摘要：人们的生活离不开各类电子产品，小至各类常用的电子设备，大至各种大型机电设备中的蓄电池，电池在人们的生活中扮演着至关重要的角色。然而在长期的使用过程中，人们发现蓄电池的安全阀时常发生故障，导致电池液的外渗透。这不仅影响蓄电池的使用寿命，而且对人们的安全造成了严重的威胁。鉴于此，笔者在本文中介绍了一种蓄电池阀体以及电池液泄漏快速检测装置，旨在便于质检员在不影响蓄电池外观以及正常使用的情况下实现对蓄电池安全阀的快速检验，防止事故发生。
　　关键词：阀体失效;电池渗液;检定装置
　　前言
　　人们在使用蓄电池的过程中，时常会遇到电池安全阀失效以及电池液泄漏的情况。然而在实际的过程中，很难直接从电池的外观上发现这些现象。在不拆卸电池的情况下，往往只有当电池的壳体发生了明显的变形以及电池液泄漏量已经达到可观测的程度才能够进行判断。检测难度较大，且难以在早期发现问题。这一现状无疑给蓄电池的使用增加了风险。笔者在长期的研究过程中发现，通过电池表面的电容场的电势变化这一因素可以对蓄电池安全阀的状态进行判断。并以此为基本原理制定了可行的设计方案，研究开发出能快速检测电池阀体故障和电池漏液的装置，实现对目前缺陷的提前判定，为早期发现缺陷填补检测手段的空白提供有效的解决方法。
　　1研究背景及研究意义
　　在电力部门中，为了确保变电站的持续稳定工作，往往会选择大量的蓄电池组作为备用电源。一般来说，组成这些蓄电池组的电池从几十节到几百节不等。如此大规模的蓄电池组如何确保其使用安全以及使用质量成为了相关研究人员共同关注的话题。在实际的使用过程中，往往会安全质检员对蓄电池进行检测工作。检测的内容包括电池容量测试、电池内阻测试。而控制阀作为电池中确保电池使用安全的核心部件，一旦发生失效导致电池发生渗漏液将直接导致电池失效甚至爆裂，造成现场工作人员人身和运行设备的危险，而经过调研发现到目前位置，从未进行过电池阀体的检测，无法了解其有效性，在已有的电池检测中，发现有较多电池有漏液后的爬酸现象，是阀体失效还是电池发生开裂漏液急需进行定性定量的判断，及时消除隐患，所以非常有必要研发出一种可以不停电保证系统安全运行的前提下对电池阀体和壳体进行定性定量的快速检测装置，解决目前的安全盲点。
　　2 危害及原理分析
　　2.1电池液渗透原因及其危害
　　（1）原因：导致蓄电池内部液体渗出的原因有很多，例如，极柱密封老化失效、外壳粘接老化失效等等。这些原因是由于蓄电池在长期使用的过程中由于材料的自然老化导致的。此外，还有在运输、安装等过程中由于人为因素导致的漏液。如暴力搬运以及操作不当导致的电池外壳的隐形破坏。
　　（2）危害：电池液泄漏的危害分为两个方面，一是对电池本身的使用造成的危害，而是对使用者的人身和财产造成的危害。首先，泄漏的电池液一般是强酸性液体，当这些液体覆盖在电池端子、电池母线或者电池架等位置时，由于酸性液体以及电解液本身具备的导电性使得电池短路现象很容易发生;其次，泄漏的酸液对人体皮肤有较强的腐蚀性，短路造成的局部温度升高则极有可能导致火灾，造成财产损失。甚至爆炸事故，对人们的生命和财产安全造成极大的危害。
　　上图为电池液渗透的示例图，从图中我们可以看出，电池液渗透之后往往直接附着在元器件的表面，工作人员很容易直接接触到。且如果泄漏量较大，连接到两个电子元件之间，那么很容易造成元器短路。
　　2.2电池阀体失效原因及其危害
　　安全阀作为阀控式密封铅酸蓄电池的一个关键件，安装在蓄电池盖上，控制着蓄电池内部的气体压力。蓄电池在充电过程中以及在使用过程中都会产生少量的气体，气体的主要成分为氢气及氧气，以及少量的酸雾及水汽，酸雾是蓄电池排气一直存在的难点，因为酸雾通过安全阀直接排出的话，容易造成废气排放以及酸雾腐蚀蓄电池室的问题，传统安全阀一些采用直接排放含酸雾气体的方式来对蓄电池排气，一些是通过软管连接安全阀的出气口回收集中处理酸雾，但是这两种方法都存在弊端，前一种肯定是造成污染问题，后一种接软管影响了蓄电池的整体结构紧凑性，不太实用，特别是针对一些大型的蓄电池，正确排气以及安全排气是需要正确看待和解决的。
　　危害：当安全阀门失效时，会导致大量气体无法排除而使电池外壳膨胀、破裂。在多年的铅酸蓄电池维护工作经历中就有此类范例：对蓄电池组（300AH、24个单体）采用3小时率放电，放电时间经历2个小时36分时，由于蓄电池大电流放电，放电过程产生大量热量，其中一个蓄电池单体阀门失效的电池因气体无法排出而导致蓄电池当场破裂。
　　综上，无论是电池液泄漏还是安全阀失效对于电池的使用寿命以及使用者的安全都会造成极大的危害。因此，有必要設计一种便携式检测装置来实现对这两个环节的快速检测，防止事故的发生。
　　3装置设计及其基本原理
　　3.1电池漏液检测
　　对电池漏液情况的检测我们采用的是双重检测法，即同时进行差压检测和氮氢气体检测。下面分别叙述检测原理：
　　（1）差压检测
　　如下图所示为差压检测的基本原理图。首先在基准物端和被测物端充入气体，是两端的气压维持在初始平衡的状态。此时传感器会测量两端气压并通过放大器将信号传送至显示器。当被测物存在泄漏时，那么其气压会随着时间的推移变小，差压传感器两端的气压大小不再相等，差压器处于失衡状态。失衡信号同样会经过放大器传至显示器。放大器的作用是将微小的失衡信息进行放大，使得此检测器的检测精度更高，能够检测出微小的气压失衡。这对于蓄电池在泄漏早期的检测是十分有必要的。显示器的作用则是便于检测者直观的进行观测，能够从显示器上的数据判断出泄漏的程度。便于提供维修信息，对泄漏出进行处理。与此同时，该装置内部结构简单，检测器体积较小便于携带。
　　（2）氮氢检测 　　前面已经提到过，电池液的泄漏往往还伴随着一定程度的气体逸出。逸出气体中的成分主要包括氮气和氢气。因此可以基于这一特性对上述检测装置进行改进，将其从单项检测变为双项检测，提升其检测准确性。此方法的基本原理是检测被检蓄电池表面的气体成分。一般来说，大气中的氢气成分含量较少，可以忽略不计。而当电池发生泄漏时，其周围的氢气浓度可能达到百分之五甚至更高。当浓度低于5%时一般不会发生爆炸，而当浓度高于此值时则有可能发生爆炸。因此对其周围气体，尤其是氢气浓度的检查可以在检测电池是否泄漏的同时将爆炸事故进行有效地规避。氢气浓度的检查可以参照化工行业的检测设备。将该设备与上述差压检测设备二者进行组装，制作成为双项检测仪。
　　3.2安全阀功能检测
　　对安全阀的检测一般分为两种方式，一是将安全阀进行拆卸观测其各部分组件的完整性和有效性。这种办法检测比较彻底，但是耗时耗力同时对蓄电池有可能会造成较大的损坏。因此，另一中方法实际上更加常用。即检测安全阀的使用功能，一般来说，蓄电池安全阀的作用是将内部产生的气体向外排出，而阻止外部气体进入电池。这个过程同样涉及到电池内部气压的变化。因此，可以采用上述图中的装置进行气压检测。具体来说，对电池进行三次压力测试。第一次是在进行检测之前，第二次是将蓄电池进行充电一段时间后。地三次是将充电后的蓄电池静置一段时间后。充电后立即检测电池内部的气压正常情况下气压值会大于第一次检测的值，而如果安全阀是正常的，那么静置较短时间后，由于安全阀的排气功能，电池内部的气压会逐渐降低到正常范围。
　　4 装置优点及其发展前景
　　该装置能够实现对电池阀体和电池内液渗透的快速检测，且检测精度较高。数据采集之后经过放大器形象数字信号并可以通过显示器进行直观地显示，不仅便于观测者进行观测，而且有助于实现数据的记录、存储、共享。该装置造价低廉，体积较小便于携带，操作简单。从发展的角度来看，该设备具有十分广阔的发展前景，不仅可以被专业人员用于专业的检测工作，而且可以被广泛的应用于私人汽车电池组检测等方面。
　　结语
　　随着人们的生活对蓄电池的依赖程度越来越高，无论是个人使用的蓄电池还是电力企业或者其他企业作为备用电源的蓄电池组，其安全性始终是最受人们关注的话题。电池液的泄漏、阀体是失效是最常见的两种事故现象，其不仅降低电池的使用寿命，而且有可能对人们的人身安全造成极大的危害。传统的检测方法由于检测过程繁琐、检测成本过高以及检测灵敏度不高等原因而存在较多的问题。便携式检测仪器的研发是针对这一现状而进行的，该装置不僅体积较小便于开展各类检测任务，而且检测灵敏度高能够检测出最微小的变化。同时实现的检查结果的数据化，便于检测人员进行观测，具有良好的发展前景。
　　参考文献：
　　[1]崔新然，米新艳.适用于锂离子电池的碳纤维布基柔软集流体的制备及性能研究[J].汽车工艺与材料， 2018， （4）：5-8.
　　[2]刘德亮.氮氢检漏仪的设计与实现[C].无损检测技术交流会， 2012.
　　作者简介：林伟建（1990-），男，助理工程师，中国南方电网有限责任公司超高压输电公司曲靖局。