蓄電池作為一種方便適用的直流電源廣泛用于發(fā)電廠，工礦企業(yè)變配電所和各類機(jī)動(dòng)車。由于在鉛酸蓄電池的裝配過程中涉及到鉛中毒、易燃、易爆等危險(xiǎn)特性，因而確保鉛酸蓄電池的生產(chǎn)十分重要。目前，鉛酸蓄電池已被列入《危險(xiǎn)化學(xué)品名錄》，我國也一直重視鉛酸蓄電池的生產(chǎn)，加強(qiáng)了對蓄電池生產(chǎn)裝配的防范措施，制定了《鉛作業(yè)生生規(guī)程》等規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。
廢電池污染及其處理已經(jīng)成為目前社會(huì)最為關(guān)注的環(huán)保焦點(diǎn)之一。國家環(huán)?？偩挚萍紭?biāo)準(zhǔn)司有關(guān)人士認(rèn)為，隨著我國電池的種類、生產(chǎn)量和使用量的不斷擴(kuò)大，廢舊電池的數(shù)量和種類也在不斷增加。廢舊電池含有汞、鉛、鎘、鎳等重金屬及酸、堿等電解質(zhì)溶液，對人體及生態(tài)環(huán)境有不同程度的危害。據(jù)了解，其中對人體健康和生態(tài)環(huán)境危害較大、列入危險(xiǎn)廢物控制名錄的廢電池主要有：含汞電池，主要是電池；鉛酸蓄電池；含鎘電池，主要是鎳鎘電池。有關(guān)資料顯示，一節(jié)一號(hào)電池爛在地里，能使1平方米的土壤失去利用價(jià)值；一粒紐扣電池可使600噸水受到污染，相當(dāng)于一個(gè)人一生的飲水量。在對自然環(huán)境威脅的幾種物質(zhì)中，電池里就包含了汞、鉛、鎘等多種，若將廢舊電池混入生活垃圾一起填埋，或者隨手丟棄，滲出的汞及重金屬物質(zhì)就會(huì)滲透于土壤、污染地下水，進(jìn)而進(jìn)入魚類、農(nóng)作物中，破壞人類的生存環(huán)境，間接威脅到人類的健康。
人體一旦吸收這些重金屬以后，會(huì)出現(xiàn)哪些病癥呢？據(jù)有關(guān)專家介紹，汞是一種毒性很強(qiáng)的重金屬，對人體的破壞力很大。目前我國生產(chǎn)的含汞堿性干電池的汞含量達(dá)1％－5％，中性干電池的汞含量為0．025％，我國電池生產(chǎn)消耗的汞每年就達(dá)幾十噸之多。鎘在人體內(nèi)極易引起慢性中毒，主要病癥是肺氣腫、骨質(zhì)軟化、貧血，很可能使人體癱瘓。而鉛進(jìn)入人體后最難排泄，它干擾腎功能。
專家們認(rèn)為，由于電池污染具有周期長、隱蔽性大等特點(diǎn)，其潛在危害相當(dāng)嚴(yán)重，處理不當(dāng)還會(huì)造成二次污染。據(jù)楊毅夫博士介紹，我國沿海某省的一些農(nóng)民在回收鉛酸蓄電池中的鉛時(shí)，因?yàn)榛厥仗幚聿划?dāng)，把含有鉛和硫酸的廢液倒掉，不僅造成了鉛中毒，而且使當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物無法生長。如何及時(shí)地回收和處理廢電池，已日益突出地?cái)[在人們面前。
一、 鉛酸蓄電池裝配過程中的主要危害因素分析
鉛酸蓄電池裝配過程中可能產(chǎn)生的危險(xiǎn)、危害主要是中毒、火災(zāi)、爆炸，以及高溫灼燙、機(jī)械傷害、腐蝕傷害等。限于篇幅，僅對中毒、火災(zāi)和爆炸3種因素進(jìn)行分析。
稱片、包片區(qū)，存在著大量的鉛塵，屬于鉛的重污染區(qū)，易發(fā)生慢性鉛中毒。鉛中毒對人體的危害主要集中在消化系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)，在蓄電池廠工作的操作工患職業(yè)性慢性鉛中毒的比例高達(dá)25%～30%。更為嚴(yán)重的是，鉛中毒不僅局限在蓄電池廠里的成年操作工鉛中毒反應(yīng)，甚至周邊許多兒童也出現(xiàn)了鉛中毒的反應(yīng)。2004年6月，某縣曾經(jīng)發(fā)生數(shù)百名鉛中毒事件。
引起這些中毒事故的原因主要有廠區(qū)內(nèi)缺乏必要的排風(fēng)環(huán)保設(shè)備，有的廠家雖然有，但是工作期間不開啟，形同虛設(shè)，工人缺少必要的勞保用品以及工人的自我保護(hù)意識(shí)不強(qiáng)等。稱片、包片是引起鉛中毒的重點(diǎn)部位，必須有完善的防護(hù)措施和排風(fēng)系統(tǒng)。
根據(jù)工藝要求，焊接區(qū)使用的乙炔、液化石油氣火災(zāi)危險(xiǎn)為甲類，氧氣火災(zāi)危險(xiǎn)為乙類。乙炔在空氣中的爆炸極限為2.1%～80.0%(υ/υ)，引燃溫度在305℃左右；液化石油在空氣中的爆炸極限為2.25%～9.65%(υ/υ)，引燃熳度在426～537℃左右。因此，生產(chǎn)過程中危險(xiǎn)因素是火災(zāi)和爆炸，如果在焊接極群和極柱過程中操作不當(dāng)，劇烈碰撞或離明火過近，溫度太高等都可能引起火災(zāi)、爆炸。
根據(jù)鉛酸蓄電池工作原理，鉛酸蓄電正極活性物質(zhì)是二氧化鉛，負(fù)極活性物質(zhì)是海綿鉛，電解液是稀硫酸溶液，當(dāng)充電到70%～80%電量時(shí)，正極開始產(chǎn)生氧氣，當(dāng)充電基本完成約90%時(shí)，負(fù)極開始產(chǎn)生氫氣。氫氣是易燃易爆的甲類物質(zhì)，在空氣中的爆炸極限為4.1%～74.1%，引燃溫度在450℃左右，因此充電室內(nèi)氫氣濃度極易達(dá)到爆炸極限，一遇火源就會(huì)生產(chǎn)燃爆。例如，1991年7月3日，某電站鉛酸蓄電池室發(fā)生燃爆事故，造成1名巡檢工死亡，充電設(shè)備和蓄電池嚴(yán)重?fù)p壞。事故主要原因是該蓄電池通風(fēng)設(shè)備失效，造成室內(nèi)氫氣聚積，而巡檢工嚴(yán)重違章在巡檢時(shí)抽煙，明火引起燃爆。
二、預(yù)防措施與建議
通過上述分析可知，蓄電池裝配過程中存在的主要危害因素為中毒、火災(zāi)、爆炸等。為確保生產(chǎn)建議采取以下措施：
1．廠址選擇與周圍居民及公共設(shè)施保持必要的防護(hù)距離，同時(shí)必須滿足《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，《鉛作業(yè)衛(wèi)生規(guī)程》，《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》和《使用有毒物品作業(yè)場所勞動(dòng)保護(hù)條例》的要求。
2．在作業(yè)前盡可能先將操作環(huán)境濕潤，防止鉛塵飛揚(yáng)；作業(yè)時(shí)工人除穿戴相應(yīng)的工作服、防塵口罩外，必須使用能保證新鮮空氣供給的通風(fēng)設(shè)施；操作臺(tái)上清出的鉛粉塵，必須放置在專用容器內(nèi)，不得與其他垃圾等堆放在一起；作業(yè)后，工人必須洗澡，并將工作服和防塵口罩在廠內(nèi)集中洗滌；同時(shí)作業(yè)場所所應(yīng)禁止吸煙，飲食等；班中喝水前必須洗手，洗臉及漱口，嚴(yán)禁穿工作服進(jìn)食堂，出廠。
此外，為防止雜質(zhì)侵入和水分蒸發(fā)，采用了僅有極樁外露的全封閉式外殼。
為防止蓄電池?fù)p壞和爆炸，在密封式殼體上設(shè)有排氣孔和閥。閥中裝有催化劑，可使氫氣與氧氣合成為水蒸氣，冷卻后再返回電解液內(nèi)。
為有效防止外來火花造成危害，在其內(nèi)部還裝有火花捕捉器。
免維護(hù)蓄電池的工作原理與普通鉛蓄電池相同。放電時(shí)，正極板上的二氧化鉛和負(fù)極板上的海綿狀鉛與電解液內(nèi)的硫酸反應(yīng)生成硫酸鉛和水，硫酸鉛分別沉積在正、負(fù)極板上，而水則留在電解液內(nèi)；充電時(shí)，正、負(fù)極板上的硫酸鉛又分別還原成二氫化鉛和海綿狀鉛。
普通鉛蓄電池，在充電接近終了時(shí)，其充電電流除了用來使正、負(fù)極板的硫酸鉛還原成二氧化鉛和海綿狀鉛外，還有一部分電流被用在水的分解上，致使蓄電池內(nèi)產(chǎn)生根多氣泡。特別是充電終了時(shí)產(chǎn)生和外逸的氣泡就更多，從而造成電解液內(nèi)水分大量散失。
免維護(hù)蓄電池，由于其負(fù)極板上的硫酸鉛含量比正極板上多，因此，充足電時(shí)正極板的硫酸鉛全部轉(zhuǎn)變成了二氧化鉛，而負(fù)極板上仍有一部分硫酸鉛殘留。這樣，過充電時(shí)，充電電流只在正極板上用來產(chǎn)生氧氣，而在負(fù)極板上則被用于使多余的硫酸鉛轉(zhuǎn)變成海綿狀鉛。同時(shí)，在正極板上所產(chǎn)生的氧氣也不會(huì)外逸，而是迅速與負(fù)極板上的活性物質(zhì)(海綿狀鉛)發(fā)生反應(yīng)生成二氧化鉛，再與電解液中的硫酸反應(yīng)變成硫酸鉛和水。
由此可見，免維護(hù)蓄電池在過充電時(shí)，其負(fù)極板上的硫酸鉛永遠(yuǎn)不會(huì)消失，即負(fù)極板上不會(huì)產(chǎn)生氫氣。即從理論上講，免維護(hù)蓄電池即使在過充電時(shí)，其電解液中的水也不會(huì)散失。
3．車間內(nèi)的氣體鋼瓶不得隨意堆放或不同氣體鋼瓶混放。雖然乙炔、液化石油氣及氧氣用最較少，但氣體鋼瓶仍需單獨(dú)存放。存放處應(yīng)在生產(chǎn)車間外墻處用磚墻和預(yù)制板砌兩間作為石油液化氣和氧氣的中間倉庫，選用下端帶百頁窗的門，兩側(cè)墻留通風(fēng)口，并安裝鋼絲網(wǎng)，保持良好的通風(fēng)。門開在車間外面，并在醒目位置貼上禁止明火和吸煙的標(biāo)志。根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的規(guī)定，該存放處只能作為車間中間庫房，且乙炔的存放數(shù)量不應(yīng)超過25m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)，。液化石油氣的存放數(shù)量不應(yīng)超過50m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)。氧氣和乙炔的保管和使用要設(shè)專人負(fù)責(zé)，嚴(yán)禁超壓使用和人為加熱氣瓶，嚴(yán)禁用帶油污的手套開啟氧氣瓶閥門；操作人員作業(yè)前必須先檢查軟管與焊接的連接處是否牢固，軟管是否有打結(jié)處。
4．充電區(qū)應(yīng)保持良好的通風(fēng)，必要時(shí)應(yīng)增加防爆型通風(fēng)設(shè)備，同時(shí)設(shè)置可燃?xì)怏w濃度檢漏報(bào)警裝置，并達(dá)到《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)要求。充電區(qū)不準(zhǔn)使用不防爆的電器設(shè)備(如開關(guān)、插座、熔斷及燈具等)，嚴(yán)禁在充電區(qū)吸煙，用明火照明或取暖；不準(zhǔn)在室內(nèi)動(dòng)火作業(yè)。室內(nèi)各電氣線路應(yīng)穿管敷設(shè)，電氣連接處應(yīng)接觸良好、牢靠，不得松動(dòng)，避免產(chǎn)生火花放電。不冷穿化纖服裝進(jìn)入充電區(qū)，以免摩擦產(chǎn)生放電。
三、影響UPS電池壽命及容量的幾個(gè)因素
正常情況下的電池壽命是以電池充放電次數(shù)量來決定。并不以使用時(shí)間來計(jì)量。過充、小電流長時(shí)間放電、電池長時(shí)間處于充電不足狀態(tài)均可訊速導(dǎo)致電池失效。隨著電池充放次數(shù)量的增加電池逐漸老化，低于標(biāo)稱容量的80%時(shí)即認(rèn)為電池壽命終止。目前金麗溫高速公路電池的主要失效原因有以下幾個(gè)方面：
1、溫度對閥控鉛酸蓄電池壽命的影響
閥控電池對溫度頗為敏感，環(huán)境溫度的變化對電池的運(yùn)行壽命、放電容量、浮充電壓都有影響。持續(xù)過高的環(huán)境溫度，會(huì)造成浮充電流加大，內(nèi)部熱量增加，失水過快，最終導(dǎo)致熱失控，電池?fù)p壞；過低的溫度則會(huì)降低電池容量。
溫度與電池壽命的影響，由于閥控蓄電池本身散熱條件比較差，熱量積累的增加引起惡性循環(huán)易造成熱失控。當(dāng)環(huán)境溫度超過25度時(shí)，溫度每升高10度，使用壽命減少一半，所以當(dāng)環(huán)境溫度在非25度時(shí)，溫度升高一度，浮充電壓應(yīng)降3MV/每只，防止過充。反之溫度降低時(shí)低于25度時(shí)，每低一度浮充電壓應(yīng)增3MV/每只，防止出現(xiàn)虧電現(xiàn)象。
譬如，電池在35度下長期運(yùn)行，如在25度下電池設(shè)計(jì)壽命為8年(電池普遍設(shè)計(jì))，實(shí)際壽命則只有5年，若長期在15度下運(yùn)行，電池壽命則有20年。不難看出，金麗溫高速高路麗青段電池過早失效不得不說溫度才是電池的。因?yàn)橐喳惽喽味?，配電房基本無空調(diào)配置。夏天溫度均在40度以上。
2、大電池和小電流放電對電池的影響
相同放電深度下，小電流放電損害大的原因。相同放電深度下，電流越小，過飽和度降低，生成的晶核越少。同時(shí)硫酸鉛的結(jié)晶沉淀速度就越慢。生成的晶核少，放出相同的容量，生成的硫酸鉛量是相同的。則生成的硫酸鉛晶體的顆粒就大一些，同時(shí)，結(jié)晶沉淀速度越慢，生成的晶體就越完善，從而更難以充電。同時(shí)，這些顆粒同樣會(huì)造成極板的微孔的堵塞。這樣充電后很難還原成海綿狀純鉛，從而影響到電池的容量。而電池大電流放電比小電流放電損害大的原因。因?yàn)榇箅娏鞣烹?，在固液交界處形成的硫酸鉛的過飽和度大，從而形成的較多的硫酸鉛晶體沉淀，一方面，堵塞極板微孔，一方面也堵塞隔板微孔。更容易生成枝晶。還使許多微晶在當(dāng)時(shí)或充電時(shí)脫落。從而對電池造成傷害。還有，同時(shí)也由于硫酸的擴(kuò)散速度慢，只能到達(dá)淺層而使更多的阿爾法二氧化鉛放電轉(zhuǎn)化。從而使極板易與軟化。大電池放電容量不能全部放出，如獲使用1小時(shí)放電率放出的容量僅為額定容量的55%，而半小時(shí)放電率則為35%。小電流放電則可以放出更多的容量，使用價(jià)20小時(shí)放電率則可以放出額定容量的110%。
3、落后電池對容量的影響
計(jì)算蓄電池容量是以某只電池達(dá)到終止電壓為止的容量，若是UPS蓄電池組中出現(xiàn)落后電池則會(huì)影響整組電池的容量。以-48V系統(tǒng)為例，系統(tǒng)放電終止電壓為1.8V/只，(即43.2V)以10小時(shí)放電率放電的話從48至43.2用時(shí)10小時(shí)，一旦出現(xiàn)落后電池則系統(tǒng)電壓48-2V=46V系統(tǒng)46V到43.2V放電時(shí)間將大大下降。因些這些落后電池就應(yīng)該及時(shí)剔除，根據(jù)電信部門經(jīng)驗(yàn)規(guī)定，當(dāng)電池組中電池個(gè)數(shù)少于3只時(shí)單個(gè)更換，落后電池大于3時(shí)則整體更換。落后電池的發(fā)現(xiàn)就須我們在日常維護(hù)中通過容量測試或日常維護(hù)中的端電壓測量中發(fā)現(xiàn)。但目前金麗溫高速此項(xiàng)工作基本為空白。
額定容量：在規(guī)定的工作條件下，蓄電池能放出的電量稱為額定容量。VRLA蓄電池的額定容量規(guī)定工作條件為：在10小時(shí)放電率電流放電，電池溫度為25度，放電終了電壓為1.80V(12V電池為6×1.80=10.8V)。實(shí)際容量：在特點(diǎn)的放電電流，電解液溫度和放電終了電壓等條件下，蓄電池實(shí)際放出的電量稱為實(shí)際容量。影響實(shí)際放出容量的主要因素有：放電電流、放電溫度和電解液溫度。
四、關(guān)注免維護(hù)蓄電池
所謂免維護(hù)蓄電池，是指在規(guī)定的使用條件下，使用期間不需要進(jìn)行維護(hù)的蓄電池。對于車用鉛蓄電池來講，也就是使用期間不需經(jīng)常添加蒸餾水的蓄電池。
1.免維護(hù)蓄電池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
為了提高鉛蓄電池的使用壽命，隨著其使性能，免維護(hù)蓄電池的正極板柵架一般采用鉛鈣合金或低銻合金制作，而負(fù)極柵架均用鉛鈣合金制作。為了減小極板短路和活性物質(zhì)脫落，其隔板大多采用超細(xì)玻璃纖維棉制作，或?qū)⑵湔龢O板裝在袋式隔板內(nèi)。為了防止氧氣、氫氣垂直上溢，減小水分損失和活性物質(zhì)脫落，極板組多采用緊湊結(jié)構(gòu)。為了縮短聯(lián)接條的長度，減小內(nèi)阻，提高蓄電池的起動(dòng)性能，各單格極板組之間采用內(nèi)連式接法，露在密封式殼體外面的只有正、負(fù)極樁。為了更有效地避免水分損失，在殼體上部設(shè)有收集水蒸氣和硫酸蒸氣的集氣室，待其冷卻后變成液體重新流回電解液內(nèi)。為了便于檢查電解液密度，了解存電情況，在其內(nèi)部設(shè)有的溫度補(bǔ)償式密度計(jì)。密度計(jì)的指示器用不同的顏色指示蓄電池的存電情況和電解液液面高低。電解液密度正常時(shí)，指示器顯示綠色，表示蓄電池存電充足；指示器顯示黑色，表示電解液密度低于標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充充電；指示器顯示黃色，表示電解液液面過低，需添加蒸餾水。
2.免維護(hù)蓄電池的性能特點(diǎn)
如上所述，免維護(hù)蓄電池與普通鉛蓄電池的區(qū)別是極板材料不同。由于采用鉛鈣合金制作柵架，消除了鉛銻合金柵架的一些弱點(diǎn)(如水分蒸發(fā)、過量充電、熱破壞和自行放電)，因此，不僅使其使用性能得到改善，而且還延長了其使用壽命和儲(chǔ)存壽命。
免維護(hù)蓄電池失水量少，一般僅為普通鉛蓄電池的1／10左右，使用中一般不需添加蒸餾水。這一方面是由于鉛鈣合金的析氫過電位比鉛銻合金高，充電時(shí)析氫量少，從而水分逸出量大大降低；另一方面是由于免維護(hù)蓄電池設(shè)有集氣室，可使收集到的水蒸氣冷卻后重新返回電解液內(nèi)，避免了水分散失。因此，使用中免維護(hù)蓄電池不需要添加蒸餾水。
普通鉛蓄電池的柵架，一般用鉛銻合金制作，且含銻量較高。充電時(shí)，正極柵架上的銻被逐漸溶解到電解液中，并不斷地在負(fù)極板表面上沉積，與負(fù)極板上的活性物質(zhì)形成微電池，使其自行放電量增大。免維護(hù)蓄電池的柵架采用的是鉛鈣合金，其特點(diǎn)是晶粒較細(xì)，耐腐蝕，不易形成微電池，自行放電量小。
普通鉛蓄電池，其內(nèi)部經(jīng)常有硫酸氣體逸出，并聚集在蓄電池的頂蓋部位。這些硫酸氣體在金屬接頭處凝結(jié)，形成短路通道，產(chǎn)生短路電流，并對極樁和連接件造成腐蝕。嚴(yán)重時(shí)，甚至影響到蓄電池功率輸出。由于維護(hù)蓄電池設(shè)有集氣室和新型的通氣裝置，不僅可避免水分散失，而且可有效地防止酸氣外逸，從而大大降臨了酸氣對極樁連接件的腐蝕。
免維護(hù)蓄電池的起動(dòng)電流比普通鉛蓄電池大，起動(dòng)性能好。這一方面是由于鉛鈣合金的導(dǎo)電性能比鉛銻合金好，蓄電池內(nèi)阻小，輸出電流大；另一方面是由于免維護(hù)蓄電池采用內(nèi)連式連接，縮短了連線長度，功率損失小，放電電壓高。
由于免維護(hù)蓄電池采用鉛鈣合金制作柵架，既增加了機(jī)械強(qiáng)度又提高了耐充性，再加上采用袋裝式隔板結(jié)構(gòu)，可有效防止活性物質(zhì)脫落，因此，其使用壽命顯著提高。同時(shí)，由于自行放電量小，其儲(chǔ)存壽命也大大增長，一般為普通鉛蓄電池的2～3倍。
