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　　摘要：介紹了供內燃機車(chē)啟動(dòng)使用的閥控式GNC170鎘鎳超高倍率堿性蓄電池的研制及應用。討論了蓄電池電性能測試及裝車(chē)實(shí)驗所表現出的優(yōu)良啟動(dòng)能力。DF8CJ型內燃機車(chē)啟動(dòng)實(shí)驗表明：閥控式GNC170 蓄電池在不同荷電狀態(tài)下全電壓、低電壓?jiǎn)?dòng)柴油機能力完全達到鐵道部TB/T2362—93行業(yè)標準要求。目前，該蓄電池隨車(chē)正在正常運行中。
　　關(guān)鍵詞：閥控式鎘鎳蓄電池、超高倍率、內燃機車(chē) 啟動(dòng)
1. 前言：
　　隨著(zhù)國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，鐵路作為國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，起到了越來(lái)越重要的作用。為了更好的配合經(jīng)濟發(fā)展要求，列車(chē)在一次次地提速，因此，提速列車(chē)對蓄電池也提出了更高的要求。目前，內燃機車(chē)大多采用鉛酸蓄電池作為直流啟動(dòng)電源，但鉛酸蓄電池存在著(zhù)體積大、質(zhì)量重、壽命短、酸霧腐蝕、高倍率放電性能差等缺點(diǎn)。我公司研制的內燃機車(chē)用堿性蓄電池與酸性蓄電池相比質(zhì)量輕40%，體積小30%，且啟動(dòng)性能優(yōu)良，對列車(chē)提速起到很重要地作用。當今，許多國家的高速列車(chē)、地鐵、動(dòng)車(chē)公共交通系統很大一部分使用的就是啟動(dòng)性能好、可靠性高、壽命長(cháng)、使用維護方便的堿性蓄電池。
　　國內于2001年成功地研制出了以GNC170為代表的用于內燃機車(chē)啟動(dòng)的新型蓄電池——閥控式鎘鎳超高倍率堿性蓄電池。該結構電池不僅具備了鎘鎳堿性蓄電池的優(yōu)良性能，而且具有少維護性能，維護周期在兩年以上，極大的方便了用戶(hù)，頗受用戶(hù)青睞。該蓄電池按鐵道部TB/T2362—93行業(yè)標準要求進(jìn)行了不同荷電狀態(tài)下全電壓、低電壓?jiǎn)?dòng)能力實(shí)驗。結果表明，該電池完全滿(mǎn)足內燃機車(chē)要求。
2. 閥控式GNC170鎘鎳超高倍率堿性蓄電池設計及技術(shù)特點(diǎn)。
2.1設計特點(diǎn)：
　2.1.1 為滿(mǎn)足鐵路內燃機車(chē)瞬時(shí)大電流啟動(dòng)放電的特殊要求，在電池設計中，加大負極板容量，調整正負極容量比（正極容量：負極容量=1：1.3～1.4），從而有效地控制充電電壓，保證蓄電池有較高的充電效率，有效地控制充電后期兩電極氣體的析出，尤其控制氫氣析出；另外，選用合適的負極添加劑，提高析氫過(guò)電位，也能起到抑制或減少氫氣析出的作用。
　2.1.2 選用新型微孔隔板加無(wú)紡布，替代原用的接枝膜加尼龍布隔膜，一方面可以使正極產(chǎn)生的氧氣通過(guò)微孔擴散到負極進(jìn)行鎘氧復合，不僅可以減少水消耗，同時(shí)也能保持電池電極電位的穩定；另一方面采用新型隔膜可有效地控制極板間距，改善極間狀態(tài)，使極板間不僅有足夠的電液量，降低極化電阻，同時(shí)有效地控制電池溫升，防止電池熱失控。另外采用新型隔膜強度好，能有效地地控制微短路發(fā)生，從而可以延長(cháng)電池壽命，提高可靠性。
　2.1.3負極處理：為提高負極充電過(guò)程中氧復合能力，負極物質(zhì)或負極表面進(jìn)行親水和疏水處理，以保證電極有足夠活性表面，從而有效地控制電池內壓。
　2.1.4 嚴格控制電池裝配松緊度，因為電池裝配松緊度的大小直接影響電池的大電流放電性能。若裝配較松，兩個(gè)電極之間電阻增大，工作電壓偏低，不能滿(mǎn)足啟動(dòng)要求，并使極板嚴重膨脹，影響電池壽命；而裝配較緊，不僅操作困難，長(cháng)期充電后所引起的極板膨脹，會(huì )導致電池短路等質(zhì)量隱患。通過(guò)對不同裝配松緊度的電池進(jìn)行綜合性能測試，確定出適合大電流放電的裝配松緊度。
2. 2 技術(shù)特性：
　2.2.1 少維護性：閥控式GNC170 鎘鎳超高倍率堿性蓄電池采用閥控式技術(shù)，氣塞采用閥控式結構，平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，減少電解液的碳酸鹽化。當蓄電池充放電產(chǎn)生氣體過(guò)多，蓄電池內部氣體壓力達到一定值時(shí)，蓄電池氣閥自動(dòng)打開(kāi)減壓；當內部壓力減小時(shí)，氣閥自動(dòng)關(guān)閉，減少了水的損失，從而使其補水周期由原來(lái)的3個(gè)月提高到2年以上，大大延長(cháng)了維護周期，達到了少維護的目的。
2.2.2 高容量特性：作為內燃機車(chē)啟動(dòng)用蓄電池在啟動(dòng)過(guò)程中，瞬時(shí)放電電流高達2000A左右。根據機車(chē)使用條件及啟動(dòng)功率，確定蓄電池容量為170Ah；根據大電流放電所需的電流密度，正負極板裝配比例為34：33。由于極板片數較多且極板面積較大，為確保質(zhì)量，便于拆卸、修理，極板組采用裝配式結構。
　2.2.3 寬溫度特性：閥控式GNC170 鎘鎳超高倍率堿性蓄電池工作溫度范圍寬：能夠在-40℃——+55℃范圍內正常使用。
　2.2.4 大電流放電特性：由于閥控式GNC170鎘鎳超高倍率堿性蓄電池內阻很小，可持續提供1～15C5A放電,便于啟動(dòng)機車(chē)的啟動(dòng)使用。
3. 測試結果
　　按上述性能設計制造的閥控式GNC170鎘鎳超高倍率堿性蓄電池，其電性能結果見(jiàn)表1：
　　從表1可看出，閥控式GNC170鎘鎳超高倍率堿性蓄電池各項性能都遠超過(guò)標準要求，一致性好，能滿(mǎn)足大電流放電需要。
4. 裝車(chē)實(shí)驗
　　裝車(chē)前，機車(chē)廠(chǎng)在地面上對該電池進(jìn)行了容量檢測，其平均容量為193.8Ah。閥控式GNC170蓄電池裝車(chē)后按照鐵道部TB/T2362-93行業(yè)標準對蓄電池進(jìn)行不同荷電狀態(tài)下全電壓、低電壓的啟動(dòng)能力實(shí)驗。測試環(huán)境溫度34℃，測試結果見(jiàn)表2。

測 試 項 目		標 準 要 求	測 試 結 果
			1#	2#
20℃ 放電 性能	0.2C5A	≥5h	5h45min	5h30min
	1 C5A	≥54min	67 min	65 min
	5 C5A	≥8 min	13.2 min	12.8 min
	10 C5A	≥2 min	4.5 min	4.1 min
－18℃ 放電 性能	0.2C5A	≥3h45 min	4h54 min	4h48 min
	1C5A	≥35 min	62 min	58 min
	2C5A	≥12 min	31 min	29 min
	5 C5A	≥3.5 min	8.4min	7.8 min
荷電保持	0.2C5A	≥4h	5h30min	5h18 min
恒壓充電接受能力	0.2C5A	≥3h30min	5h17min	5h10 min

　　注：GNC170蓄電池全電壓保留100%容量連續啟動(dòng)11次，保留60%容量連續啟動(dòng)6次，保留20%容量連續啟動(dòng)5次，低電壓（去掉10只電池，僅有66只電池串聯(lián)），保留100%容量連續啟動(dòng)6次，保留50%容量連續啟動(dòng)5次。?
可看出，閥控式GNC170蓄電池完全達到鐵道部TB/T2362—93行業(yè)標準不同荷電狀態(tài)下全電壓、低電壓?jiǎn)?dòng)能力的要求。
5．結論
　5.1閥控式GNC170鎘鎳超高倍率堿性蓄電池設計合理，具有優(yōu)良的電性能，完全達到前述性能指標要求。
　5.2閥控式GNC170鎘鎳超高倍率堿性蓄電池具有啟動(dòng)功率大、內阻小、殼體儲液室大、透明度好、使用維護簡(jiǎn)單、耐過(guò)充過(guò)放電、高低溫性能好、壽命長(cháng)、無(wú)腐蝕、可靠性高等特點(diǎn)，可滿(mǎn)足內燃機車(chē)啟動(dòng)要求。
　5.3閥控式GNC170鎘鎳超高倍率堿性蓄電池研制成功填補了該系列蓄電池用于內燃機車(chē)啟動(dòng)的國內空白。
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