閥控鉛酸蓄電池的壽命及安全可靠性

摘要：對閥控鉛酸蓄電池的制造工藝與使用方面進行了分析與探討，提出了閥控鉛酸蓄電池壽命與安全可靠性的一些問題焦點。

關鍵詞：閥控鉛酸蓄電池；壽命；可靠性

閥控式密封鉛酸蓄電池（VRLAB）伴隨進口的國外電信設備一起進入中國市場已有約十年歷史了，而今中國大陸及世界各地遍布VRLAB的生產廠家。

然而，在實際應用當中，VRLAB不斷出現新的問題，特別是VRLAB的使用壽命及安全可靠性始終是用戶和廠家關注的焦點。筆者長期從事蓄電池的推廣、銷售、技術服務工作，現提出幾點不成熟的想法僅供與蓄電池相關行業的技術人員及用戶參考。 1VRLAB歷史

1982年，VRLAB誕生（其實最初的堿性可充電電池等，早已具有閥控式功能）；1985年，美國GNB公司（現為Exide公司收購）開發、研制出大容量VRLAB，由于其免維護（不加電池水）、安全性好（無外逸氣體）及緊湊設計（相對傳統滿液式開口電池，占地空間少），立刻受到電信行業的歡迎（電信行業的現代化電子設備對環境要求較高，而VRLAB可與電信設備同處一室）。

1995年，美國“費城科技”（PhiladephiaScientific）發表研究報告，建立了以電池水損失為VRLAB壽命的判定依據，即當VRLAB內10％的水分散失后，使電池實際容量降至額定容量的80％以下時，稱電池的使用壽命已到期。

許多廠家接受了此標準，并根據此標準制造電池，加酸、加水及密封，以期達到20年設計壽命。

然而1995～1996年，歐美各國最先使用VRLAB的電信用戶開始投訴VRLAB的可靠性不穩定，主要問題有浮充電流增大，極板腐蝕，容量下降，充電熱失控及電池干涸。

1997年在布達佩斯（Budpest）電聯會議上（TelesconConference）才發現VRLAB的電化學設計上有缺陷。電池失效問題很多是由于負極板自放電效應造成的。同樣，雖然氧氣的循環復合可不必加電池水，但會引起自放電效應及容量下降，早期的VRLAB容量甚至降到65％Ce以下。

1998年之后，針對上述設計缺陷，許多廠家開發出了閥蓋上加鈀催化劑的新型VRLAB。

2000年，新型的添加催化劑金屬鈀的VRLAB大量問世，它改進了密封工藝，強化了殼蓋設計，力圖解決VRLAB負極板自放電，這一縮短電池壽命的根本缺陷。

2國內VRLAB使用情況一些實例

VRLAB失效或電池壽命提前終止（不到20年設計壽命或十年設計壽命）有多種原因。

相對開口電池而言，VRLAB的理論要點主要有：

1）陰極吸收式電池（因此負極板比正極板多一塊，易于吸收氧氣）；

2）閥控式電池（內部壓力由特制安全閥控制，易于氣體復合）；

3）密封式電池（特殊材料外殼，特別密封，因而水分不會逸出）；

4）H＋抑制式電池（特制負極板，使得H離子不會析出或少析出，不會變成H2逸出）。

現在看來，上述要點均有局限性，導致制造上差異大，產品質量存在問題，使電池的設計壽命及可靠性指標令人難以信服。

換個角度思考一下：

1）負極板比正極板大多少，可使吸收氧氣最佳？

2）安全閥控制的電池內部壓力值為多少，最易于氣體復合？

3）如何特別密封，可使水分不會逸出？

4）如何特制負極板，使得H離子不會析出或少析出？

對以上問題，生產廠家各有不同的看法和作法。

目前，各種VRLAB現場使用的結果表明，好的VRLAB運行已超過6年以上（DEKA電池在河北正定電信局），但許多電池都在5年左右開始出現容量下降失效，尤其一些國產品牌和設計上有缺陷（如密封工藝問題）的品牌。

事實上，從第一只VRLAB開發出來至今，也不到20年時間，僅有EPM廠家資料證明（2000年），他們在不停地做實際VRLAB循環充放電試驗，時間已達5年以上。每次需2～3天，大約做了1000次以上實際充放電試驗。

3啟示與思考

1）科學技術是不斷向前發展的，VRLAB必將有新的發展，理論與實踐上均如此（可惜國內電池行業及相關研發的人員太少，成果太少）。

2）電池生產廠家應及時了解行業最新動態，切忌盲目跟風，一窩蜂做同類產品（例如，極板生產廠家同一類型極板被數十家電池組裝廠通用，何有質量高下？）估計VRLAB廠家會面臨新的一輪淘汰，如同10年前開口電池廠的淘汰一樣。

3）電池的壽命，尤其國產電池的壽命不宜盲目宣傳長達10年，15年，甚至更長，并無實驗證據支持，有的廠家8年包換，不知根據何在？其實影響壽命的原因有閥蓋的制作，閥壓的設定，極板的制造等廠家原因，也有過充電，高溫等使用原因，還有負極板去極化的VRLAB理論局限性。

4）電池的安全可靠性，任何電池在不適當條件下貯存、運輸、使用過程中均可能發生危險，包括逸出有毒氣體（事實如此）爆炸，漏酸液等。