Comprendre et prévenir la défaillance de la batterie d'acide du plomb

Les batteries au plomb-acide (VRLA) régulées par la valve sont l'épine dorsale de systèmes d'alimentation sans interruption (UPS), fournissant une puissance de sauvegarde critique en cas d'urgence. Cependant, la compréhension des facteurs conduisant à une défaillance prématurée de la batterie d'acide du plomb est essentielle pour maintenir l'intégrité de ces systèmes d'alimentation de secours. Cet article plonge dans les différents éléments qui ont un impact sur la longévité des batteries VRLA, soulignant l'importance des soins, l'utilisation et l'entretien appropriés pour prolonger leur durée de vie.

Facteurs principaux affectant la durée de vie de la batterie

• Durée de vie

• Température

• Surcharge

• Sous-chargement

• Runage thermique

• Déshydratation

• Contamination

• Catalyseurs

Life de service:

Tel que défini par l'IEEE 1881, la durée de vie de la batterie se réfère à la durée d'un fonctionnement efficace dans des conditions spécifiques, généralement mesurées par le temps ou le nombre de cycles jusqu'à ce que la capacité de la batterie tombe à un certain pourcentage de sa capacité nominale initiale.

Dans les systèmes UPS (alimentation sans interruption), les batteries sont généralement maintenues dans un état de charge flottante pour la majorité de leur durée de vie. Dans ce contexte, un «cycle» fait référence au processus où la batterie est utilisée (déchargée) puis restaurée à la charge complète. Le nombre de cycles de décharge et de recharge d'une batterie au plomb peut subir est fini. Chaque cycle diminue légèrement la durée de vie globale de la batterie. Par conséquent, la compréhension des demandes de cyclisme probables en fonction de la fiabilité du réseau électrique local est cruciale pendant le processus de sélection des batteries, car elle influence considérablement le risque de défaillance de la batterie.

Température:

La température affecte considérablement la durée et la durée d'une batterie. Lors de l'exploration de l'impact de la température de la défaillance des batteries d'acide de plomb, la compréhension de la différence entre la température ambiante (la température de l'air environnant) et la température interne (la température de l'électrolyte) est essentielle. Bien que l'air ou la température ambiante environnante puisse affecter la température interne, le changement ne se produit pas aussi rapidement. Par exemple, la température ambiante peut changer beaucoup pendant la journée, mais la température interne ne peut voir que des changements mineurs.

Les fabricants de batteries recommandent souvent une température de fonctionnement optimale, généralement environ 25 ° C. Il convient de noter que les chiffres se réfèrent généralement à la température interne. La relation entre la température et la durée de vie de la batterie est souvent quantifiée en 'demi-vie ': pour chaque augmentation de 10 ° C au-dessus du 25 ° C optimal, l'espérance de durée de vie de la batterie se divise. Le risque le plus important avec des températures élevées est la déshydratation, où l'électrolyte de la batterie s'évapore. D'un autre côté, les températures plus fraîches peuvent prolonger la durée de vie de la batterie mais réduire sa disponibilité énergétique immédiate.

Surcharge:

La surcharge fait référence au processus d'application de trop de charge à une batterie, entraînant des dommages potentiels. Ce problème pourrait provenir d'erreurs humaines, comme des paramètres de chargeur incorrects, ou d'un chargeur défectueux. Dans les systèmes UPS, la tension de charge change en fonction de la phase de charge. En règle générale, une batterie se chargera initialement à une tension plus élevée (connue sous le nom de «charge en vrac»), puis se maintiendra à une tension inférieure (appelée «charge de flotteur»). Une charge excessive peut réduire considérablement la durée de vie d'une batterie et, dans les cas graves, provoquer un runnway thermique. Il est crucial que la surveillance des systèmes identifie et alerte les utilisateurs de tout cas de surcharge.

Sous-charge:

Le sous-chargement se produit lorsqu'une batterie reçoit moins de tension que nécessaire sur une période prolongée, ne faisant pas maintenir le niveau de charge nécessaire. Sous-chargement constamment une batterie entraîne une diminution de la capacité et une durée de vie de la batterie plus courte. La surcharge et la sous-charge sont des facteurs critiques de la défaillance de la batterie. Il doit être soigneusement géré pour assurer un approvisionnement en tension correct pour maintenir la santé et la longévité de la batterie.

Runage thermique:

L'évolution thermique représente une forme sévère de défaillance dans les batteries d'acide du plomb. Lorsqu'il y a trop de courant de charge en raison d'un paramètre de charge interne court ou incorrect, la chaleur augmente la résistance, qui à son tour génère plus de chaleur, en gamme. Jusqu'à ce que la chaleur générée dans une batterie dépasse sa capacité à se refroidir, le running thermique se produit, provoquant la sécheresse, la batterie de la batterie ou la fonte.

Pour lutter contre cela, plusieurs stratégies existent pour détecter et empêcher la fuite thermique à son début. Une méthode largement utilisée est la charge compensée à la température. À mesure que la température augmente, la tension de charge est automatiquement réduite, et finalement, la charge s'arrête si nécessaire. Cette approche repose sur des capteurs de température placés sur les cellules de la batterie pour surveiller les niveaux de chaleur. Alors que certains systèmes UPS et chargeurs externes offrent cette fonctionnalité, souvent, les capteurs de température cruciaux sont facultatifs.

Déshydratation:

Les batteries ventilées et VRLA sont sensibles à la perte d'eau. Cette déshydratation peut entraîner une diminution de la capacité et une réduction de la durée de vie de la batterie, soulignant la nécessité de contrôles de maintenance réguliers. Les batteries ventilées perdent continuellement de l'eau par évaporation. Ils sont conçus avec des indicateurs visibles pour vérifier les niveaux d'électrolyte et remplir facilement l'eau en cas de besoin.

Les batteries au plomb-acide (VRLA) régulées par la valve contiennent beaucoup moins d'électrolyte par rapport aux types ventilés, et leur boîtier n'est généralement pas transparent, ce qui rend l'inspection interne difficile. Idéalement, dans les batteries VRLA, les gaz produits à partir de l'évaporation (hydrogène et oxygène) devraient recombiner dans l'eau dans l'unité. Pourtant, dans des conditions de chaleur ou de pression excessive, la soupape de sécurité de la VRLA pourrait expulser le gaz. Bien qu'une libération peu fréquente soit normale et généralement inoffensive, l'expulsion continue du gaz est problématique. La perte de gaz entraîne une déshydratation irréversible de la batterie, contribuant à pourquoi les batteries VRLA ont généralement une durée de vie environ la moitié de celle des batteries inondées traditionnelles (VLA).

Contamination:

Les impuretés dans l'électrolyte de batterie peuvent avoir un impact grave sur les performances. Les contrôles et l'entretien réguliers sont essentiels, en particulier pour les batteries plus anciennes ou mal entretenues, pour éviter les problèmes liés à la contamination. Dans les batteries d'acide de plomb régulées par soupape (VRLA), la contamination de l'électrolyte est un événement peu fréquente, résultant souvent de défauts de fabrication. Cependant, les problèmes de contamination sont plus répandus dans les batteries à l'acide de plomb ventilé (VLA), en particulier lorsque l'eau est ajoutée périodiquement à l'électrolyte. L'utilisation de l'eau impure, comme l'eau du robinet au lieu de l'eau distillée, peut entraîner une contamination. Une telle contamination peut contribuer de manière significative à la défaillance de la batterie à l'acide à plomb et doit être évité avec diligence pour garantir les performances de la batterie.

Catalyseurs :

Dans les batteries VRLA, les catalyseurs peuvent améliorer considérablement la recombinaison de l'hydrogène et de l'oxygène, réduisant les effets du séchage et prolonge ainsi sa durée de vie. Dans certains cas, les catalyseurs peuvent être installés après l'achat comme accessoire supplémentaire et peuvent même aider à revitaliser une batterie plus ancienne. Cependant, il est important de procéder à la prudence; Toutes les modifications de champ comportent des risques tels que l'erreur humaine potentielle ou la contamination. Ces modifications ne devraient être entrepris que par des techniciens ayant une formation en usine spécifique pour éviter de ne pas entrer dans la batterie.

Conclusion

La défaillance prématurée des batteries au plomb peut être largement atténuée par une compréhension, une surveillance et une maintenance appropriées. En reconnaissant les signes de problèmes potentiels tels que la surcharge, le sous-chargement et le runage thermique, la durée de vie des batteries VRLA peut être considérablement prolongée. Pour ceux qui recherchent de plus amples informations et conseils, DFUN Tech fournit des informations complètes et des solutions pour maintenir la santé et l'efficacité des batteries au plomb. Comprendre l'équilibre complexe des facteurs physiques et chimiques qui ont un impact sur les performances de la batterie est crucial pour quiconque s'appuie sur ces systèmes de sauvegarde de puissance critiques.