淺析非凡蓄電池熱失控現象

     非凡蓄電池（以下簡(jiǎn)稱(chēng)閥控電池）因其成熟的技術(shù)，高性?xún)r(jià)比和維護簡(jiǎn)單等特性，被廣泛應用于通信、電力系統當中。但導致閥控電池失效的原因有很多，其中熱失控就是典型現象，熱失控的直接導致后果就是是電池內部電解液干涸，電池內阻異常，電池殼體變形膨脹，甚至破裂，散發(fā)出大量酸性氣體。

　　閥控電池的結構決定了熱失控現象的產(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(xué)反應溫度上升有很好的緩沖作用，且反應時(shí)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熱失控，而閥控電池封閉的結構與相對較少的電解液決定這種結構易發(fā)生熱失控，由于溫度與電流的平衡關(guān)系脆弱，表現在過(guò)充電時(shí)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(shí)，一般充電設備先進(jìn)行均充，設定不超過(guò)0.1C的均充電流，即12V150AH的電池，均充電流不超過(guò)15A（0.1C*150AH），隨著(zhù)電池端電壓不斷上升，充電電流則不斷下降，當端電壓滿(mǎn)足（一般2.25~2.27V/只）轉入恒壓充電，充電電流降至某一個(gè)設定的很小值后（依各廠(chǎng)家不同，設定值略有不同）轉入浮充狀態(tài)，上述就是三段式充電的過(guò)程。

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

　　2.電池充放電反應的方程式：

　　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：

　　2Pb+O2=2PbO；

　　PbO+H2SO4=PbSO4+H2O

　　上述兩個(gè)反應均是放熱反應。而浮充電流對溫度十分敏感，溫度的上升會(huì )導致浮充電流增大，若充電設備沒(méi)有溫度補償功能，不能及時(shí)調整浮充電壓（當溫度上升時(shí)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的進(jìn)行，則浮充電流和溫度相互影響逐步升高，直至出現熱失控。

　　曾處理過(guò)一場(chǎng)熱失控事故，事故地點(diǎn)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(jìn)場(chǎng)時(shí)曾做過(guò)檢測，不存在質(zhì)量問(wèn)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(guò)充引起，非電池問(wèn)題。

　　原因如下：

　　對于此次事故，客戶(hù)曾有疑問(wèn)，懷疑電池膨脹的原因是由于電池排氣閥未能及時(shí)打開(kāi)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，若出現內部壓力過(guò)高，肯定會(huì )首先打開(kāi)排氣閥減少壓力。實(shí)際電池膨脹是因為熱變形造成，在熱失控情況下，內部溫度過(guò)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(méi)有放電的情況下，突然由浮充轉均充并充電12個(gè)小時(shí)，導致電池內部溫度突升，殼體變形。

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

　　3.UPS間沒(méi)有監控設備和負責人員，長(cháng)期處于無(wú)人看管的狀態(tài)。

　　　　二、預防措施

　　1.建議使用帶有溫度補償的充電設備，增加電池監控設備為上策，以對每一塊電池實(shí)時(shí)測量性能。

　　2.UPS間室內環(huán)境應通風(fēng)，溫度維持在20~25°C，配備機房專(zhuān)用空調，以適應長(cháng)時(shí)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，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，在一定程度上可預防熱失控的出現，保障設備的安全，保障客戶(hù)的利益。