9.3 冲击放电
冲击放电是为了检测电池在某一放电终止电压下，放电初期或后期，允许有多大的放电电流，或1小时率允许的放电电量。 9.4温度对容量的影响
温度影响电池的容量。一般情况下，温度越高，放电容量越大。电池放电时，如果温度不是25℃，则需将实测容量按以下公式换算成25℃基准温度时实际容量C t 。
C25 = Ct / 1+K (t －25)
式中：t 放电时的环境温度
K 温度系数，10小时率容量实验时K=0.006/℃ 3 小时率容量实验时K=0.008/℃ 1 小时率容量实验时K=0.01/℃
9.5 核对性放电
在通信电源维护制度中，规定了由蓄电池组向实际通信设备进行单独放电，以考察蓄电池是否满足最大平均负荷的需要，这种放电制度，称为核对性放电。
具体做法是：选择在最大负荷情况下，中断开关电源的工作，使蓄电池组单独向通信设备供电，让实际负荷需要的电量，全部由蓄电池组承担，到终了时核算其输出容量。
10、浮充特性：浮充是直流电源系统中，与整流器设备并联，作为支持通信系统工作的唯一后备电源的蓄电池工作方式。全浮充工作方式下的蓄电池，充放电循环次数少，自放电和深放电的容量又能及时补足，活性物质利用率高，使用寿命长。浮充使用时蓄电池的充电电压必须保持恒定值，在该电压下，充入的电量应足以补偿蓄电池由于自放电而损失的电量。同时，应保证在相对较短时间内使放过电的电池充足电，这样就可以使蓄电池长期处于充足电状态。同时该电压的选择应使蓄电池因过充电而造成的损坏达到最低程度。
对VRLA电池的浮充电，浮充电压应选择制造厂家推荐的电压值。而且环境温度的不同，浮充电压值也要做相应调整。
11
表２ VLRA电池不同温度时的浮充电压
环境温度（℃） 0～10 11～15 16～25 26～30 31～35 36～40
浮充电压（约V±0.01V/单体） 2.31 2.28 2.25 2.23 2.21 2.20
图10 不同浮充电压下电池寿命与温度的关系
随温度调整浮充电压对延长VRLA电池的寿命十分重要，浮充电压增加0.1V，即从2.3V到2.4V，从图10可以看出，在环境温度为30℃时VRLA电池的寿命将减少一半。由于有些通信局（站）的条件限制，VRLA电池没有空调环境，当充电在大的环境温度范围进行时，VRLA电池需要温度补偿，按照厂家提供的温度与相应浮充电压的关系进行调整。温度增加时，降低浮充电压相应地减少了蓄电池温度增加的影响，进而减少了板栅的腐蚀速率。
七、VRLA电池的失效模式
VRLA电池尽管有许多的优点，但和所有电池一样也存在可靠性和寿命问题。VRLA电池文献报道使用寿命为15年左右（25℃浮充使用）。但在国内外的VRLA电池实际在使用中，都出现提前失效的现象，造成VRLA电池的失效模式主要有板栅的腐蚀与增长、电解
12
液干涸、负极硫酸盐化、早期容量损失（PCL）、热失控等，下面逐一介绍：
1、板栅的腐蚀与增长
板栅腐蚀是VRLA电池失效的重要原因，无论是在开路状态，还是在浮充状态或是充放电状态，板栅都存在被腐蚀的现象。特别是在过充放电状态下，正极由于析氧反应，水被消耗，浓度增加，导致正极附近酸度增高，板栅腐蚀加速，如果电池使用不当，长期处于过充放电状态，那么很快这些电池的容量降低，最后失效。
正极板栅在遭受腐蚀的同时产生变形，使板栅尺寸线性增大，甚至于个别筋条断裂，最终导致整个电池的损坏。
针对正极板栅存在着腐蚀和变形的必然性，我们采取以下技术措施减缓正极板栅的腐蚀和增长，保证电池的使用寿命。
（1） 增加正极板栅的厚度，保证VRLA电池板栅的工作年限。
（2） 采用更耐腐蚀的板栅合金材料，耐腐蚀性好，抗蠕变强度也明显增加。 （3） 在电池设计上采用玻璃棉隔板紧装配或胶体电介质使电极承受压力，提高板栅
的机械支撑力。
2、失水
VRLA电池失水是影响VRLA电池寿命的主要因数之一，特别是内电机车用VRLA 电池的工作环境。
VRLA电池失水途径有三：
（1） 氧复合导致无效失水。保持低电压充电可减少失水现象。但再充电过程太长，
充电效率低，或较高电流的加速充电，可造成明显的失水现象。
（2） 通过电池槽、盖渗漏。容器掺水和透氧取决于材料的性质和厚度，电池周围大
气的相对湿度也有影响。常用电池槽材料为ABS、PP、PVC,各有优缺点。PVC强度低，但氧气保持量最大，ABS硬度最大，氧气保持量由于PP；PP的水蒸气渗透率小于ABS。
（3） 板栅腐蚀造成失水
正极板栅的腐蚀而产生的水的转移是影响电池容量的主要因素之一，板栅合金腐蚀的微电池反应为：
Pb(合金) － 2e + H2SO4 → PbSO4 + 2H+ 2H+ + 2e → H2
所以，对正极板栅合金材料的耐腐性及极板厚度的设计，都应该慎重考虑。
13
3、负极硫酸盐化
VRLA电池失效的另一个主要原因之一就是负极硫酸盐化，并伴随容量的损失，铅蓄电池在正常工作中，负极板上PbSO4 颗粒小，充电时很容易恢复为绒状铅，但有的电池生成了难以还原的大颗粒硫酸铅，称为硫酸盐化。负极板硫酸盐化原因很多。主要由下几个原因造成；
（1） 铅蓄电池长期处于放电状态或放电后不及时充电长期搁置。
在这种情况下，活性物质中没有受到电化学还原的硫酸铅晶体的量很大，这些硫酸铅晶体会重结晶而使颗粒变大，生成不可逆硫酸铅。
（2） 长期充电不足
表现为整组电池的浮充电压长期偏低产生落后电池。
（3） 在部分荷电状态下的循环运行使负极产生严重硫酸盐化，电池寿命大大缩短。
在交流供电状况比较恶劣的偏远通讯机站，电池损坏的原因，就属于此类。
（4） 经常进行深度放电（电池电压放电至≤1.75V -1.80V），偏远地区经常停电，电
池深度放电，使没有来得及还原的硫酸铅在活性物质中积累到相当的数量。 在较高的温度下储存铅蓄电池，加速了硫酸铅重结晶及自放电的过程，促进了极板的硫酸盐化。
如果以不完全充电状态，反复进行充电时，电解液出现层化，则负极下部易产生硫酸盐化。
4、热失控
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，并逐渐损坏蓄电池。造成热失控的更本原因是：
（1） 当电流流过具有一定阻值的导体时，放出的热量遵循焦耳楞次定律： Q = 0.24×I2×R×t
处于正常充足电状态的电池，其内阻极小，如GFMZ500电池，其内阻约为0.2 mΩ，浮充电流约0.4A，放出的热量很少。处于异常状态的VRLA的电池，DmcMenamin通过测电池的电导，发现内阻很大，电池发热。
（２） GF型铅酸蓄电池由于在正负极板间充满了液体，无间隙，所以在充电过程中正极产生的氧气不能达到负极，从而负极未去极化，较易产生氢气，随同氧气逸出电池，VLRA电池由于氧复合，反应为放热反应，充电过程中VLRA电池产生热量多于GF型铅酸蓄电池。
14
防止热失控的措施是，采取恒压限流的充电方式，防止电池的过充电，开关电源设置的均充电压值和浮充电压值不能高于厂家所规定的数值。另外在电池设计和制造中尽量减小电阻的内阻，如正负极间距要小，电池要紧装配等。 5、早期容量损失（Premature Capacity Loss）
VLRA电池的早期容量损失（PCL）是指电池初期进行容量循环时，每经过一次充放电循环，容量下降明显，严重时容量下降达５％以上。在实际使用时可以发现电池在使用较短时间（远远低于设计寿命），电池容量已下降至８０％额定容量一下，经解剖，电池内部板栅活性物质、隔板表面完好，这种现象就是早期容量损失。 最初分析认为，VLRA电池大多采用了铅钙合金，因此用无锑合金板栅做正极时，往往容易造成深充放电循环时容量过早衰减，这种现象最初被称为“无锑效应”后来在含锑合金板栅中的电池中同样观察到了PCL以后，就称为“早期容量损失”（PCL）.
最新的研究认为早期容量损失有三种模式，分为快速容量损失（PCL-1）,较慢的容量损失(PCL-2)和负极影响的一般容量损失(PCL-3)，如图11所示：
图11 早期容量损失的三种现象
PCL-1是指正极板栅／活性物质的界面影响，表现为电池在最初10-15次循环内，电池的容量急剧下降，它是由于正极板栅与活性物质界面非导电层的形成引起的，板栅／活性物质界面的这层不导电和低导电层产生了高的电阻，这层电阻层在充放电时发热，并使板栅附近的正极活性物质膨胀失去了活性，因而正极容量迅速下降，电池的充电接受能力很差。
15