 8702-3 1998小密电池标准25日本标准固定型蓄电池标准JIS C 8704-2 1999固定型蓄电池标准第六章 阀控密封式铅酸蓄电池的主要失效模式简介6.1电解液干涸电解液也是胶体电池最常见的实效模式。从阀控密封式铅酸蓄电池中排出氢气、氧气、水蒸气、酸雾，都是电池失水的方式和干涸的原因，如图6-1。干涸造成电池失效这一因素是阀控密封式铅酸蓄电池所特有的。失水的原因有：气体再化合的效率低；从电池壳体中渗出水；板栅腐蚀消耗水；自放电损失水 ；安全阀开启失水等。图6-1 胶体电池失水干涸6.1.1气体再化合效率气体再化合效率与选择浮充电压关系很大。电压选择过低，虽然氧气析出少，气体复合效率高，但个别电池会由于长期充电不足造成负极板硫酸盐化而失效，使电池寿命缩短。浮充电压选择过高，气体析出量增加，气体再化合效率低，虽避免了负极失效，但安全阀频繁开启，失水多，正极板栅腐蚀加快，影响电池寿命。胶体电池充电接收效率高，因此，用户要严格按照电池生产厂家的要求设置充电参数：电压、电流、时间等，切忌过充电导致电池失水严重。6.1.2从壳体材料渗透水分 各种电池壳体材料的有关性能见下表。从表中数据看出，ABS材料的水蒸气渗透率较大，但强度好。电池壳体的渗透率，除取决于壳体材料种类、性质外，还与其壁厚、壳体内外间气压有关。性能 数值材料水蒸气相对渗透率（g水蒸汽/年）氧相对渗透率（g水蒸汽/年）机械强度拉伸强度 缺口冲击强度（Mpa） （KJm2）ABS488.114.4921636.053PP22.9722.1230402.26.4PVC4.224.41355522108 蓄 池 培 训 手 册 注:计算表中数据时假定样片面积A=1m2,t=1年,d=1mm,PPMAX=50KPa, PPMIN=3.533KPa.但各厂家生产的电池,因各方面的设计参数不一样,实际的数据也略有不同。6.1.3板栅腐蚀 板栅腐蚀也会造成水分的消耗，其反应为： Pb+2H2O PbO2+4H+4e6.1.4自放电正极自放电析出的氧气可以在负极再化合而不至于失水，但负极析出的氢不能在正极复合，会在电池内累积，从安全阀排出而失水，尤其是电池在较高温度下贮存时，自放电加速。6.1.5浮充电压设置不当 阀控密封式铅蓄电池一般都是处于浮充状态下工作的，浮充电压选择是否妥当对电池寿命影响极大。浮充电压选的偏高或电池温度升高时，若不能及时将浮充电压适当调整降低，就会加速电池失水。当然浮充电压地存在的潜在危害是充电不足。6.1.6安全阀非正常开启失水这是造成充电产生的氧逸出电池的重要原因。尤其是在均衡充电或补充充电时，由于充电电压提高了，析氧量就增大，电池内部压力增大，一部分氧来不及复合就冲出单向阀外逃。为此，在电