内容提要：阀控蓄电池现在仍被许多人误认为是“免维护电池”，通信行业免维护的使用方式，使得蓄电池的使用价值远远没有发挥出来，大量的用户实际在线使用寿命缩短到循环寿命的30%以下。合理的维护可使用户获得实际的技术效益和经济效益。本文简介阀控蓄电池的维护工艺并简要说明实施效益。

关键词：阀控蓄电池、维护、寿命

阀控蓄电池，因其可靠性高，安全，价格低廉，绿色环保的性能，在许多行业的储能环节，都是用其作为储能单元使用。用2V的单节串联成24V、48V、96V、240V、348V、410V的电池串，单独供电。有时还用几串电池，再并联成蓄电池组，给设备供电。对这些电池的维护，不少行业或公司都制定了自己的工艺和标准，但从整体来看，基本都没有走出“免维护”的误区，只是局限于测量空载电压，保持卫生条件，定期放电核容的初级维护范围。并没有对电池的实际供电容量，进行必要的维护。在通信行业蓄电池使用标准YD1970-10中，还有明显的概念错误，误导了用户。

只有比较深入了解蓄电池的基本原理和结构，才可能知道“免维护”电池是不存在的，只是有维护频次和维护工艺繁简的差别。

1、阀控蓄电池的循环寿命普遍远没有发挥出来

阀控蓄电池，本身就是铅酸电池。只是采用几项技术后，使得电池的补加水周期可以延长到1年以上。在汽车电池使用周期只有2年的条件下，就可以称为免维护了。于是“免维护电池”的名称，就产生了。由于“免维护”概念迎合了使用者的心理，所以就被许多行业都盲目接受了。

通信行业使用的阀控蓄电池，其寿命没有使用2年为限的，都是用充放电循环寿命的数值表达的，通常用于通信行业的蓄电池循环寿命，基本都在500次全容量循环。即是“充足放光”这样的循环使用，也是经过500次循环，容量降低到标称容量的80%。电池行业标准规定，电池的型式试验只做到这个数字，就可终止了。电池行业也方便地把这个参数，推荐给电池用户。通信行业在实际用户中，尚没有把蓄电池低于80%容量就报废的。

图1 充放电中铅必须是离子状态

设想一下，在蓄电池实际使用的几年时间里，有没有可能发生500次的全容量充放电？在绝大多数适用场合，远远没有可能发生这么多次深度充放电循环。这就是说，蓄电池的循环寿命远没有被实际使用。

那么，是什么造成电池失去容量导致报废？

2、电池补加水是电池维护的第一要素

阀控蓄电池出厂时，电解液与极板是充分接触的，基本状态时极板浸泡在电解液中，这是电池进行电化学反应的基本条件。因为极板上活性物质首先在电解液中，变成离子Pb+2状态，才能进行电化学反应，示意见图1.

如果铅呈固体状态，蓄电池的充放电反应是无法进行的。

极板是有一定高度的，当电解液中的水分逐渐散失时，上部的极板就逐渐脱离电解液，失去转换成离子的基本条件，这时失去转换条件的极板就没有可能再进行充放电循环，蓄电池就逐渐失去了容量。

这时失去容量的原因，并不是因为“使用蓄电池进行了充放电循环”，而是由于失去水分，导致电池失去充放电条件。这种损坏，我们称为“非使用性损坏”。

电池失水的速度，统计表明500Ah的蓄电池，在有空调的条件下，每年的失水量是200~250mL。

电池失水后，电解液中的硫酸并不会散失，这是由于硫酸有强烈吸水性所致。于是电解液就被浓缩，密度会上升，导致电池的空载电压升高。造成电池“状态良好”的假象。所以用万用表测量空载电压，判断阀控电池的容量高低是不可信的。

电池失水的渠道有两个，一个是电池的工程塑料ABS外壳会透过少量的气体，气中含有水分就成了汽，这在实验室可以精确地测量其“透气率”。另一个是电池不断排出的气体，都是从水分解产生的。由于这两个渠道的失水，使得电池出厂后，就一直处于不间断的失水过程中。

这两个失水渠道，现在尚没有技术工艺可以阻止。人工补加水可以有效补偿水的散失，使得电池处于出厂时的合理状态。

只要及时补加适量水，阀控蓄电池就可以免除硫化的损伤。内蒙联通的黎江工程师，曾在同一组电池上做第2次、第3次除硫化作业，基本内容就是“补加水后充电”，容量恢复效果良好

对阀控蓄电池的补加水维护，有一个认识和发展的过程。

阀控电池在铁路机车上被正式采用之前，铁道部曾在武汉和长春两地做对比试用试验。在长春代表寒冷地区，武汉代表高气温地区。当时厂家电池结构的都是“免维护”概念制造的。同一厂家、同一规格的电池，在长春使用，几乎没有故障，但在武汉使用却故障频发。

在这种情况下，电池厂家开始对失效电池进行维护，其中最主要的手段就是补加水。由于电池设计时没有考虑补加水的工艺需要，当时注液口用胶永久性粘接，是不能打开的。于是，厂家就用手电钻打孔，注液后再胶封。补加水有效地恢复了电池的结构容量，有效排除了电池容量低下的故障。所以，铁道部在2004年的机车蓄电池定型和维护工艺中，明确提出补加水的技术要求，即“每年加一次，加水到可见”。并正式提出“阀控蓄电池”这个名词，这个名副其实的词现在已经成为国家标准的用词。补加水实际执行结果，是把蓄电池实际使用寿命延长了机车入厂大修期以上。铁道部规定入厂大修的机车电池全部换新，寿命统计终止。

简单的补加水工艺，使得机车使用的阀控电池寿命从1年延长到机车厂修期。铁路总公司规定，厂修机车必须更换新电池。实际调查表明，机车厂修车上，电池容量大多数都在80%以上。由于补加的水量，只是电池内电解液总量的6~7%左右，所以不必计量，操作简单易行。

为什么这项简单的维护措施可以大幅度延长蓄电池的寿命？

就是因为补加水的措施，保持了蓄电池充放电反应的必要条件。

补加水是否会阻止电池内的消气反应？不会。

关于补加水后电解液处于富液状态，不会造成阀控电池氧吸收失效的问题，这里做个说明。阀控电池在生产初期，电池都是按照“贫液”结构制造。理由是在正负极板间的隔板中，需要保持液相、固相、气相三相共存的状态，这样正极板上产生的气态氧O2才能扩散到负极，被负极吸收，最后转化成固体硫酸铅PbSO4中的氧。实现氧元素的内部循环。

在实际使用中，阀控电池突出的问题就是“娇气”，少量失水，电池便明显失去容量，这就给用户和制造厂带来损失。为了减少这种损失，制造厂就逐步加大电解液的数量，这项措施的使用效果明显。于是，许多电池厂家就把这项技术作为工艺正式采用。如果用户没有电池必须卧式安装的要求，电池出厂时采用富液状态是合理的。

为什么富液结构的蓄电池仍有“氧循环吸收能力”？

原因是电池正负极板的间距约2～3mm.而极板的宽和高都大于100mm.在电池组装时，通常采用20㎏／dm2的预紧力压缩极群。在紧装配的条件下，正极板上产生的原子状态氧“O”，不可能立即以气体方式排出。其产生的压力向四周传递相同的力，示意见图2。由于正负极的间距远小于极板的高度和宽度，所以在气体逸出极板前仍然会在负极板被吸收，实现阀控电池的氧化和和氧吸收。这在电池制造厂已成为共识。用试验也可验证这一理论。

先給阀控电池补加一些水，补加量以达到可见为度。把阀控电池的浮充电压以缓慢速度逐步提高，就会看到电池内的液面逐步上升，但并没有气体逸出，这就说明一旦气体产生，在富液的条件下，也会在正负极间建立传输通道。

补加水电池处于富液状态后，由于隔板中的气体通道减少，氧气的扩散速度会低于贫液式电池，电池析气量会有所上升。但由于水在铅钙合金上的分解电压是2.45V，在正常工作条件下，电池不处在这个电压条件下，所以这项指标的降低对使用并无大碍，但富液状态带来的增加设备可靠性的好处，用户却得到了。

3、控制电池串容量的均衡性是电池维护的第二要素

蓄电池的电池串，无论有多少单节，都是串联状态。每个电池放电时的有效供电电压，从空载的2.1V下降到下限的1.8V，只有0.3V。但是一个失效电池供电时的电压降，可以到0V，甚至到反极状态的负电压。所以串联的电池串中，只要有一个或几个电池容量偏低，电池串供电时的实际容量，就受制于最低容量的电池，这是基本规律。

如何检测出电池串中单节容量，发现容量不合格的失效电池，是蓄电池维护的核心问题，这个作业过程，几个行业都称为“核容”。

电池行业推荐的核容工艺就是恒流放电，用10小时率的放电电流，对电池串进行全容量放电。这种工艺精度达到1%。这是电池行业经典的检验电池容量的工艺。

但是这种工艺时间成本和人工成本很高，在实际生产中，电池用户难以在所有配置电池的地方普遍使用。

用大电流负载电压法测量电池的实际供电能力，可以迅速查找出电池串中的落后单节，更换后可以迅速恢复电池串的供电能力。这种测量值比较严格对应着电池容量，精度虽然达不到恒流放电法，但由于可以快速排出电池串的故障，它具有高效率和查找失效电池的两种能力，所以是个具有实用使用价值的检测仪。

检测仪测量某个单体2V电池实际状态见图3。

图中，被测电池的供电电流是198A，同时对应的供电电压是1.68V。由于同时有电流和电压两个参数，所以表达蓄电池的供电能力是真实可信的。测量一个电池只需几秒钟。图示的检测仪是308型电池供电能力检测仪。用这种检测仪对几个电池厂的500Ah电池测量，表显示1.5V对应的电池容量是0%，电池容量100%时对用的电压是1.9V左右。

实际测量一串48V的电池串，只需15分钟，并且不需要拆卸连接的坚固件螺钉。

用这种设备维护蓄电池，可保障每个电池的供电能力，都达到安全指标。电池串供电容量自然达到维护标准。

用户这种设备，可以很方便的测量基站蓄电池的供电能力。

2009年在四川联通遂宁分公司的 “安居拦江”基站，补加水后2个月容量提升统计见表：

其中9号和12号电池的检测值下降是测量值偏低造成的，当时执行的标准是大于1.70V在基站是通过的。不需测量第2次。

下面是在2014年9月2号，对北京移动小红门基站的检测数据。该电池组实际供电能力是“0”。没有容量的有6个电池。 

在2006年3月对南京网通UPS电源的218个电池进行检测，其中损坏的电池是29个。占总数的13.3%。测量操作见图4。这是对12V的连体电池检测实例，

电池串的安全标准，各种供电场合要求是不一样的。其合格使用的标准值，由业主技术部门制定。

电池在制造时的质量差异是永恒存在的。电池串中出现落后单节的动态变化也是正常的。维护作业就是把已经出现容量落后的单节替换掉。经验表明，已经发生落后的电池，由于是因为内部极板群的病变引起的，容量恢复的可能性很小，建议直接报废。

这种均衡性检测的频次，每年一次即可。

4、建立备品制度，是蓄电池维护的第三要素

现在大量电池用户都没有建立蓄电池备品制度，在线电池一旦发生故障，就只能整组更换，对下线电池也不做报废鉴定。这种粗放的使用造成的浪费不言而喻。

蓄电池的备品，并不是新电池，是从下线电池中筛选出来的，这个环节就是报废鉴定。同一厂家同一批次生产的电池，实际使用寿命也会有很大差异。通过鉴定，把有使用价值的电池作为备品，是合理的。

把下线电池补加水串联，用图5所示的恒流充电机，一般采用5A电流即可，时间可以设定，4个小时检测一次充电态电压值，充电过程不会因电池数量的增减调节电压，使用很方便。测量到某个电池电压变化达到稳定上限后，即可用负载电压表测量其供电能力，如果达到上线标准的就可转为“准”备品电池。

把准备品电池串联起来，用库存充电机模拟电池在线上的工作状态，如图6所示。这个环节，就是检验备品电池的自放电指标是否合格。取用备品电池时，再次用图3所示的负载电压表检测电池的供电能力，达标时才能是合格的备品电池提取使用。这就保障上线电池质量是合格的。

5、维护效益分析

采用以上的阀控蓄电池维护工艺，可以收获两个效益:

5.1 由于补加水，终止了极板的缺水性失容，可使蓄电池的循环寿命被充分发挥出来，在线使用的阀控蓄电池时间寿命翻倍。维护作业的支出约占节约电池购置费用的10%左右。这就为企业节约了大量购买电池的经费。

20260401修订

5.2 杜绝电池容量低下造成的设备供电事故。

由于不再用恒流放电来进行电池的“核容”作业，便可以即时、定量、无损地测量每个电池的供电能力，去除落后电池。由于保障每个电池都是合格的，串联的蓄电池串的供电能力一定是达到安全标准的。供电不足的事故也就没有了。

不难理解，实施这项技术，是一个系统工程，涉及观念、标准、培训、计划、财务、工艺、设备和人员组织一系列问题。基站使用的蓄电池，发生失效有36个原因。对这些技术细节的分析，在图7的教材中有详细的分析。

这项行动首先要通过对技术管理人员进行专业培训，纠正“免维护”的错误观念，技术部门制定“阀控蓄电池企业维护标准”，使对阀控蓄电池的维护工作在本单位合法化，才可能财务计划安排上获得必要的启动资金。具体操作才能开始。

【作者简介】段万普1945年生，1970年毕业于兰州铁道学院。邮编650302，连续50年从事蓄电池合理使用与维护的研究。由化工出版社出版有《蓄电池使用和维护》一书。

编辑：电源产业网