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淺析非凡蓄電池熱失控現(xiàn)象

     非凡蓄電池（以下簡稱閥控電池）因其成熟的技術(shù)，高性價比和維護簡單等特性，被廣泛應(yīng)用于通信、電力系統(tǒng)當中。但導(dǎo)致閥控電池失效的原因有很多，其中熱失控就是典型現(xiàn)象，熱失控的直接導(dǎo)致后果就是是電池內(nèi)部電解液干涸，電池內(nèi)阻異常，電池殼體變形膨脹，甚至破裂，散發(fā)出大量酸性氣體。

　　閥控電池的結(jié)構(gòu)決定了熱失控現(xiàn)象的產(chǎn)生，閥控電池與排氣式富液電池相比較，富液電池的電解液容量較多且有良好的排氣散熱功能，大量的電解液對化學反應(yīng)溫度上升有很好的緩沖作用，且反應(yīng)時蒸發(fā)的氣體帶走了大部分熱量，即便采用不同的充電方式，都不易在富液電池使用中出現(xiàn)熱失控，而閥控電池封閉的結(jié)構(gòu)與相對較少的電解液決定這種結(jié)構(gòu)易發(fā)生熱失控，由于溫度與電流的平衡關(guān)系脆弱，表現(xiàn)在過充電時電解水產(chǎn)生的熱量不能很好的釋放，溫度和電流形成正反饋，相互推升直至失控。

　　一、閥控電池熱失控的原因

　　1.產(chǎn)生熱量的原因：閥控電池在放電后回充時，一般充電設(shè)備先進行均充，設(shè)定不超過0.1C的均充電流，即12V150AH的電池，均充電流不超過15A（0.1C*150AH），隨著電池端電壓不斷上升，充電電流則不斷下降，當端電壓滿足（一般2.25~2.27V/只）轉(zhuǎn)入恒壓充電，充電電流降至某一個設(shè)定的很小值后（依各廠家不同，設(shè)定值略有不同）轉(zhuǎn)入浮充狀態(tài)，上述就是三段式充電的過程。

　　前期由于電池放電，特別是放電量較大時，在后期充電過程中電能基本補充損失的化學能，沒有過多的電能轉(zhuǎn)化為熱能，而電池即將充滿時，電能將大部分轉(zhuǎn)化為熱能，引起電池內(nèi)部溫度升高，所以在充電后期或是浮充狀態(tài)，保證小電流充電，避免大量電能轉(zhuǎn)化為熱能是非常重要。

　　2.電池充放電反應(yīng)的方程式：

　　Pb（負極）＋PbO2（正極）＋2H2SO4＝2PbSO4＋2H2O

　　其中由正極產(chǎn)生的氧氣與負極反應(yīng)：

　　2Pb+O2=2PbO；

　　PbO+H2SO4=PbSO4+H2O

　　上述兩個反應(yīng)均是放熱反應(yīng)。而浮充電流對溫度十分敏感，溫度的上升會導(dǎo)致浮充電流增大，若充電設(shè)備沒有溫度補償功能，不能及時調(diào)整浮充電壓（當溫度上升時適當降低浮充電壓，且保證浮充電流不變），浮充電流增加又加速放熱反應(yīng)的進行，則浮充電流和溫度相互影響逐步升高，直至出現(xiàn)熱失控。

　　曾處理過一場熱失控事故，事故地點在某大廈地下3層，兩臺UPS各掛20支電池，兩臺UPS電源和電池品牌均對應(yīng)一致且在相同環(huán)境中，一組共20塊電池全部膨脹報廢，另一組20支電池完好，電池為名牌產(chǎn)品同一批次，進場時曾做過檢測，不存在質(zhì)量問題。后經(jīng)分析，造成熱失控的直接原因是UPS電源充電部分故障，是由于過充引起，非電池問題。

　　原因如下：

　　對于此次事故，客戶曾有疑問，懷疑電池膨脹的原因是由于電池排氣閥未能及時打開所致。膨脹變形原因分為熱變形和受力變形，電池殼體承受壓力變形的能力遠大于排氣閥，若出現(xiàn)內(nèi)部壓力過高，肯定會首先打開排氣閥減少壓力。實際電池膨脹是因為熱變形造成，在熱失控情況下，內(nèi)部溫度過高造成殼體高溫變形。

　　1.從UPS電源歷史記錄中可查，該UPS電源在電池沒有放電的情況下，突然由浮充轉(zhuǎn)均充并充電12個小時，導(dǎo)致電池內(nèi)部溫度突升，殼體變形。

　　2.地下室精密空調(diào)之前由于室外機過臟，高壓鎖定停機，缺少了降溫設(shè)備導(dǎo)致加速了熱失控的發(fā)生。

　　3.UPS間沒有監(jiān)控設(shè)備和負責人員，長期處于無人看管的狀態(tài)。

　　　　二、預(yù)防措施

　　1.建議使用帶有溫度補償?shù)某潆娫O(shè)備，增加電池監(jiān)控設(shè)備為上策，以對每一塊電池實時測量性能。

　　2.UPS間室內(nèi)環(huán)境應(yīng)通風，溫度維持在20~25°C，配備機房專用空調(diào)，以適應(yīng)長時間不間斷的恒溫需求。

　　3.免維護電池只是維護量相對降低，并非不需維護與保養(yǎng)，在使用中也是需要有人維護。

　　綜合上述，非凡蓄電池熱失控是在外因的誘導(dǎo)下逐步發(fā)生的，因此在使用中對可能造成熱失控的因素要稍加注意，在一定程度上可預(yù)防熱失控的出現(xiàn)，保障設(shè)備的安全，保障客戶的利益。