[发明专利]节能环保高温型阀控式密封铅酸蓄电池

说明书

技术领域

本发明涉及阀控式密封铅酸蓄电池。

背景技术

相对其它化学电源及传统铅酸电池，阀控式密封铅酸蓄电池VRLA电池具有 安全、成本低、免维护、无酸雾外泄等优点，作为后备电源目前广泛应用于通信 基站。

随着中国电信业移动通信业务近年来的飞速发展，三大电信运营商的移动通 信基站总数已经超过100万个；据统计，每个基站的平均年耗电量约为1.5万 度；其中空调耗电约占单位基站耗电总量的45％；全年基站空调耗电超过70亿 度，相当于43亿公斤二氧化碳排放量。目前在能源日益紧张的局势下，为了响 应国家号召和市场发展，实现节能减排的效果，降低空调能耗显得尤为必要。基 站机房内设备主要包括主设备和配套设备两类，主设备通常为BTS无线设备等； 配套设备有传输、空调、电源、蓄电池等。基站BTS无线设备、传输设备、电源 设备，40℃情况下均能正常工作；普通阀控式密封铅酸蓄电池对温度要求最高， 标称使用温度为25℃，蓄电池在25℃的环境下可获得较长寿命，长期运行若温 度升高10℃，使用寿命约降低一半。因此在机房温度25℃的基础上，提升10℃～ 15℃对基站内影响对最大的为蓄电池系统。提高蓄电池的使用温度，发展高温电 池可以减少空调的使用和能耗，对降低基站耗能显得意义重大。对于通信基站而 言，温度每调高一度，就可以节约用电6％～8％，节约电费至少1.1亿人民币， 温度提高10℃计算，整个机房的电耗将降低60％～80％。如果把基站空调设定温 度由现在的25℃提高到35℃，而电池的浮充寿命与25℃相比没有降低，不但可 节约一笔非常可观的电费，而且符合国家节能减排产业政策，但普通的VRLA电 池的寿命不允许这样做，只有高温电池才能满足这种需求。

阀控式密封铅酸蓄电池的内部结构由引出极柱、汇流排、正极板、负极板、 AGM隔板(硫酸电解液吸附在AGM隔板内)、电池槽及安全阀组成。

每个电池有一个极群，包括数片正极板、数片负极板和数片隔板组成，极群 有正负两个引出端，分别焊接到一块铅板上形成汇流排，正、负汇流排上各有对 应正、负引出极柱，用以与外电路相连接。引出极柱与电池盖之间用两层密封胶 进行密封和标识。电池盖的上面有一个小孔用来安装安全阀，以保证电池的安全 性。极群通过极群压缩板压缩好后装入电池槽中，再进行胶封使得电池槽与电池 盖密封，密封后再通过一系列特殊的工艺处理便形成了高温电池。

VRLA电池已经解决了富液电池带来的问题，使电池尽可能密封。正极板产 生的氧与负极板产生的氢复合，以水的形式再回到电池内部，通过安全阀周期性 的开闭，使得氢气析出最少。VRLA电池这种设计的优点是免维护，无需添加水， 给用户提供更大的体积比能量。由于VRLA电池电解液体积小于富液电池，并大 部份吸收在极板与隔板里，即使发生壳体破损，电解液外漏也很少。富液电池因 可加水维护即使有水损失也不是特别重要，但VRLA电池在整个使用寿命内是不 允许加水维护的。因此对VRLA电池而言，失水意味着容量损失。

VRLA电池在浮充充电过程中，电池内部反应如下：

正极：发生氧化反应，氧气通过隔板扩散负极

H₂O→(1/2)O₂+2H⁺+2e

负极：发生还原反应

Pb+(1/2)O₂→PbO+H₂SO₄→PbSO₄+H2O

PbSO₄+2H⁺+2e→Pb+H₂SO₄

正极产生的氧气通过隔板孔隙扩散到负极，使负极发生还原反应，从而达到 VRLA电池不失水的目的。VRLA电池氧复合带来以下几点因素将缩短电池的寿命：

1、负极氧复合，需要逆向的充电电流，这降低了负极电压，使负极更容易 发生充电不足和硫酸盐化。当负极氧复合过高时，会导致负极充电严重不足，严 重影响电池的寿命。

2、在恒压浮充过程中，负极板极化的降低，使得正极处于更高的浮充电压， 这样：a)浮充电流增大，b)有用功率损失增大c)正极板腐蚀变形增大。

3、当复合达到100％时，负极的极化是最小的并且稳定，因组内电池短路引 起其它正常电池电压的增大，都会引起正极电压的增加，这更容易引发热失控。