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)變配電所和各類機動車。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《危險化學(xué)品名錄》，我國也一直重視鉛酸蓄電池的生產(chǎn)，加強了對蓄電池生產(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)成為目前社會最為關(guān)注的環(huán)保焦點之一。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)一號電池爛在地里，能使1平方米的土壤失去利用價值；一粒紐扣電池可使600噸水受到污染，相當(dāng)于一個人一生的飲水量。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，其潛在危害相當(dāng)嚴(yán)重，處理不當(dāng)還會造成二次污染。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，因為回收處理不當(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。如何及時地回收和處理廢電池，已日益突出地擺在人們面前。
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、危害主要是中毒、火災(zāi)、爆炸，以及高溫灼燙、機械傷害、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)意識不強等。稱片、包片是引起鉛中毒的重點部位，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)危險為甲類，氧氣火災(zāi)危險為乙類。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，正極開始產(chǎn)生氧氣，當(dāng)充電基本完成約90%時，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，同時必須滿足《建筑設(shè)計防火規(guī)范》，《鉛作業(yè)衛(wèi)生規(guī)程》，《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》和《使用有毒物品作業(yè)場所勞動保護(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；作業(yè)時工人除穿戴相應(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，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，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，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，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，在正極板上所產(chǎn)生的氧氣也不會外逸，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，其負(fù)極板上的硫酸鉛永遠(yuǎn)不會消失，即負(fù)極板上不會產(chǎn)生氫氣。即從理論上講，免維護(hù)蓄電池即使在過充電時，其電解液中的水也不會散失。
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)，必要時應(yīng)增加防爆型通風(fēng)設(shè)備，同時設(shè)置可燃?xì)怏w濃度檢漏報警裝置，并達(dá)到《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(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，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。并不以使用時間來計量。過充、小電流長時間放電、電池長時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，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，溫度升高一度，浮充電壓應(yīng)降3MV/每只，防止過充。反之溫度降低時低于25度時，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度下長期運行，如在25度下電池設(shè)計壽命為8年(電池普遍設(shè)計)，實際壽命則只有5年，若長期在15度下運行，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。因為以麗青段而言，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，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，這些顆粒同樣會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。因為大電流放電，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)時或充電時脫落。從而對電池造成傷害。還有，同時也由于硫酸的擴(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小時放電率放出的容量僅為額定容量的55%，而半小時放電率則為35%。小電流放電則可以放出更多的容量，使用價20小時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小時放電率放電的話從48至43.2用時10小時，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放電時間將大大下降。因些這些落后電池就應(yīng)該及時剔除，根據(jù)電信部門經(jīng)驗規(guī)定，當(dāng)電池組中電池個數(shù)少于3只時單個更換，落后電池大于3時則整體更換。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)。實際容量：在特點的放電電流，電解液溫度和放電終了電壓等條件下，蓄電池實際放出的電量稱為實際容量。影響實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
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)有的溫度補償式密度計。密度計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，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
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(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，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，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)蓄電池的起動電流比普通鉛蓄電池大，起動性能好。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，既增加了機械強度又提高了耐充性，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，由于自行放電量小，其儲存壽命也大大增長，一般為普通鉛蓄電池的2～3倍。
