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酸性蓄電池室的防火防爆

變配電所中，酸性蓄電池組由蓄電池串聯(lián)而成，以作為變電所的直流電源。蓄電池的主要危險性在于它在充電或放電過程中會析出相當能量的氫氣，同時產(chǎn)生一定的熱量。氫氣和空氣混合能形成爆炸氣混合物，且其爆炸的上、下限范圍較大，因此蓄電池室具有較大的火災(zāi)、
變配電所中，酸性蓄電池組由蓄電池串聯(lián)而成，以作為變電所的直流電源。蓄電池的主要危險性在于它在充電或放電過程中會析出相當能量的氫氣，同時產(chǎn)生一定的熱量。氫氣和空氣混合能形成爆炸氣混合物，且其爆炸的上、下限范圍較大，因此蓄電池室具有較大的火災(zāi)、爆炸危險。
1．氫氣的爆炸極限范圍較大，氫氣與空氣混合的爆炸下限為4%，上限為80%。氫氣的化學(xué)活性較大，當它與氯氣混合后，遇熱或日光照射能爆炸；如與氟混合則立即爆炸。其點火能量很小，只有0.019mJ，極微小的明火，如腈綸、的確良等衣服因摩擦而產(chǎn)生的靜電火花，就能引起爆炸，另外猛烈的撞擊也會引起爆炸。
2．氫氣在空氣中燃燒時溫度可達2000℃以上。氫氣與空氣相結(jié)合的最高火焰?zhèn)鞑ニ俣葹?.67m/s，較其它氣體均高。當氫與90%濃度的氧相結(jié)合，則燃燒速度可高達8.5m/s。
3．氫的比重輕，其分子運動與擴散速度快，且不大輕易被人發(fā)覺。氫氣易在設(shè)備、容器和建筑物內(nèi)部積聚，因而增加了爆炸和燃燒的危險性。
二、蓄電池的防火防爆措施
1．新、改、擴建蓄電池室要嚴格貫徹“三同時”原則，即其防火防爆措施及安全設(shè)施，必須與主體工程同時設(shè)計、同時施工、同時投進生產(chǎn)使用。
2．蓄電池組應(yīng)安裝在不燃材料建筑的專用房間內(nèi)，耐火等級為1-2級，屋頂必須設(shè)有敞開的氣孔，如用氣窗代替透風(fēng)口時，窗口上部應(yīng)與室內(nèi)天花板平齊，并采用敞開的柵欄窗格，以防止氫氣在屋頂部積聚。室內(nèi)應(yīng)多設(shè)門窗，以利于透風(fēng)和防爆，廠房泄壓面積與廠房容積的比值不小于0.2m2/m3，蓄電池室的進口最好有套間或門斗，避免一般房間與蓄電池室直接毗連，外套間及蓄電池室的門都應(yīng)向外開啟。蓄電池室的門窗、墻壁、地面、頂棚應(yīng)采用耐酸材料或涂以耐酸油漆。蓄電池室四周30米內(nèi)不準明火作業(yè)。
3．如自然透風(fēng)不能滿足透風(fēng)要求時，可采用機械透風(fēng)設(shè)施。透風(fēng)系統(tǒng)獨立設(shè)置，不得與煙道或其他透風(fēng)系統(tǒng)相連，并應(yīng)符合防火防爆要求，管道應(yīng)由非燃材料制成。
4．不答應(yīng)在室內(nèi)安裝開關(guān)、熔斷器、插座等可能產(chǎn)生火花的電器，電氣線路應(yīng)加耐酸的套管保護，穿墻的導(dǎo)線應(yīng)在穿墻處安裝瓷管，并應(yīng)用耐酸材料將管口四周封堵。蓄電池的匯流排和母線相互連接處，必須采用母線，與蓄電池電池連接處還必須鍍錫防護，以免硫酸腐蝕，造成接觸電阻過大而產(chǎn)生火花。
6．蓄電池室的取熱，最好使用熱風(fēng)設(shè)備，并設(shè)在充電室以外，將熱風(fēng)用專門管道輸送室內(nèi)。如在室內(nèi)使用水熱或蒸汽采熱時，只答應(yīng)安裝無接縫的或者焊接的且無汽水門的熱氣設(shè)備，不想法蘭式接頭或閥門，以防漏氣、漏水。
三、安全操縱要求

1．操縱蓄電池的職員必須嚴格執(zhí)行《蓄電池運用規(guī)程》和《安全技術(shù)操縱規(guī)程》。

2．充電時不宜采用過大電流，以免發(fā)熱過高，并必須將蓄電池組的全部加液口蓋擰下，使產(chǎn)生的氫氣可自由逸出。測定充電是否完畢，必須采用電解液化重計。室內(nèi)使用的扳手等工具，應(yīng)在手柄上包上盡緣層，以防不慎碰撞產(chǎn)生火花。

3．嚴禁在室內(nèi)使用火爐或電爐取熱。

4．充電室內(nèi)需要進行焊接動火時，必須事先向有關(guān)安全、消防部分辦理動火申請手續(xù)，動火前應(yīng)停止充電，并經(jīng)透風(fēng)兩小時以后，經(jīng)取樣化驗和用測爆儀測定，符合安全要求時方能動火。在焊接時必須連續(xù)透風(fēng)，焊接地點與其他蓄電池應(yīng)用石棉板隔離起來。

5．硫酸與一些有機物接觸時會發(fā)熱，可能引起燃燒。因此，蓄電池室應(yīng)保持清潔，嚴禁在室內(nèi)儲存草、刨花、棉紗等可燃物品。
硫酸的貯量只限于當時工作所需的數(shù)目，配制電解液應(yīng)在調(diào)酸室進行。

．廢酸液必須經(jīng)中和處理，符合“三廢”排放標準后，方準排放。

7．在操縱過程中，設(shè)置的防火防爆等設(shè)施，必須正確使用。

UPS電源管理電路設(shè)計的散熱問題
     高溫或內(nèi)部功耗產(chǎn)生的過多熱量可能改變電子元件的特性并導(dǎo)致其關(guān)機、在指定工作范圍外工作，甚或出現(xiàn)故障。電源管理器件(及其相關(guān)電路)經(jīng)常會遇到這些問題，因為輸入與負載之間的任何功耗都會導(dǎo)致器件發(fā)熱，所以必須將熱量從這些器件中驅(qū)散出來，使其進入PCB、附近的元器件或周圍的空氣。即使在傳統(tǒng)高效的開關(guān)電源中，當設(shè)計PCB和選擇外部元器件時，也都必須考慮散熱問題。
設(shè)計電源管理電路時，在考察散熱問題之前對熱傳遞進行基本了解是很有幫助的。首先，熱量是一種能量，會由于兩個系統(tǒng)之間存在溫差而進行傳輸。熱傳遞 通過三種方式進行：傳導(dǎo)、對流和輻射。當高溫器件接觸到低溫器件時，會發(fā)生傳導(dǎo)。高振幅的高溫原子與低溫材料的原子碰撞，從而增加低溫材料的動能。這種動 能的增加導(dǎo)致高溫材料的溫度上升和低溫材料的溫度下降。
在對流中，熱傳遞發(fā)生在器件周圍的空氣中。在自然對流中，物體加熱周圍的空氣，空氣受熱時膨脹形成真空，導(dǎo)致冷空氣取代熱空氣。因此形成循環(huán)氣流， 不斷將器件的熱量傳輸給周圍的空氣。另一種形式是強制對流，例如風(fēng)扇主動吹冷空氣，從而加速取代暖空氣。當物體將電磁波(熱輻射）發(fā)送至周圍環(huán)境時就會產(chǎn) 生輻射。輻射熱量無需介質(zhì)傳遞(熱量可以通過真空輻射）。在PCB中，熱傳遞的主要方法是傳導(dǎo)，其次是對流。  

閥控式鉛酸蓄電池研究發(fā)展方向
    短短幾年時間，鉛酸蓄電池在太陽能燈具中得到了廣泛應(yīng)用。鑒于VRLA鉛酸蓄電池在自然環(huán)境下全天候工作而面臨的耐候性較差（-20℃~40℃）的問題，成功地開發(fā)出自主知識產(chǎn)權(quán)的耐候性較好（-40℃~60℃）的膠體，富液免維護鉛酸蓄電池?，F(xiàn)就有關(guān)富液鉛酸蓄電池研發(fā)方向簡述如下：
★ 關(guān)于免維護鉛酸蓄電池（不是VRLA蓄電池）
    免維護鉛酸蓄電池殼蓋在結(jié)構(gòu)上采用迷宮式氣室，特殊設(shè)計的氟塑料橡膠多孔透氣閥，同時采用了富液設(shè)計方案，比VRLA鉛酸蓄電池多加了20%的酸液，采用多孔低阻PE隔板，極群組周圍及槽體之間充滿了酸液，有很大的熱容量和好的散熱性，絕對不會產(chǎn)生熱量積累和熱失控。受溫度影響比VRLA蓄電池為小，從而排除了鉛酸蓄電池干涸失效模式。
★ 關(guān)于膠體鉛酸蓄電池
    膠體鉛酸蓄電池采用了富液設(shè)計方案，比VRLA鉛酸蓄電池多加
了20%的酸液，極群組周圍及槽體之間充滿凝膠電解質(zhì)，有較大的熱容量和好的散熱性。
    以上兩種蓄電池受溫度影響較小，能克服以上三種早期容量損失，并具備以下優(yōu)勢：
（一）采用特殊的非液非膠電解質(zhì)，提高裝配壓力（正極板表面的壓力），裝配壓力25―60Kp，抑制正極板活性物質(zhì)的軟化脫落。設(shè)計合理的控制閥，增加氧氣復(fù)合，減少失水，顯著提高電池壽命。
（二）采用特殊的板柵結(jié)構(gòu)（正負板柵質(zhì)量比1：0.75）、工藝手段及材料配方，有機和無機添加劑。形成微孔結(jié)構(gòu)的板柵，增大了電極與電解質(zhì)的反應(yīng)界面，降低接觸電阻，減小了電極的極化，大幅度提高電極的活性物質(zhì)利用率、提高了充電效率，增大電池放電和輸出功率，有效的成倍延長電池壽命，全面提高電池性能。
（三）正極板柵采用Pb-Ca-Sn-Al-Sb-Zn-Cd其中的組合多元合金，負極板柵采用鉛鈣錫鋁高氫過電位材料板柵和涂膏成型的電極板，容量大、壽命長。鉛錫多元合金集流排，內(nèi)阻小，耐腐蝕，可經(jīng)受長期浮充使用，分析純極電解質(zhì)，自放電小。
（四）采用新技術(shù)、改進板柵材配方，提高抗蠕變及抗腐蝕性能，適當提高Pb-Ca合金中的Sn、Ag含量，可以提高抗蠕變性能。
（五）采用低阻多孔PE隔板，極板設(shè)計要給電池殼中留出富液空間，酸液不外溢、不污染環(huán)境、不腐蝕設(shè)備機件，可以順利進行氣體陰極吸收。提高極群組的壓力，緊裝配，可以延長蓄電池壽命。
（六）電池殼蓋采用迷宮式特殊設(shè)計的透氣閥，和特殊的添加劑，減少了水份的散失。
（七）采用適當?shù)奶砑觿?，有利于保持負極的正常充電狀態(tài)，避免負極硫化并減小負極自放電。所以在保持負極正常充電狀態(tài)的同時，也降低了正極極化電位，從而降低了正極板柵的腐蝕速度，利于延長壽命。
    結(jié)論：通過對VISION三瑞蓄電池、三瑞膠體鉛酸蓄電池、VISION富液免維護鉛酸蓄電池耐候性分析和現(xiàn)場試驗，太陽能發(fā)電系統(tǒng)配套使用的鉛酸蓄電池除了耐高低溫影響外，還要適用西部干旱沙漠地區(qū)。因此，膠體鉛酸蓄電池、富液免維護鉛酸蓄電池是最佳選擇。

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近年來，太陽電池的光伏發(fā)電技術(shù)得到了世界各國的高度重視。從歐美的太陽能光伏“屋頂計劃”到我國的西部光伏發(fā)電項目。太陽能光伏發(fā)電已經(jīng)顯示了其強勁的發(fā)展勢頭。隨著光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展和低成本光伏組件的產(chǎn)業(yè)化，太陽能燈具、光伏電站和光伏戶用電源，均要求蓄電池供應(yīng)商能夠提供全天候運行的蓄電池，而目前光伏系統(tǒng)多采用閥控式密封鉛酸蓄電池（以下簡稱鉛酸蓄電池縮寫為VRLAB）膠體鉛酸蓄電池和免維護鉛酸蓄電池（不是VRLA蓄電池）作為儲能電源。耐候性是指蓄電池適應(yīng)自然環(huán)境的特性。本文主要討論自然環(huán)境下溫度對蓄電池壽命、容量的影響及解決方法，以及儲能鉛酸蓄電池研究發(fā)展方向。上述三種產(chǎn)品在東莞沈松電源公司已批量生產(chǎn)，太陽能公司做儲能蓄電池已配套應(yīng)用，現(xiàn)場試驗效果很好。
一、溫度對VISION三瑞蓄電池壽命的影響
VRLA鉛酸蓄電池受溫度影響較大，按阿里紐斯原理，在大于40℃，溫度升高10度，壽命降低一倍，壽命終止的主要原因是：（一）硫酸電解液干涸；（二）熱失控；（三）內(nèi)部短路等。
（一）硫酸電解液干涸：
硫酸電解液作為參加化學(xué)反應(yīng)的電解質(zhì)，在鉛酸蓄電池中是容量的主要控制因素之一。酸液干涸將造成電池容量降低，甚至失效。造成電池干涸失效這一因素是鉛酸電池所特有的。酸液干涸的原因：（1）氣體再化合的效率偏低，析氫析氧、水蒸發(fā)；（2）從電池殼體內(nèi)部向外滲水；（3）控制閥設(shè)計不當；（4）充電設(shè)備與電池電壓不匹配，電池電壓過高、發(fā)熱、失水、干涸而失效。
VISION三瑞蓄電池受到上述（1）（2）（3）（4）四種因素的影響，其中（2）（3）（4）三種因素引起的失水速度隨環(huán)境溫度的上升而加快，從而加速了鉛酸蓄電池以干涸方式失效。酸液干涸是影響VRLA鉛酸蓄電池壽命的致命因素，VRLA蓄電池不適于在35℃以上高溫條件下使用。
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（二）熱失控：
VISION三瑞蓄電池在充放電過程中一般都產(chǎn)生熱量。充電時正極產(chǎn)生的氧到達負極，與負極的絨面鉛反應(yīng)時會產(chǎn)生大量的熱，如不及時導(dǎo)走就會使蓄電池溫度升高。蓄電池若在高溫環(huán)境下工作，其內(nèi)部積累的熱量就難以散發(fā)出去，就可能導(dǎo)致VISION三瑞蓄電池產(chǎn)生過熱、水損失加劇，內(nèi)阻增大，更加發(fā)熱，產(chǎn)生惡性循環(huán)，逐步發(fā)展為熱失控，最終導(dǎo)致蓄電池失效。
VISION三瑞鉛酸蓄電池由于采用了貧液式緊裝配設(shè)計，隔板中保持著10%的孔隙酸液不能進入，因
而電池內(nèi)部的導(dǎo)熱性極差，熱容量極小。VRLA鉛酸蓄電池之所以在高溫環(huán)境下易發(fā)生熱失控，是由于安全閥排出的氣體量太少，難以帶走電池內(nèi)部積累的熱量。熱失控的巨熱將使蓄電池殼體發(fā)生嚴重變形、脹裂、蓄電池徹底失效。
（三）內(nèi)部短路：由于隔膜物質(zhì)的降解老化穿孔，活性物質(zhì)的脫落膨脹使兩極連接，或充電過程中生成枝晶穿透隔膜等引起內(nèi)部短路。深放電之后的蓄電池，其吸附式隔板易出現(xiàn)鉛絨或彌散型沉淀，或形成枝晶，導(dǎo)致正負極板微短路。
由于VRLA鉛酸蓄電池的負極冗余設(shè)計，充電的初、中期充電效率比正極板充電效率高，所以在正極板析氧之前，負極已生成足夠的絨面鉛，用于使氧進行再化合。在制作蓄電池過程中，以負極活性物質(zhì)的量作為控制因素，可以減緩電池性能的惡化。
除此而外，目前在鉛酸蓄電池中還普遍采用添加劑，用以改善蓄電池性能，如添加鋅、鎘、鋰、鈷、銅、鎂、等金屬鹽或氧化物。這些添加劑均為強電解質(zhì)，在放電過程中其離子向負極遷移。這些金屬離子起化合配位作用，降低形成硫酸鉛的概率，既是形成了硫酸鉛，也比較松軟，易于軟化或還原。在電池的使用中，應(yīng)盡量保持溫度恒定，避免溫度的大起大落，減少枝晶析出產(chǎn)生的機會。
綜上所述，高溫對蓄電池失水干涸、熱失控、正極板柵腐蝕和變形等都起到加速作用，低溫會引起負極鈍化失效，溫度波動會加速鉛酸蓄電池內(nèi)部短路等等。這些都將影響電池壽命。
二、溫度對鉛酸蓄電池容量的影響
（一）第一類早期容量損失，縮寫為PCL-Ⅰ。
鉛酸蓄電池容量突然損失的主要原因是阻擋層。由于Pb-Ca-Sn-Al合金再生缺陷和半導(dǎo)體效應(yīng)，正極活性物質(zhì)與板柵間形成了單項導(dǎo)電的阻擋層，導(dǎo)電層組成成分較為復(fù)雜并具有半導(dǎo)體特性的晶體，對溫度極為敏感，通過對腐蝕層的研究，改進了電池的合金和鉛膏添加劑等半導(dǎo)體摻雜制造工藝，其原理是半導(dǎo)體晶體對純度極為敏感這一原理，一個ppm的摻雜能增加103的電導(dǎo)率，通過合理的摻雜工藝，這種失效模式基本上解決。
（二）第二類早期容量損失，縮寫為PCL-Ⅱ
鉛酸蓄電池容量緩慢損失的主要原因是不是通常所見的板柵腐蝕硫酸鹽化或活性物質(zhì)軟化脫落等，而是由于多孔活性物質(zhì)膨脹引起顆粒之間互相隔絕，受溫度影響很大，由PbO2→PbSO4 軟化過程中膨脹收縮，引起的正極活性物松軟和絡(luò)合結(jié)構(gòu)的不可逆損壞，逐漸軟化脫落。造成正極板以較低的速度損失容量。
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（三）第三類早期容量損失，縮寫為PCL-Ⅲ
鉛酸蓄電池?zé)o法充電的主要原因是由于負極添加劑活性降低或損失，而使充電困難，充電接受能力差，再充電不足，從而導(dǎo)致負極板底部1/3處硫酸鹽化而造成的。
在常溫10h--20h率放電時電池容量受限于正極，在低溫（-15℃以下）和高倍率（1h率以上）放電時電池容量受限于負極，低溫大電流放電或受高溫影響負極極易發(fā)生鈍
化，其原因是放電過程中有大量的離子要在很短時間內(nèi)進入酸液，而形成晶核需要一些時間，這樣在電極表面的呈現(xiàn)過大的飽和度，與正常放電電流密度相比就能夠形成數(shù)量多而尺寸小的晶核，使得電極表面變成孔隙小的致密層，阻礙放電反應(yīng)的繼續(xù)進行，類似于部分放電量消耗于這種硫酸鉛鹽層上。
高溫促使負極添加劑的分解或溶解在電解液中而早期損失，使負極絨面鉛鈍化。在低溫狀態(tài)，溶解度明顯降低，即使放電電流與低溫低濃度時相同、放電時產(chǎn)生的速度不變，但相對于低平衡溶解度來說提高了飽和度。在低溫狀態(tài)，還導(dǎo)致酸液的粘度增加，導(dǎo)致酸擴散速度下降，增大蓄電池的內(nèi)阻，高速傳質(zhì)性能變壞。
鈍化層厚度與硫酸鉛的結(jié)晶尺寸、孔隙率和孔徑結(jié)構(gòu)有關(guān)，即與硫酸鉛的溶解度以及鉛電極表面溶液飽和度有關(guān)。在低溫及電流密度、硫酸濃度高時，使負極表面溶液飽和度過高，鈍化層隨之變厚。所以很易造成蓄電池因放電困難而失效。負極板的鈍化表現(xiàn)為既充不進電 也放不出電 。
溫度對上述(一)(二)(三)諸因素影響的機理及程度涉及到電化學(xué)熱力學(xué)、電化學(xué)動力學(xué)、半導(dǎo)體物理學(xué)、金屬物理學(xué)等方面的理論，仍在進一步研究之中。但高溫確實會使蓄電池中的添加劑氧化失效，引起活性物質(zhì)脫落，負極鈍化使蓄電池早期的容量衰減速度加快。這種早期容量衰減，將導(dǎo)致鉛酸蓄電池壽命縮短，可靠性變差。
（四）正極板腐蝕
根據(jù)化學(xué)熱力學(xué)原理，環(huán)境溫度過高，鉛酸蓄電池放電深度越大，電解液密度越高，板柵腐蝕越劇烈；儲存時間愈長，腐蝕層越厚。伴隨著板柵腐蝕而產(chǎn)生板柵變形拉伸，其結(jié)果使板柵抗張強度變小?；钚晕镔|(zhì)脫落，當腐蝕產(chǎn)物變得很厚或板柵變得相當薄時，板柵電阻增大，使電池容量下降，直至蓄電池失效。
如前所述，由于蓄電池是一個電化學(xué)容器，對環(huán)境溫度變化極為敏感，環(huán)境溫度既影響蓄電池的壽命也影響蓄電池的容量，這兩者是密不可分的。

昊能蓄電池機房專用

昊能HOTIANENG蓄電池產(chǎn)品特征

1. 容量范圍（C20）：3.5Ah—250Ah（25℃）

2. 電壓等級：12V

3. 自放電?。骸?%/月（25℃）

4. 良好的高率放電性能

5. 設(shè)計壽命長：20Ah以下為5年、20Ah以上為10年（25℃）

6. 密封反應(yīng)效率：≥98%

7. 工作溫度范圍寬：-15℃～45℃