VRLA阀控式密封铅酸蓄电池

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1、VRLAVRLA，Valve-RegulatedLeadAcidBattery即“阀控式密封铅酸蓄电池”的缩写。它诞生于20世纪70年代，由于VRLA是全密封的，不会漏酸，而且在充放电时不会象老式铅酸蓄电池那样会有酸雾放出来而腐蚀设备，污染环境，所以备受欢迎，在世界上广泛使用。　　目前的电动车电池均为VRLA。　　工作原理　　　1．电池的充/放原理：　　铅酸蓄电池的基本电极反应是铅（Pb）和二价铅（Pb）及四价铅（Pb）之间的转化。　　放电过程：负极：Pb→Pb正极：Pb→Pb（　　（+）PbO2+3H++HSO4－+2e放<═══>充PbSO4+2H2　　电子得失为

2、：负失正得即负氧化正还原　　充电过程：负极：Pb→Pb正极：Pb→Pb　　（－）Pb+HSO4－放<═══>充PbSO4+H＋+2e　　电子得失为：负得正失即负还原正氧化　　电池的充放电反应　　电池总反应：Pb+2H++2HSO4—+PbO2放<═══>充PbSO4+2H2O+PbSO4　　2．VRLA电池的密封原理：　　（1）电池内部气体产生的原因：　　电池在过充电时电池分解水，正极产生O2，负极产生H2　　正极板栅腐蚀的同时产生H2　　电池自放电时正极产生O2，负极产生H2　　（2）氧复合原理（氧循环原理）：　　电池在充电过程中，正极除了有PbSO4转变为PbO2

3、以外，还有氧析出反应，特别是电池的充电后期，当电池容量达到80%时，氧的析出反应更为剧烈，两极的气体析出反应如下：　　（+）2H2O→O2+4H++4e(--)2H++2e→H2　　对于浮充使用的VRLA电池，即使是浮充电流很小，但在长期浮充状态下，除浮充电流一部分用于电池自放电生成的PbSO4转为正负极活性物资以外，不避免的，浮充电流另一部分则用于水的电解，使正极析出氧气，负极析出氢气。　　氧和氢气的产生使电池内部失水，电解液密度发生变化，也使电池难以密封。从铅酸蓄电池诞生以来，人们都一直在寻求电池的密封，以此减少对电池的维护。VRLA电池的出现，实现了电池的密封，

4、电池密封的关键技术是氧在电池内部的再复合实现氧的循环，以及采用AGM隔板吸收电解液，使电池内部没有流动的电解液。　　正极充电过程中因电解水析出的氧气，通过AGM隔板的孔隙，迅速扩散到负极，与负极活性物质海绵状铅发生反应生成氧化铅（PbO），负极表面的PbO遇到电解液H2SO4发生化学反应生成PbSO4和H2O，其中PbSO4再充电而转变为海绵状Pb，生成的H2O又回到电解液，因氧气的再复合，避免了水的损失，从而实现了电池的密封。　　铅酸蓄电池实现密封的措施：　　1)选择高孔隙率AGM隔板，孔隙率在93%以上，为氧的复合提供通道　　2)采取定量灌酸，使玻璃棉隔板在吸收电

5、解液以后，仍有5—10%的孔隙率未被电解液充满，因此VRLA电池又称为贫液式电池。　　3)过量的负极活性物资，正、负极板的容量比一般为1：1.1~1：1.2，这样在正极充足电以后，负极仍未充足电，以防止氢在负极析出，若氢气大量析出是无法复合的。　　4)电池集群的紧装配，采取集群预压缩技术，将装配压在40—60Kpa之间，以保证AGM隔板与正负极板表面能够良好接触，因为VRLA电池的电解液主要靠AGM隔板提供。　　5)高纯度Pb—Ca—Sn—Al无锑板栅合金，因为Pb—Ca合金比Pb—Sb合金有更高的析氢过电位，从而能够降低因板栅腐蚀而析出氢气的可能性。　　6)开闭阀压

6、力稳定可靠的安全阀，通信用VRLA电池的标准要求开阀压10—35Kpa，闭阀压3—15Kpa,开闭阀压力较接近，可减少气体排放和水的损失。　　7)采用恒压限流的充电方式，VRLA电池对过充电较为敏感，过充电会加速电流的损坏，恒压限流充电可防止过充电和热失控。　　3．VRLA蓄电池的自放电原理：　　电池自放电原因：　　1）正极活性物质与电解液的反应；　　2）正极活性物质与板栅合金之间的反应；　　3）正极活性物质与负极析出氢气的反应。　　VRLA电池的两大类技术　　应用同样的氧复合原理，但由于采用不同的固定电解液技术和不同的氧复合通道技术，因此可分为两大类型的VRLA电池

7、，即AGM技术和GEL技术（胶体），故又称为AGM电池和胶体电池。这两类电池各有优劣，目前在电信、电力等市场上应用的仍以AGM电池为主。　　1．AGM技术　　采用AGM技术的VRLA电池，AGM隔板采用U形包覆法（也可采用S形包覆法）。采用AGM技术的VRLA电池的特点：内阻小，以超细玻璃棉隔板吸取电解液，使电池内没有电解液，AGM隔板具有93%以上的孔隙率，而其中10%左右的孔隙作为由正极析出的O2到负极再复合的通道，以实现氧的循环，达到电池密封的目的。　　2．Gel技术（胶体技术）　　以德国阳光公司采用Gel技术生产的OPZV胶体电池为典型代表。