【文档作者】朱甲龙
【修改时间】2002年3月2日
【文档内容】
一、产品概述
1859年Plante发明铅酸蓄电池至今已有130多年的历史，以往的铅酸电池均为开口式或防酸隔爆式，充放电时析出的酸雾污染及腐蚀严重，又需经常维护即补加酸和水。1957年西德阳光公司首次将凝胶电解质技术用于铅酸蓄电池，制成密封铅酸电池并投入市场，标志着实用密封铅酸蓄电池的诞生。1971年美国Gates公司首次将超细玻璃纤维用于密封铅酸电池中，生产出吸液式卷绕极板圆筒形电池，第一次把氧气复合原理在商品电池中实施，实现了铅酸蓄电池技术上的重大突破，这种吸液式密封铅酸蓄电池在美、日、欧等地得到了飞速的发展。 与普通铅酸电池相比，VRLA电池的发展如此迅速，是因为它具有以下特点：
1.在电池整个使用寿命期间，无需添加水，调整酸比重等维护工作，具有“免维护”功能（相对
于传统铅酸蓄电池的维护而言）；
2.不漏液、无酸雾、不腐蚀设备；
3.自放电小，25℃下自放电率小于2％（每月）；
4.电池寿命长，25℃下浮充状态使用可达20年；
5.结构紧凑，密封良好，抗震动，比容量高；
6.电池的高低温性能较好，可在－40℃～＋50℃范围内使用；
7.不存在镉镍电池的“记忆效应”（指浅循环工作时容量损失）。
正由于VRLA电池有以上诸多优点，因而被广泛应用于通信系统，电力系统的备用电源；UPS 设备；铁路机车的起动电源；应急照明设备，矿灯，信号灯；电动工具；消防报警系统；电子、医疗仪器设备等领域。
二、VRLA电池密封关键技术
2.1密封原理
正极：PbSO4 ＋ 2H2 O － 2e PbO 2＋ HSO4- + 3H+ (1)
H2 O － 2e 2H+ ＋1/2 O2 (2)
负极：PbSO4 ＋ H+＋ 2e Pb ＋ HSO4- (3) 2H+ ＋2e H2 (4)
可以看出，电池充电时产生H2和O2是不可避免的，而两种气体的再化合只有在催化剂存在的条件下才能进行，50 ~ 60年代曾研究过Pt催化的防爆栓，但因结构复杂，价格昂贵，可靠性差而被淘汰。
1938年A.Dassler(3) (4)提出的气体复合原理对后来制造密封铅酸电池有重要的指导作用。1971年美国Gates公司提出用玻璃纤维隔板为氧气复合原理实际应用提供了可行性，实现了“密封”的突破。
多孔玻璃棉隔板（孔率>90%）在正负极之间为氧气传递提供了良好的通道。正极析出的氧气在负极以极高的速度被还原。反应生成的PbO与H2SO4 作用生成水：
Pb ＋ 1/2 O2 PbO （5）
PbO ＋ H2SO4 PbSO4＋ H2 O （6）
生成的PbSO4在充电时重新转变为海绵Pb。
H+＋ PbSO4 ＋ 2e Pb ＋ HSO4-（7）
玻璃模具设计
隔热杯充电时扩散到负极表面的氧也可以直接参与电化学反应还原成水：
2H+ ＋1/2 O2 ＋ 2e H2 O （8）
反应（2）、（3）、（4）、（5）、（6）、（7）、（8）式综合的结果便是： H2 O 1/2 O2 H2 O （9）
上述反应实现了氧的循环，净结果是没有氧的积累，没有水的损失。氧气的复合使
负极去极化，减缓了H2
的析出。
2.2 VRLA电池实现密封的必要条件
1.为O2创造到负极的气体通道。这种通道可借部分浸酸的高孔率隔板（例如95％的孔率孔隙含有
酸，5％的孔隙中无酸，提供空体积，即所谓贫电液）或带微裂纹的胶体电解液来实现。保存氧气扩散的通道是电池实现密封的必须条件。
2.电池极必须紧装配。紧装配对提高电池循环寿命也十分有好处。一般认为装配压在40－60Kpa
为宜。
3.采用过量的负极活性物质。目前国内外的VRLA电池控制正负极容量比为1：1.1－1.2，以保证
充电时正极板先达到过充析氧，而使负极稍晚些，不会析氢。当正极上析出的氧到达负极还原，使负极取极化，故析氢的可能性和速率都减少了。定电压充电时正极电位有所提高，有利于正极的充分充电，延缓了氧的析出。实际上研究表明，通常正极充电到70％时开始析氧，而负极充电到90％时才开始析氢，因而现在有减少负极物料的趋势。 4.提高析氢过电位，降低氢的析出，采用低锑或无锑板栅合金，提高原材料的纯度。如
电子台历
Pb-Ca-Sn,Pb-Ca-Sn-Al, Pb-低Sb-As-Cu-Sn等三元或五元合金。在铅酸蓄电池中，负极过充产生的氢气几乎不能在正极被氧化，只能通过安全阀排放，从而引起电池失水。
5.设置高压排气装置，即安全阀。铅蓄电池要做到绝对密封是不可能的，当电池过充或工作异常
时必然会产生多余气体，电池的气体复合效率也不可能达到100％，此外虽然采用高析氢过电位板栅合金，负极自放电仍然不可避免，氢气在电池内会逐步积累。安全控制阀是VRLA电池的十分重要的元件。安全阀的开阀压力要求在10－49KPa范围内。当电池内气压升高10－49KPa时，阀门自动开启而进行排气，当电池内气压降至10KPa以下时，阀门自动关闭。电池内保持一定的正压，有利于氧气在负极的复合，防止空气进入电池而增加负极的自放电，同时也防止电池内水份的损失。由于这种安全阀的必要性，所以才称为“阀控式”密封铅酸电池。
6.采用恒压限流方式充电，减少析气量。充电电压的选择要考虑诸多因素，电压过低，电池充电
不足；充电电压过高，造成O2、H2大量析出，电解液过早干涸。各国采用的不尽相同，充电电压在2.25V~2.35V/单格，浮充电压在2.16V~2.27V/单格，最大的电流控制在0.3C 20 (A)。
三、目前国内外固定型VRLA电池存在的主要问题及对应措施
国内铅酸蓄电池并非完美无缺，除其比能量较低的老大难问题外，通信用阀控式密封铅酸蓄电池一般
存在着的以下四大问题。这些问题虽然与厂家生产、制造有着很大的关系，但与用户的正确使用和维护也密不可分。
1、漏液
漏液在通信用阀控式密封铅酸蓄电池中的问题最大，它存在的途径主要有：
1.1 槽、盖之间漏液
许多电池槽盖之间的密封采用热封，虽然热封与胶封相比其机械化程度高、速度快，但热封会使被加热的材料出现蜂窝状的结构，从而为漏液创造了条件；而胶封一般采用手工配胶，手工倒胶，壳盖间的胶不易均匀，也可能导致壳体间的漏液3)。另外，传统工艺上采用环氧树脂进行胶封，而环氧树脂脆性较大，在受到撞击时胶封层容易产生微裂纹，将会成为漏酸的一条途径。
1.2极柱漏液
极柱漏液是漏液问题中最为普遍的现象。极柱漏液与极柱的密封结构有很大关系，对于极柱密封效果来说，关键是树脂与正极极柱间的粘接强度。当电池在充放过程中，正极柱与密封胶的粘接处受到腐蚀，经解剖可发现粘接处有棕的PbO2。当腐蚀层穿透胶封层时，极柱就产生了漏液。极柱密封结构有四类：树脂密封结构、树脂二次密封结构、机械压缩式密封结构等。
1.3 外壳破裂
电池盖帽外壳破裂而引起的漏液情况较少，主要原因分材料本身强度和运输损伤等人为因素。密封铅酸电池的电池壳一般采用ABS和PP两种材料，就价格而言，PP的价格优于ABS；就强度而言，ABS的强度优于PP。
1.4 阀体漏液
排气阀出现漏液的情况也较少，一般出现这种情况是由于排气阀的质量不过关，也有可能是由于灌酸过量而造成阀体漏液。
2、壳体鼓胀
VRLA电池存在的另一个不可忽视的问题是壳体的鼓胀。一般来说，VRLA壳体都会有轻微的形变，
但不应大到鼓胀的程度。电池壳体鼓胀的原因有：
2.1 VRLA电池为了延长寿命，在组装时采用紧装配，这势必会给电池壳壁带来一定的压力。这会
导致壳体的微小形变。
2.2 壳体材料质量不过关、壳体厚度太薄
由于电池壳体材质的不同、厚度的差异，在相同内压下壳体变形程度不同。因此壳体的鼓胀与
生产厂家所选用的壳体材料及厚度有很大的关系。
2.3 安全阀开阀压过高
电池内保持一定的正压，有利于氧气在负极的复合，防止空气进入电池而增加负极的自放电，同时也防止电池内水份的损失。但是，在这个内压的作用下壳体也会发生变形。当安全阀开阀压过高时，壳体所承受的压强就变得较大，这会导致电池壳体的鼓胀。
2.4 热失控，使得电池壳变软二苯甲酮腙
热失控是指蓄电池在恒压充电时，充电电流和电池温度发生一种累积性的增强作用，并逐步损坏蓄电池。当电池充电电流过大、电池间间隙过小会加剧电池的热失控。特别是用户所使用的充电设备为交流电源，充电设备虽经滤波但仍有波纹电压。而一个完全充电的电池的交流阻抗很小，即使电压变化很小，在电池线路内也会产生明显的交流电流，使得电池的温度上升。而电池热失控会导致温度上升，电池壳强度下降以致于软化，从而电池在内力下变形，而且这种变形不易恢复，造成电池的鼓胀。
在技术上一方面提高电池的气体复合效率（达99％），避免内部气压的积累，另一方面选用压力合理的开阀压，避免过高压力的积累。此外通过将壳壁增厚的办法减少变形等措施的采用可以基本上解决以上问题。
3、浮充电压不均匀
浮充是指固定型铅酸蓄电池在使用过程中与负载并联，同时有外电源给负载供电，并给蓄电充
电的过程。浮充电压是处于浮充状态时蓄电池两端的电压，在邮电部的标准中规定了蓄电池浮充电
压的标准为 50mV，也就是说，一组电池浮充时其电压上下值的差据不应大于100mV。在电池刚投入
使用时，由于自放电等原因，电池间的气体复合不能完全相同，造成了浮充电压的偏差较大。而正
常电池在正常浮充状态下，电池间的气体复合趋于一致，其浮充电压也就逐渐均一。一般来说，三
于全
个月后电池组的浮充电压上下偏差会在60mV之内，因此浮充电压在 50mV内的电池其浮充电压对寿
命及容量没什么的影响。
1总观浮充电压的不均匀性，大体上有以下几点原因：
3.1 极柱与连接处接触不良造成
当电池极柱上有硫酸存在时（生产过程中带入或极柱渗酸导致），极柱表面会形成硫酸盐，而
硫酸盐的存在造成极柱与连接处接触不良，使得该电池压降偏高。另外，有许多厂家为了防止极柱
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