移動基站電池維護(hù)的解決方案

1、北京清大魯晶科技開發(fā)有限公司鉛酸蓄電池修復(fù)技術(shù)針對通信基站電池維護(hù)的解決方案一、 產(chǎn)品技術(shù)分析一、項(xiàng)目背景隨著中國移動通信產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，近年來移動通信基站的數(shù)量迅速增加。為了保障通信網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行，每個基站都必須配有兩組鉛酸蓄電池，以備停電或電網(wǎng)不穩(wěn)定時能及時提供臨時電力。國內(nèi)通信行業(yè)的電池大都為固定型密封閥控式電池，作為大型備用電源用，質(zhì)量好，要求高，設(shè)計(jì)浮充使用壽命8年以上。使用壽命對使用環(huán)境、使用方式等因素依賴性強(qiáng)，在實(shí)際中難以完全達(dá)到理論上的理想使用環(huán)境，所以，絕大部分蓄電池在沒有達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限前，就會出現(xiàn)容量下降等問題而提前報廢。這不僅增加電信運(yùn)營商的成本，同時也增加了大量的報廢

2、電池，對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染。常見問題如下： 使用環(huán)境溫度高，浮充電壓高等情況易造成電池內(nèi)正極板損壞嚴(yán)重過早報廢。 使用過程中長時間處于浮充狀態(tài)，或放電后充電不足等情況易造成負(fù)極板硫化而過早報廢。按通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)蓄電池容量低于標(biāo)稱容量80%以下時即應(yīng)報廢。但有關(guān)調(diào)研顯示，盡管目前國內(nèi)普遍使用的GFM型蓄電池設(shè)計(jì)壽命一般是8年甚至更高，但能夠在上述標(biāo)準(zhǔn)下使用超過2年的不足15%。大多數(shù)電池3年內(nèi)出現(xiàn)問題，5年內(nèi)完全報廢，根本達(dá)不到設(shè)計(jì)壽命。北京清大魯晶科技開發(fā)有限公司是中國第一家專業(yè)從事鉛酸蓄電池復(fù)原維護(hù)技術(shù)研發(fā)和推廣的高科技公司，擁有清華大學(xué)的專家團(tuán)隊(duì)作為技術(shù)指導(dǎo)，擁有獨(dú)立的知識產(chǎn)權(quán)。經(jīng)過長期的

3、努力，已與福建移動、山西移動、安徽移動、河南移動、湖南移動、山東移動等簽訂了長期服務(wù)協(xié)議，所復(fù)原的電池已成功在線使用兩年以上，技術(shù)的先進(jìn)性和穩(wěn)定性得到了用戶廣泛的認(rèn)可。2005年9月，在福建省三明市移動公司運(yùn)維部的支持下，我公司對福建省三明移動公司尤溪地區(qū)基站一組1000安時的落后電池進(jìn)行修復(fù)，結(jié)果顯示：蓄電池全部恢復(fù)到了標(biāo)稱容量。經(jīng)在線負(fù)載放電檢測證明，復(fù)原后蓄電池組的性能非常穩(wěn)定。經(jīng)過一年多的在線運(yùn)行容量基本不變。 據(jù)此可知，如果采用上述技術(shù)對福建移動基站的備用鉛酸蓄電池進(jìn)行優(yōu)化維護(hù)和復(fù)原處理，可使蓄電池的使用壽命再延長至少3年。這不但能產(chǎn)生很高的經(jīng)濟(jì)效益，更重要的是完全符合黨中央、國務(wù)院

4、關(guān)于建設(shè)節(jié)約型社會、加強(qiáng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的理念，將為國家節(jié)約大量的寶貴資源，為保護(hù)環(huán)境、和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展做出積極的貢獻(xiàn)。二、技術(shù)原理1、鉛酸蓄電池的硫酸鹽化如果不考慮生產(chǎn)質(zhì)量和非正常使用問題，鉛酸蓄電池的壽命主要由正極板柵的腐蝕變形速度和不可逆硫酸鹽化的積累速度所決定。一般來說，板柵腐蝕至最終報廢的周期較長，相對而言，不可逆硫酸鹽化是影響蓄電池壽命的最主要和最常見的原因。鉛酸蓄電池的報廢，緣自反復(fù)充放電過程中極板板柵的變形和活性物質(zhì)的脫落。由多孔電極理論可知，鉛酸蓄電池的極板屬于兩相多孔電極（全浸式擴(kuò)散電極）。工作時電解液滲入多孔電極的孔隙中，在液-固兩相界面上進(jìn)行電極反應(yīng)。在這種情況下，極板上的

5、活性物質(zhì)與電解液的接觸面積很大，在正常充放電時很容易引起電化學(xué)反應(yīng)。但是，由于應(yīng)用狀態(tài)復(fù)雜多變，很難保證理論上的“正常充放”條件。絕大多數(shù)鉛酸蓄電池，尤其是浮充電狀態(tài)下的固定電池，均令使用中發(fā)生不同程度的不可逆硫酸鹽化，即在極板上形成了一層粗大堅(jiān)硬、不易溶解的硫酸鉛結(jié)晶體。它堵塞了極板的毛細(xì)孔和外表面，從而阻礙了電解液與活性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，減少了活性物質(zhì)的作用量，最終導(dǎo)致電池容量失效。正常使用的鉛酸蓄電池，在放電時形成硫酸鉛結(jié)晶，在充電時能夠較容易地還原為鉛。如果電池的使用和維護(hù)不善，例如長期放置不用或經(jīng)常充電不足、過放電等等，負(fù)極上就會逐漸形成一種粗大堅(jiān)硬的硫酸鉛結(jié)晶。這種硫酸鉛結(jié)晶不導(dǎo)電，在

6、常規(guī)的充電方式下很難分解。這種現(xiàn)象被稱為“不可逆硫酸鹽化”。它引起蓄電池的內(nèi)阻增大、容量下降，其形成的主要原因是硫酸鉛的重結(jié)晶現(xiàn)象導(dǎo)致粗大結(jié)晶形成后溶解度減小進(jìn)而無法分解。2、技術(shù)原理我們的“京環(huán)科鉛酸蓄電池復(fù)原技術(shù)”，其主要目的就是將不可逆的粗大堅(jiān)硬的硫酸鹽晶體迅速地打碎分解，使蓄電池恢復(fù)到正常的使用狀態(tài)。我們采用的方法是一種“物理+化學(xué)”的綜合方法，根據(jù)硫酸鹽結(jié)晶對蓄電池極板深度、附著力、晶格取相測定它的性質(zhì)，并分析與計(jì)算活化劑對蓄電池極板硫酸鹽的使用定量，以更好的清除和避免在蓄電池極板上的不可逆硫酸鹽結(jié)晶，大大增加極板活性物質(zhì)與電解液接觸面積。復(fù)原大概流程為：將專門配置的活化劑定量倒入蓄

7、電池內(nèi)，再用我公司智能蓄電池活化儀特定的高頻脈沖電流對電池進(jìn)行激活復(fù)原，最后用我公司智能蓄電池放電儀對活化電池進(jìn)行放電檢測容量，放電的同時進(jìn)一步促進(jìn)了活化劑有效成分更深入電池內(nèi)部。這種方法的主要特點(diǎn)是迅速、有效。活化劑的加入，一方面加速了原本不導(dǎo)電的硫酸鉛分解，另一方面也保證了蓄電池在高頻電流進(jìn)行激活時溫度不過度升高，有效地保護(hù)了蓄電池。采用這種方法處理的蓄電池，極板上的大晶體全部被分解，電解液的酸根離子大大增加，比重也恢復(fù)到正常水平。蓄電池又復(fù)原到一個新的初始狀態(tài)。對于絕大多數(shù)正常使用的蓄電池，經(jīng)過這樣的復(fù)原處理，能再繼續(xù)工作一個使用周期。圖片：顯微鏡下硫酸鉛結(jié)晶極板和復(fù)原后的極板顯微鏡下硫

8、酸鉛結(jié)晶 去除硫化后的極板3、技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)鉛酸蓄電池復(fù)原技術(shù)主要是以鉛酸蓄電池活化理論作為基礎(chǔ)。在鉛酸蓄電池的使用過程中，除去自然損耗及機(jī)械故障外，許多鉛酸蓄電池在使用過程中會發(fā)現(xiàn)內(nèi)阻增大，充電不足，在還不到壽命終期就不能使用了。以往解決這一問題的辦法主要是在鉛酸蓄電池中增加一些活性物質(zhì)，這種活性物質(zhì)多以碳作為基礎(chǔ)。而我們所采用的鉛酸蓄電池復(fù)原技術(shù)中，最能體現(xiàn)技術(shù)特色的主要創(chuàng)新點(diǎn)有兩處：第一，發(fā)明了一種專用活化劑，通過與電解液和極板之間的電化學(xué)反應(yīng)，利于分解鉛酸蓄電池中不可逆硫化大分子，能有效去除極板上的硫酸鉛晶體。傳統(tǒng)的蓄電池維護(hù)液或活性劑，只能起到補(bǔ)充電解液，維護(hù)蓄電池正常工作，或者可在一定

9、程度上延緩電池硫化，但不能徹底防止或消除硫化現(xiàn)象。少數(shù)產(chǎn)品，對于硫化不嚴(yán)重、還能正常使用的蓄電池，也可以去掉部分硫酸鉛晶體，提高電池容量，但一般只是局限在4070%的范圍內(nèi)，活化效果有限，特別是對于那些嚴(yán)重硫化甚至報廢的蓄電池，起不到很好的作用。另外有一種錯誤的電池保養(yǎng)做法，即補(bǔ)充酸液，認(rèn)為這樣可以恢復(fù)電池容量，實(shí)際上加速電池極板的硫化。本活化劑利用干擾機(jī)理，在電池放電過程中阻止硫酸鉛重結(jié)晶現(xiàn)象的發(fā)生，隨時清理電極的微孔和外表面，保證液-固兩相界面上的清潔通暢，從而保證電化學(xué)反應(yīng)的正常進(jìn)行。我們從電化學(xué)原理上進(jìn)行了大膽的突破，在保證蓄電池正常性能不受破壞的前提下，加入本活化劑后，能在短時間內(nèi)激

10、發(fā)極板上硫酸鉛晶體與電解液之間的劇烈反應(yīng)，從而迅速化解并促使晶體脫落還原?；罨瘎┑淖饔茫粌H是阻礙不可逆硫酸鹽化的形成，提高了電池的壽命，更重要的是，由于有了反應(yīng)傳遞通道的順暢無阻，才使得高效利用活性物質(zhì)成為可能。另外，本活化劑還能保護(hù)蓄電池承受脈沖式大電流的反復(fù)沖擊，進(jìn)一步加劇硫酸鉛晶體的反應(yīng)，同時也能產(chǎn)生一定的物理機(jī)械效應(yīng)，多管齊下，徹底化解去除長期“結(jié)垢”形成的晶體。當(dāng)充電電流很大時，添加劑還可對蓄電池起到有效的保護(hù)作用。該專用活化劑的創(chuàng)新之處，除了配方上突破傳統(tǒng)產(chǎn)品的原理限制外，在加工工藝上也有較大的改進(jìn)。包括采用超聲波技術(shù)對原材料加工，是固體顆粒粉碎得更微細(xì)，便于混合反應(yīng)；采用先進(jìn)溫

11、控技術(shù)，使反應(yīng)釜保持最佳反應(yīng)溫度，提高活化劑活化性能和質(zhì)量，減少沉淀，增強(qiáng)抗低溫能力等。第二，利用專門設(shè)計(jì)的智能高頻脈沖活化設(shè)備及智能放電設(shè)備，通過產(chǎn)生特殊波形的大電流，進(jìn)一步激化活化劑的反應(yīng)，能夠徹底去除并長期防護(hù)遏制硫酸鉛晶體的重新聚集，同時檢測電池的容量和性能，為蓄電池的繼續(xù)使用提供依據(jù)。根據(jù)鉛酸蓄電池的析氫理論，采用分段式大電流快速充電系統(tǒng)，能盡快清除電池極板上滯留的氫，分解硫酸鹽，降低內(nèi)阻，避免自放電的產(chǎn)生，從而達(dá)到延長蓄電池壽命、恢復(fù)蓄電池功效的作用。特別是針對內(nèi)阻增大的鉛酸蓄電池，能夠像本技術(shù)一樣進(jìn)行大功率的強(qiáng)制充電是不多見的。本套設(shè)備還提供恒流放電和便捷完善的測量儀器，能夠科學(xué)

12、、有效、及時地反映出蓄電池當(dāng)前性能，有利于實(shí)際操作，具備良好的應(yīng)用推廣價值。上述兩種技術(shù)的綜合利用，最終形成了我們目前在市場上推廣的“鉛酸蓄電池復(fù)原技術(shù)”。該技術(shù)綜合了不同的電子技術(shù)，技術(shù)含量高，性能突出，與同類技術(shù)相比有明顯的優(yōu)勢。三、復(fù)原流程鉛酸蓄電池（簡稱電池）的復(fù)原流程一般包括以下幾個程序： 電池檢測：通過了解電池使用情況、儀器檢測等綜合判斷待復(fù)原電池的基本情況； 初始容量測試：通過對電池進(jìn)行初充放電，判斷電池的原始容量，同時也是為電池活化做準(zhǔn)備，確定處理方案； 注劑：根據(jù)電池的具體情況，用試管向蓄電池內(nèi)部的電解液中注入適量的活化劑；靜置1小時或以上，以便活化劑有效成分在電池內(nèi)充分?jǐn)U散

13、； 活化：用我公司配套活化儀，在大于常規(guī)充電電流數(shù)倍的激活電流下，將注入好活化劑的蓄電池激活、打通，逐步降低內(nèi)阻、消除硫化，從而實(shí)現(xiàn)因硫化現(xiàn)象報廢的鉛酸蓄電池的再生使用； 放電：放電是活化過程中重要的一環(huán)，不僅僅是檢驗(yàn)活化的效果，也可以通過放電，促進(jìn)活化劑有效成分更深入電池內(nèi)部。注意：不可頻繁深度放電檢測電池容量； 自放電檢查：測試復(fù)原后的電池自放電情況； 電池封閉：將打開的電池再次密閉，使其安全性不受破壞，保證用戶的正常安全使用； 電池原環(huán)境使用模擬：是非常重要的一個環(huán)節(jié)。某些電池，放電時顯示容量恢復(fù)，但其內(nèi)阻還沒有完全調(diào)整到新電池的水平（因電池內(nèi)阻與多種因素有關(guān)），這樣的電池，在原環(huán)境恒壓

14、限流的使用方式下，會因?yàn)閮?nèi)阻過高造成端電壓上升過快，最終導(dǎo)致電池充電不足，放電容量降低。用智能活化儀可模擬基站環(huán)境進(jìn)行充電實(shí)驗(yàn)，對通過模擬實(shí)驗(yàn)合格的電池方可上線使用。四、基站鉛酸蓄電池現(xiàn)狀分析根據(jù)大量的實(shí)踐資料分析證明，實(shí)際在線使用的蓄電池經(jīng)常在超過信息產(chǎn)業(yè)部規(guī)定的報廢標(biāo)準(zhǔn)后仍“帶病”工作。特別是在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，基站蓄電池長期得不到更換，容量嚴(yán)重不足，甚至造成備用蓄電池成為擺設(shè)的事實(shí)。許多地方的移動通信運(yùn)營商都將在線蓄電池的日常維護(hù)委托給代維公司，但絕大多數(shù)的代維公司只能做到對蓄電池電壓進(jìn)行測量等簡單工作，缺乏充分的技術(shù)手段對蓄電池進(jìn)行有效維護(hù)，也不能掌握在線蓄電池的真實(shí)容量和性能狀況。當(dāng)電

15、力緊張、停電發(fā)生時，蓄電池容量不足的問題就更為突出，導(dǎo)致用戶投訴激增，給運(yùn)維部門帶來很大的壓力。五、我們的建議利用先進(jìn)技術(shù)延長蓄電池使用壽命利用先進(jìn)技術(shù)對在線蓄電池進(jìn)行優(yōu)化維護(hù)，對報廢蓄電池進(jìn)行復(fù)原處理，可以最大限度地延長蓄電池使用壽命，既節(jié)約資金、減少成本，又有利于環(huán)保和節(jié)能降耗。針對移動基站電池的使用現(xiàn)狀，在前期調(diào)研的基礎(chǔ)上，本著高度負(fù)責(zé)的科學(xué)態(tài)度和互利雙贏的基本原則，我們提出如下解決方案。1、介入前期維護(hù)，采取科學(xué)有效措施，延緩蓄電池硫化過程采取一定的技術(shù)手段，可以有效地延緩蓄電池的硫化過程。因此，首先要從新電池上線開始使用時，就積極進(jìn)行蓄電池的優(yōu)化維護(hù)工作。l 在嚴(yán)格遵守機(jī)房（基站）規(guī)

16、定、保證不干擾機(jī)房（基站）正常工作的前提下，定期測量蓄電池組電壓、電池單體電壓、電池單體表面溫度、室內(nèi)溫度、平均浮充電壓差和電池表面的溫差等多項(xiàng)數(shù)據(jù)，盡早發(fā)現(xiàn)問題電池并加以處理。l 科學(xué)設(shè)定充電模式，避免出現(xiàn)蓄電池被過充的情況；定期對蓄電池進(jìn)行容量測試，以保證電池組始終處于最佳的待用狀態(tài)。l 采用先進(jìn)技術(shù)，修復(fù)硫化電池，延長使用壽命：在維護(hù)過程中一旦發(fā)現(xiàn)容量降低的蓄電池，在嚴(yán)格檢查、確認(rèn)是出現(xiàn)硫化且具備修復(fù)條件時，及時運(yùn)用“鉛酸蓄電池復(fù)原技術(shù)”予以除硫化處理，并對其重新配組，將放電曲線最接近的蓄電池配組后再次上線使用。l 建立長期服務(wù)承諾，保障電池使用壽命：對復(fù)原后重新上線的蓄電池，建立起完整

17、的檔案，定期監(jiān)控、維護(hù)，保障其安全穩(wěn)定使用。2、采取工程承包制對下線電池進(jìn)行復(fù)原利用針對已下線或報廢的蓄電池，雙方協(xié)商并簽訂合同，明確修復(fù)價格、付款方式、維修時間、維修指標(biāo)及對蓄電池復(fù)原后的承諾使用期限等。在規(guī)定時間內(nèi)把復(fù)原合格的蓄電池交付使用，對使用這些蓄電池的基站進(jìn)行建檔和跟蹤管理，定期進(jìn)行有效的維護(hù)工作。運(yùn)維部門也可在發(fā)現(xiàn)異常情況后及時通報，承諾在24小時內(nèi)趕赴現(xiàn)場進(jìn)行處理。二、產(chǎn)品功能及技術(shù)參數(shù)產(chǎn)品功能：產(chǎn) 品名 稱產(chǎn)品型號產(chǎn) 品 功 能智能蓄電池活化儀QDZNH801801液晶屏顯示，中文菜單提示，實(shí)時顯示所有測試數(shù)據(jù)：充電電流、電池組總電壓、充電時長、充電容量和機(jī)內(nèi)溫度等。2根據(jù)鉛

18、酸蓄電池硫化特性，可設(shè)置自動分段式快速活化功能：模式為快速充電60秒，停20秒。3智能三階段充電，可設(shè)定并控制電壓、電流、時間、容量等參數(shù)，自動完成對蓄電池組的活化充電。4可設(shè)定整組電池的保護(hù)電壓、時間容量。5記錄電池組總電壓。 6實(shí)時監(jiān)控功能：實(shí)時顯示并控制各設(shè)定的參數(shù)（如電壓、電流、時間等）。7自動保護(hù)功能：可通過設(shè)定電池組總電壓、充電容量、充電時長等參數(shù)而實(shí)現(xiàn)自動保護(hù)。8單片機(jī)至U盤數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存技術(shù)的應(yīng)用，解決了大容量數(shù)據(jù)存貯問題。充電結(jié)束，數(shù)據(jù)經(jīng)U盤轉(zhuǎn)存或經(jīng)RS-232接口上傳計(jì)算機(jī)后臺處理后可自動生成各種圖表，電池性能一目了然。9電壓、電流顯示值的校準(zhǔn)修正功能：主要校準(zhǔn)電池組總電壓、電流

19、。10本機(jī)有掉電保存功能。掉電后所有測試數(shù)據(jù)不丟失，加電后繼續(xù)充電，沒有任何影響。智能蓄電池放電儀QDZNF482001液晶屏顯示，中文菜單提示，實(shí)時顯示所有測試數(shù)據(jù)：放電電流、電池組總電壓、放電時長、放電容量和機(jī)內(nèi)溫度等。2電參數(shù)設(shè)置后,可自動恒流控制完成蓄電池組的容量測試或恒流恒阻恒功率測試直流電源的帶載能力。 3可設(shè)定整組電池的最低放電電壓及放電時長。與電池組參數(shù)在線監(jiān)測儀配合使用可測單體電池電壓。4實(shí)時監(jiān)控功能：實(shí)時顯示并控制各設(shè)定的參數(shù)（如電壓、電流、時間等）。5自動保護(hù)功能：可通過設(shè)定電池組總電壓、放電容量、放電時長三種門限報警而實(shí)現(xiàn)自動保護(hù)。8自動報警功能：當(dāng)出現(xiàn)有高溫或電池組連線斷開等情況時自動報警。9放電儀可以存儲8次放電數(shù)據(jù)，用戶可以根據(jù)需要進(jìn)行查詢。10具有USB接口，可以通過U盤轉(zhuǎn)存放電數(shù)據(jù)。11可直接通過RS-232接口通訊。配套數(shù)據(jù)處理軟件，可以實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)的實(shí)