鉅大LARGE | 點擊量：7208次 | 2019年04月27日
為什么不宜將電池組并聯(lián)使用，并聯(lián)使用哪些利弊呢？
長期以來，無論是國內(nèi)還是國外，也不論是通信系統(tǒng)還是UPS系統(tǒng)，人們都習慣于用兩組電池并聯(lián)起來與一臺UPS或一臺通信設備配套使用。不知道是因為習慣勢力還是因為別的什么原因，這種并聯(lián)使用的方式竟成了設計者們和使用者們的一條必須遵循的原則，但筆者認為，則大可不必，只要用戶能按照電池生產(chǎn)廠家的使用說明書對電池維護保養(yǎng)好，只用一組電池也就足夠了，不但足夠，而且這一組電池的使用效果（如：電池的穩(wěn)定性、可靠性、均衡性、尤其是電池的使用壽命等）會比用兩組電池并聯(lián)使用時的情況好得多。特別是對于閥控式密封鉛酸蓄電池來講尤其是這樣。那么，筆者為什么積極的主張（甚至是不贊成）不宜將電池組并聯(lián)使用，并聯(lián)使用哪些利弊呢？
首先我們來回顧一下并聯(lián)電路的特點。在并聯(lián)電路中，總電壓等于各分路電壓。也就是說，加在并聯(lián)的兩組電池中的每一組電池上的充電電壓與總充電電壓相等，即U總=U1=U2。又根據(jù)I=U/R的公式，經(jīng)過計算可以得知，I1≠I2（因為兩組電池的內(nèi)阻肯定是不會一樣的，即R1≠R2，在U1=U2情況下，肯定得出I1≠I2的結(jié)果）。這就是說，在同樣大小的充電電壓情況下，兩組并聯(lián)使用的電池組，其每一組所得到的充電電流是不一樣的，內(nèi)阻大的其充電電流小，內(nèi)阻小的其充電電流大。這樣，就有可能造成充電電流小的那組電池經(jīng)常處于充電不足的狀態(tài)，久而久之，這組電池可能因長期虧電而硫酸鹽化更加加大其內(nèi)阻，其內(nèi)阻越大，充電電流更小，由于造成了這樣一個惡性循環(huán)而導致這組電池的使用壽命大大縮短。而只用一組電池就不存在這種情況。就此一點，就足以說明電池組單組使用的效果遠遠好于并聯(lián)使用了。因此，筆者建議用戶在能夠用一組電池就可以滿足設備的需要情況下，絕對不要用兩組電池并聯(lián)使用，否則既會縮短電池的使用壽命，增加使用成本，又會降低電池的綜合性能，不應該做這種勞民傷財?shù)氖虑?。如果因為設備的功率大，用兩組電池并聯(lián)仍不能滿足設備功率需要的情況下，而采用2組以上，如3組、4組，甚至更多組的電池并聯(lián)使用，那就更無必要了，兩組電池并聯(lián)使用已經(jīng)帶來了諸多的不利，更多組電池的并聯(lián)使用就更復雜，更不利了。在這種情況下，一定要選用能夠滿足設備功率需要的大容量型號的電池就可以了，若12V系列電池中沒有大容量規(guī)格的，可以選用2V系列電池，2V系列電池中，各種大容量的都有，可以說你需要多大的就可以做成多大的，據(jù)筆者所知，目前國內(nèi)已有的2V系列電池最大的可以達到6000Ah。
當然，設計者和使用者從提高備用電源供電的可靠性這一點來考慮也是可以理解的，怕萬一交流電停電時，兩組電池中有一組不能供電時還可以有另外一組電池來保證，即使是干？？？點勞民傷財?shù)氖乱仓?。假若是從這一角度出發(fā)而考慮采用電池組并聯(lián)使用，筆者也只贊成最多用兩組電池并聯(lián)，若2組以上并聯(lián)那絕對是有害無益之舉。假若非采用2組電池并聯(lián)不可的情況下，請大家也應同時遵循以下原則：一是并聯(lián)使用的電池必須是同一個廠家生產(chǎn)的，且是同型號、同規(guī)格的電池；二是并聯(lián)使用的電池必須是新舊狀態(tài)一致的；三是同一批號同時出廠的；四是同時安裝同時使用。
鉛酸蓄電池是一個正極、液體傳質(zhì)受限的水電化學體系。這個體系在運行過程中會有氣體產(chǎn)生（析氫、析氧），造成水的損耗。因此需要進行添水補液的維護。
免維護（指不需加水補液）是人們最樸素的本能要求，在實現(xiàn)鉛酸電池免維護的進程里，已經(jīng)走過很漫長、很曲折的道路，其中不乏采用催化消氫、輔助電極等途徑。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
在中國，早在20世紀60年代就開始了消氫電池的研制[1]。當時對內(nèi)消氫和外消氫都進行過深入研究。內(nèi)消氫主要是將消氫化合物添加至電池電液中去，用最典型的內(nèi)消氫化合物是茴香醛。利用茴香醛、茴香醇、茴香酸三者在電池內(nèi)進行氧化一還原，希望茴香醛能周而復始地進行氧化還原，以達到消氫消氧的目的。但實際上由于添加量與可逆性變化等諸多問題，在消氫吸氧性能上不盡人意，終未能工業(yè)化。外消氫主要利用催化劑鈀（作成鈀珠）置于催化栓內(nèi)，安裝在電池蓋上。催化栓結(jié)構(gòu)復雜，催化劑（鈀珠）放在分子篩袋中。袋與催化劑一并置于多孔（剛玉質(zhì)）帽內(nèi)，多孔帽外部再套一個金屬罩、金屬罩有利水蒸汽擴散與水冷凝。加速水的回流至電池，不至于造成鈀表面被覆水膜（潮濕）而失效。這種結(jié)構(gòu)，后來正式投產(chǎn)，小批量投放在一個大型水電站使用。10a之后，調(diào)查產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)消氫栓工作尚滿意。
對于富液式電池用催化消氫，實現(xiàn)電池密封，關鍵是催化栓內(nèi)如何建立熱平衡。曾經(jīng)想將催化劑鈀珠（中有小孔）穿在一根小管（玻璃管）上，管內(nèi)放人熔化的萘，當催化劑反應（有H2有O2），管里萘（固體）熔化，當催化劑未反應時，管內(nèi)萘（液態(tài)）復變?yōu)楣虘B(tài)，放熱給鈀珠，利用管內(nèi)萘（固）→萘（液）的相變，使催化栓內(nèi)保持熱平衡。
這種設想，后因多種原因，未能投入真正設計制造，至今只是子虛烏有的催化裝置。催化消氫途徑很艱難，單一利用催化裝置使電池密封，只是在電池走向密封化道路上曾經(jīng)有過的一段曲折歷程。
20世紀70年代閥控密封電池問世，80年代中國成功地將其廣泛用于電力、郵電及UPS等領域，替換了傳統(tǒng)的富液式電池。這么多年來，閥控電池的名聲總是和報道的容易失效（容量早衰PCL）以及原因解釋不清的衰敗緊緊地聯(lián)系在一起。的確一個宣稱長壽命的閥控電池（15～20a）看來確是問題，大多數(shù)的情況只是一個短壽命（5～6a左右）設計。究其原因很多，其中主要是受電液與負極的制約。閥控電池內(nèi)部負極上會出現(xiàn)人們知之甚少的電化學不平衡現(xiàn)象；存在著極化與去極化（氧復合）的雙重作用。在閥控電池內(nèi)部有許多平衡，有電化學平衡或者氫平衡。這些平衡極其重要，它是閥控電池取得穩(wěn)定性與電池設計達到基本目的之關鍵所在。這種不平衡現(xiàn)象早已有人發(fā)現(xiàn)[2、3]。但信息卻未能很好地轉(zhuǎn)化到電池設計上來，而且大多數(shù)電池廠家沒有充分理解這一現(xiàn)象的重要性。本文作一嘗試，從電池內(nèi)部的平衡作一粗淺分析，目的是為廣大閥控電池廠家在設計催化裝置時提供理論依據(jù)與理論支持。
什么是氫平衡？簡單地回答就是一個特定電池設計的電化學特性[4]，對于閥控電池而言，具體的氫平衡是指兩個明顯的互相獨立的反應速率必須接近相等或者達到平衡，這兩個反應速率是指負極的自放電速率及正極的板柵腐蝕速率。
電池開路擱置時，負極上總在進行自放電反應，其速率可以通過反應析出的氫來測定。實際上自放電還與許多因素有關：比如溫度升高，雜質(zhì)含量較多，自放電就增大；鉛膏中所用的有機添加劑會降低自放電率。希望完全沒有自放電是不實際的，因為鉛酸電池中自溶反應總是存在的，不過反應進行是非常緩慢而已。
負極上還有一個傾向，就是以一定速率泄漏氫，要使氫平衡就必須泵入與泄漏速率相同的氫（離子形式和電子形式）。這樣看來，負極充電的完整概念應該是強迫氫離子和電子進入負極活物質(zhì)，換句話說是將荷電氫（離子形式和電子）注入負極活物質(zhì)。
荷電氫的來源一般是過充電和／或電解。荷電氫并非氫氣，而是離子形式與電子形式。
閥控電池充足電后，在陽極發(fā)生水分解，分為三個部分：
第一部分：擴散到大氣中去的氧（O2）第二部分：擴散到電池電液中去的氫離子（H+）第三部分：在電路上流動的電子對于富液式電池而言，氧（O2）從電池中逃逸出去，正是因為氧的逃逸，荷電氫（離子形式和電子）就自由自在地進入負極，結(jié)果在負極上結(jié)合成氫氣，同時使負極充電，這時負極只有極化，很少或沒有去極化。
對于閥控電池來說，情況就不一樣，氧不會逃離電池，而是氧、氫離子、電子一起在負極復合為水，這時的負極既有極化，還有去極化（氧復合）。這時的負極只謊稱是荷電氫源。
在閥控電池內(nèi)部當氧復合效率達100％時，從電液來的荷電氫（離子形式和電子）趨于枯竭，這時又靠什么來保持負極充電？回答這一問題不難，這是由于還存在另一個荷電氫源，這個荷電氫源就是陽極板柵的腐蝕。陽極板柵腐蝕會從水中吸取氧和釋放相應量的荷電氫（離子形式和電子），它遷移到負極，有助于對負極充電。
在這種成熟的閥控電池內(nèi)，負極真正是一個有用的荷電氫源。不過這一荷電氫源主要取決于陽極板柵的腐蝕速率。
外電路上的電子未表示出來，但很清楚氫離子流的形式總是與電子流性相反、量相等。從以上這些表述來看，平衡電池的概念是負極既不極化，也不放電，這是理想化的閥控電池。一個成熟的閥控電池內(nèi)部氣體反應效率100％，并不會影響電池的氫平衡，那是一種可逆電解的形式、只是正極充電（極化），負極是去極化。氧循環(huán)是密封的關鍵，但氧對負極的去極化（化學放電）會使負極析氫電位大大地變化，正極板柵腐蝕大大加速，電池失水嚴重，電液干析氫與正板柵腐蝕達到平衡，這就到了平衡電池的程度。
閥控電池有了催化裝置：負極局部反應產(chǎn)生的H2與正極板柵腐蝕析出的O2，在催化裝置內(nèi)化合成水回到電池。H2的直接催化變?yōu)樗?，可以大大減少水耗，而且從正極來的O2直接可以催化成水，不必經(jīng)由負極復合，這樣使負極的去極化作用減輕，也能使正極電位降下來，從而減少正板柵腐蝕與氧的析出。
有了催化裝置的閥控電池，在理論上是真正的長壽命設計，這是由于既有陰極氧復合的水循環(huán)、又有催化直接氫氧化合的水循環(huán)，從而水耗大大減少，電池很難發(fā)生干涸現(xiàn)象。若再配合使用特種耐腐蝕合金，應用負極低自放電率配方，真正長壽命的閥控電池就能實現(xiàn)。
催化裝置用來校正閥控電池內(nèi)部的不平衡，氫氧可以直接催化為水，還可偷獵從氧循環(huán)來的氧，因此未被復合的荷電氫（電子和離子形式）到達極化的負極。據(jù)測算大約5％左右來自氧循環(huán)的氧是通過催化劑這條途徑消耗，電池越好，來自氧循環(huán)的氧就少。
催化裝置可以移出某些超量的氧。修復電池。使之完全平衡，并能減少負極化學放電（氧復合）。閥控電池用的催化裝置比富液式電池的催化栓產(chǎn)生的熱量小得多。通常富液式電池一般50W／只，會損壞催化栓中的催化劑；閥控電池用催化裝置，發(fā)熱量僅幾分之一W／只，發(fā)熱不致?lián)p壞催化裝置。閥控電池內(nèi)空間比富液式電池要干燥，對催化裝置中的催化劑長效性有利。
閥控電池的催化裝置譽為平衡器，能使閥控電池有個平衡設計，能夠真正治療多病的閥控電池，實現(xiàn)長壽命設計。
一個長壽命、穩(wěn)定的、平衡的閥控電池如果以前未能實現(xiàn)，那么應用催化裝置就變得非常有吸引力。特別要求在高溫環(huán)境中實現(xiàn)閥控電池的長壽命，催化裝置的應用就顯得尤為重要。下一步是如何設計催化裝置適合閥控電池使用，由于篇幅，將在下篇對催化裝置的結(jié)構(gòu)設計再作介紹，就教于同行專家，以臻完善。
