在數據中心和通信行業，會用到很多蓄電池，這些蓄電池可作為交流不間斷電源系統、直流電源系統備用電源，又可作為油機等起動動力電源，還可作為高壓配電系統中的直流操作及控制電源。當外部交流供電突然中斷時，蓄電池作為系統供電的后備保護，將擔負起對負載繼續供電的任務，從而保證了數據中心設備的正常工作。

　　一、鉛酸蓄電池結構

　　蓄電池主要由正極板、負極板、電解液、隔板、電池槽和安全閥等組成，結構如下圖1所示。

　　二、鉛酸蓄電池工作原理

　　“雙極硫酸鹽化理論”最能說明鉛酸蓄電池工作原理，鉛酸蓄電池在放電時，正負極的活性物質均變成硫酸鉛（PbSO4），充電后又恢復到原來的狀態，即正極轉變成二氧化鉛（PbO2），負極轉變成海綿狀鉛（Pb）。如下圖2所示。

　　2.1蓄電池放電

　　電流從正極經外電路流向負極，再由負極經內電路流向正極，電池向外電路輸送電流的過程，叫做電池的放電，圖3。

　　圖3 蓄電池放電

　　在放電過程中，兩極活性物質逐漸被消耗，正極二氧化鉛（PbO2）和負極鉛（Pb）放電過程中兩極都生成了硫酸鉛，隨著放電的不斷進行，硫酸逐漸被消耗，同時生成水，使電解液的濃度逐漸降低，圖4（PbSO4）。

　　圖4 蓄電池放電過程

　　2.2蓄電池充電

　　放電以后，外來直流電源以適當的反向電流注入，這種反向電流使活性物質還原的過程叫做充電。鉛酸蓄電池的充電反應是放電反應的逆反應，正負極板上的硫酸鉛分別變成二氧化鉛和海綿狀鉛，電解液中的水分子不斷消耗，硫酸分子不斷生成，電解液密度不斷升高，圖5所示。

　　圖5 蓄電池充電

　　三、蓄電池裝配

　　把正極板、隔板、負極緊密壓合在一起后，裝入電池殼體，連接極柱，安裝蓋板和安全閥后，注入稀硫酸，這樣就形成了一個電池，如圖6所示。

　　圖6 電池裝配

　　在電池的使用中，當電池的實際放電容量低于額定容量80%時，認為電池失效或者壽命終止。典型的失效模式為：電池失水、硫酸鹽化、板柵腐蝕、正極板腐蝕泥化脫落等情況會導致電池容量下降或者提前失效。

　　4.1失水干涸

　　電池充電后期存在副反應，電解水反應導致氣體析出；板柵腐蝕消耗水分；自放電消耗水分；當水分損失一定程度后，內阻增大，電池容量下降，圖7所示。

　　圖7 電解液濃縮導致容量下降

　　導致電池失水原因：充電電壓過高；充電電流大；電池內部溫度高；運行環境溫度高；電池密封不良（安全閥、端子、槽蓋）；殼體裂紋等；

　　4.2漏液

　　電池組出現漏液，比如安全閥、極柱、槽蓋等部位出現液體溢出或堆積白色結晶體，如圖8所示。漏液經外殼流向電池架、下層電池，造成電池架腐蝕、甚至有可能造成下層電池短路，發生起火、爆炸情況。

　　圖8 電池漏液

　　產生的主要原因有：熱封、膠封工藝不良；安裝、搬運過程磕碰，導致電池密封性能破壞。中國電信在建設規范和維護規程中明確要求：新裝電池必須鋪設電池緩沖絕緣墊，電池室內宜安裝早期煙霧報警。

　　4.3硫化（負極板鹽化）

　　當蓄電池經常處于充電不足或者過放電后， 負極板的表面附著一層白色堅硬的硫酸鉛結晶體，充電后依舊無法轉化為活性物質，導致電池容量下降，這種現象稱為“不可逆硫酸鹽化”，簡稱“硫化”，如圖9所示。

　　圖9 極板硫化

　　硫化的原因：蓄電池長期充電不足或放電后沒有及時充電，部分PbSO4溶解后析出并在極板結晶形成硫化；電解液液面過低，使極板上部與空氣接觸而被氧化后硫化；長期過量放電或小電流深度放電，使極板深處活性物質的孔隙內生成PbSO4。

　　4.4極板腐蝕

　　電池極板發生腐蝕，導致電池失效。

　　極板柵腐蝕的因素：參數設置不合理，充電電壓過高，電池過充電，板柵腐蝕速率越快。電池使用環境溫度過高，腐蝕速度加快。電解液密度越高，板柵腐蝕速率越快。板柵合金材質不純，或鑄造工藝不合理，板柵內部存在氣孔。板柵厚度設計太薄，設計板柵厚度應高于3.0 mm。

　　4.5熱失控

　　電池工作環境溫度過高或充電電壓過高，沒有配置溫度補償功能，蓄電池內部溫度升高，電池內阻下降，充電電流又升高，電池內阻進一步降低 ，形成惡性循環，圖10為某蓄電池機房空調長時間故障導致電池熱失控起火案例。

　　圖10 空調故障導致電池熱失控

　　引起電池熱失控的原因：環境溫度過高；電池參數設置不合理，導致電池過充電。安全閥失效，電池內部壓力過大。電池安裝時，中間需要預冷散熱通道，最小不得少于10mm。

　　4.6正極板泥化脫落

　　泥化原因：電池充放電過程中，正極活性物質在PbO2和PbSO4之間轉化。正極反應物的體積變化，PbSO4體積是PbO2體積的2.68倍。正極活性物質是非常堅硬的網絡結構，正極活性物質的體積在不斷反復收縮和膨脹，就使二氧化鉛粒子之間的相互結合逐漸減弱，造成正極活性物質泥化。

　　影響因素：頻繁放電，加速正極活性物質的體積膨脹和收縮，從而導致電池極板的快速軟化。參數設置不合理，電池過充電或過度放電，正極活性物質體積變化過大，加快活性物質軟化速率，提前失效。

　　五、閥控蓄電池注意事項和使用壽命

　　蓄電池在使用和維護時應注意“三防一及時”：防高溫、防過放電、防過充電、及時充電。中國電信規定：在正常使用及維護條件下，設備有效使用年限按下表1要求：

　　表1 閥控電池使用壽命

　　同時要求：對于已超過有效使用年限的蓄電池應退出A、B類機房。對于已超過有效使用年限的設備，經過檢測評估，性能仍然良好者并滿足運行質量要求，具有使用價值的，經過主管部門的批準，可繼續使用，但應增加維護檢查頻次以及時發現設備劣化變化。性能指標達不到要求的設備，應報廢和退網。