蓄电池的充电

摘要：

蓄电池的充电,是从事通信电源维护工作者在日常工作一项重要工作,对电池充电工作做的如何,直接影响电池的使用寿命和供电安全。本文将蓄电池恒流充电和低压恒压及恒压限流充电比较，对GGF电池GFM电池采用低压恒压充电和恒压限流充电方法优点，可靠性及充电终了的判定进行介绍。

  

  关键词：  充电    低压恒压     恒压限流    产气电压    充电效率     充电终了

    通信电源设备中应用的蓄电池，使用较广泛有防酸式和阀控密闭式电池,防酸式电池应用主要有GGF型防酸隔爆电池。电信电源维护规程79条规定充电宜采用低压恒压充电;阀控密闭式电池现今应用较典型的为GFM电池,大多是VRLA电池采用了AGM技术,属于贫液电池,具有充电效率高,内阻小,气体复合率高等优点。规程80条规定采用恒压限流充电,“低压恒压”“恒压限流”都属于恒压充电,它们的充电电压都恒等于或略小于电池极板的产气电压,对VRLA电池为了防止大电流充电使内阻产生热量造成积累性增强发热损坏电池,所以对充电电流要限流。实践中GGF电池的充电为了不使开关电源整流模块满负荷工作和防止电池大电流充电而采取了限流充电，对GGF电池GFM电池为何采用低压恒压充电和恒压限流充电,下面我就从采用这两种充电方法优点，应用中人们存在的顾虑及充电终了判定浅谈一下我的看法和各界同仁共同探讨。

一  采用低压恒压和恒压限流充电优点

１能改蓄电池的使用维护条件，对于ＧＧＦ电池来说，采用低压恒压充电，在整个充电过程中电池酸雾溢出量明显减少，电压利用２．４V/只，稍高于产气电压，低压恒压充电整个过程产气量约比恒流充电产气量减少１５倍左右，显然低压恒压充电能显著改善维护工作条件，并大大减轻酸雾对各种设施的腐蚀和对空气环境的污染，对ＧFM电池来说充电电压低于析气电压，同样可减少充电过程中气体的析出量。

   2降低充电时电解液温升

无论是GGF型还是GFM型电池在充电时的电解液温度都有严格要求，由于电解液温度过高加快电解液对极板腐蚀和电解液的蒸发影响蓄电池的使用寿命，特别是GFM电池采用的是紧装配结构，散热性能差，又属于贫液电池，充电时电解液温度过高，不但加快电解液的蒸发造成电池失水，而且会使极板过热膨胀损坏极板和外壳变形，更重要的是产生热量积累性增强使电池热失控。将低压恒压和恒压限流充电和恒流充电电解液温升对比如表一：

表一

充电方法 充电开始温度℃ 充电中最高温度℃ 环境温度℃ 温升℃

恒流充电 26.5 38 25 12/15

2.25V/只恒压 27 30 25 3/5

2.30V/只恒压 26 29 25 3/4

2.35V/只恒压 30 32 25 2/7

在充电时GGF型电池电解液温度不的超过40℃,GFM型电池电解液温度不的超过35℃。从表一得出:恒流充电电解液温升一般为10——15℃,而低压恒压和恒压限流充电电解液温升仅为4——5℃。对GFM电池充电时进行限流也可有效控制电解液温升。

3提高充电时容量转换效率

在对电池进行充电过程中，整流设备充入电池的电能以三种方式被消耗：（1）将电能转化为化学能储存起来，（2）产生热量，（3）分解水产生气体。第一种实现充电目的，后两种无谓的消耗电能，而低压恒压和恒压限流充电能有效的抑制产生热量和析气的产生，显然，在整个充电过程中充入电池的电能被有效的转化为化学能被储存，因而提高充电时容量转换效率。容量转换效率公式如下：

                             放电容量

             容量转换效率=               X100%

                             充电容量

参考有关资料，在不同电压将电池充电至此100%容量时其容量转换效率如表二：

表二

充电电压 容量转换效率

2.25V/只 90—95%

2.30V/只 85—90%

2.35V/只 70—85%

恒流充电 55—65%

4有利于高科技电源设备的广泛应用

  随着科技的发展，高新技术在通信电源设备中应用，高频开关电源具有体积小、效率高、智能化等优点被广泛应用，随着交换设备的更新换代，对直流工作电压范围要求较宽，43V——57V，逆变设备生产技术的成熟，基础电源由多种类向单一的-48V基础电源发展，使对电池维护方法向自动化程序管理成为现实，例如华为高频开关电源具有对电池有自动周期定时维护均充、停电自动均充、均充自动转浮充等功能，这样对电池充电就不需要脱离供电系统下进行，一方面减化了对电池的维护，另一方面提高了充电操作时的可靠性。

二 可靠性分析

从事通信电源设备维护的同志对电池充电采用低压恒压。恒压限流充电方法时，顾虑最大有以下方面：（1）电池容量是否能充满，（2）对电池寿命有无影响，（3）充电时间。

1、电池是否能充满的问题：

从理论上讲，对电池进行充电，只要外加电压高于电池初始静置电压就会有电能流入电池，充电时一方面抑制电池自放电，另一方面使电池极板PbSO4还原成负极板Pb和正极板PbO2，极板的活性物质进行了氧化还原反应，随着充电的进行，充电效率的接受能力也随着递减近似呈指数规律，在充电初始，在充电电压未达到产气电压之前（2.35-2.40V）电池的充电效率和接受能力是很高的，容量转换效率达95%以上，在充电后期继续充入大量电能，只有少部分电能转换为化学能，其余的都被发热或电解水消耗。在实践中我们利用电池容量测试仪BCSU对电池采用低压恒压和恒压限流，充电其整个过程，不同电压和电流关系如图1所示：

由图示可知，低压恒压充电和恒压限流充电在充电后期，充电功率的变化，我们可看作充电电流变化基本上是电池可以接受的使电池有较高的转换效率，即使是不同容量的电池，相对应具有一定量的活物质，所以放电后，使电池恢复所需电能是一定的，所以低压恒压和恒压限流充电和恒流充电相比，充入电池的能量要少，原因是充入电能有效的将活性物质恢复，保证了电池容量被充满。在利用容量测试仪过程中，在放电时记录下放电安时总数和充电安时总数相比较，在充电后期基本达到或超出放电安时数，这样，我们就不必顾虑电池充电不足。这一实验有力证实了我们的理论。

2、对电池寿命的影响

充电方法对电池的使用寿命的影响，在短时间内是不可能作出结论，我们可以从影响电池寿命的因素分析，低压恒压和恒压限流有利于延长电池的使用寿命。

（1） 压恒压和恒压限流充电，电液温度不会很高，极板不容易变形弯曲，活性物质也不容易脱落，在低温下正极板腐蚀很慢。对GFM电池来说，极板不会因高温使极板膨胀变形外壳不易受热后高压下变形，减少电解液的蒸发，可避免热失控现象。有易于延长使用寿命。

（2） 产气量小，极板结构不受破坏，活性物质不因强烈产气而脱落，对GFM电池而言，恒压限流充电控制电流有利于提高电池内气体复合效率，充电电压及电流和气体复合效率关系如图2图3,由图可知，充电电压小于2.4V充电电流为0.05C10复合效率可达90%，当充电电流为大于0.05 C10复合效率开始下降,所以低压恒压限流使气体复合率提高，减小在充电时电池内部的压力，减少排气阀打开次数和频率，避免产气过多造成电池失水，这样，可以延长电池使用寿命。

        

（3） 避免电池过充和欠充，过充会使正极板腐蚀，欠充又会使负极板活性物质硫酸盐化，而低压恒压和恒压限流充电，只要正确掌握了充电终止判定标准就不会有过充和欠充的问题。对于GFM电池来说，厂家说明书规定只能用恒压限流法充电。对于GGF电池的充电来说，在实践中为了保护开关电源整流模块，一般在充电中，我们也采取了限流的措施。电流一般为0.1C10。为宜。

3 充电时间

充电不脱离系统进行充电时，时间要比恒流充电时两组交替脱离系统充电时间短,而且避免了充电时电池脱离供电系统带来的不安全因素。

三  电池充电终了的判断标志

正确判断电池充电终了是电池充电的关键所在，过充会使正极板腐蚀，欠充又会使负极板活性物质硫酸盐化和影响电池的可靠供电。参考有关资料和实际中应用，用低压恒压和恒压限流方法充电时电池容量充满时可通过以下标志判断。

1、 低压恒压充电时，充电电压是恒定不变的，而充电电流是随着活性物质恢复而逐渐递减的。在活性物质基本完成后，充电电流达到很小值。在这时充入电能=自放电+电池内阻发热+微量电解水耗能处于平衡状态，所以这时充电电流可以反映电池充电完成的状况。对于防酸式电池在25℃时，以不同的电压充电，电池充满时的充电电流应符合表三要求：

表三：

充电电压 充电电流值（mA/Ah）

2.25 <4

2.30 <7

2.35 <11

2.40 <20

对于GFM电池而言，其电池内阻发热、自放电和电解水耗能要小于GGF型电池，所以在不同电压下充电终止时充电电流均小于GGF电池，我们以GGF电池作参考。

（1） 电电流值应符合上表值

（2） 电电流达到上述值以后，观察3个小时基本不再变化，即认为电池已充满。

需要考虑的因素有：

（1） 充电终期电流随温度变化较大，电池受温度变化每升高8-10℃电流增加一倍，每降低8-10℃电流减半。

（2） 充电终了电电流还与电池使用年限有关，上表为中期寿命数值，新电池要小于表中的一半，而终期电池要大于表中的二倍。

2、 充电时间

时间与电池的放电深度有关，充电电压及开始充电时的电流大小有关，一般开关整流器的充电限流值设定为0.1C10。如表四

表四

 充电    充电     时间  电压      (小时) 伏电池放电容量%额定容量 2.25 2.30 2.35

100 20 18 15

75 18 16 13

50 15 12 10

25 10 7 6

12.5 9 7 6

3、 充入容量一般应低于放电容量的1.2倍，由于在不同电压下充电，充电容量的转换效率不同，可以以下表五参考。

表五

充电电压（V） 充入容量/放出容量

2.25 1.05-1.1

2.30 1.1-1.15

2.35 1.16-1.2

（1） 充电后的电流单体电压最高与最低相差5mv。

以上一般电流、时间和容量为准。

4、GGF电池电解液比重在充电终了稳定在1.200——1.215之间。

如果有电池容量测试仪监测放电和充电的全过程就会使我们的判断方法更为简便和准确全面，充入电池的总容量不的大于放电容量的1.2倍。

四  结束语

对蓄电池充电是我们维护工作的重要内容之一，蓄电池作为后备电源重要性是不言而喻的，要确保停电时对用电设备提供所需电力。只有正确的对蓄电池充电才能有利于节约电能，延长电池的使用寿命，保障安全供电。以上是我对蓄电池充电方法的一点粗浅的看法，如果能得到专家和同行的点评，使我在这方面能提高认识是我最大的目的。