VRLA是阀控式密封铅酸电池，其全英文名称是valve-regulated lead acid battery，诞生于20世纪70年代。因为VRLA是全密封的，所以不会漏酸，也不会像旧的铅酸batteries在充电和放电时释放酸雾，腐蚀设备并污染环境，因此它非常受欢迎并在世界范围内得到广泛应用。

1. 铅酸蓄电池的结构
铅酸蓄电池一般由栅架、极板、隔板、槽盖、极柱、安全阀等组成。其结构如图1所示。

阀控式铅酸蓄电池的每个组件的功能如下。
极板：极板是通过模具铸造的铅合金制成的网格状物体，用于支撑活性物质并导电。极板：在涂膏后，极板被称为极板。它为电化学反应提供活性物质，是电化学反应的场所，并且是电池容量的主要限制因素。根据所涂膏的不同特性，分为正极板和负极板。
隔板：储存电解液；作为氧气复合的气道；防止活性物质脱落；防止正负电极短路。
坏盖：成群装扮。
焊点：直接焊接在母排上以连接连接条并导电。
安全阀：安全阀安装在电池盖上，由阀体和安全阀组成，以便电池可以保持一定的内部压力。
提高密封反应的效率；当过充电或大电流充电时，安全阀打开以排气，以防止电池变形或甚至爆炸；防止外界空气进入电池；防止电解液挥发。

2. 铅酸蓄电池的工作原理
铅酸蓄电池在充电和放电过程中的化学反应如下：
PbO2 + 2H2SO4+Pb (放电) ⇌ (充电) PbSO4+ 2H2O+ PbSO4
(二氧化铅) (硫酸) (海绵状铅) (铅硫酸盐) (水) (铅硫酸盐)
正极活性材料 电解液 负极活性材料

在电池充电的后期，正极的活性物质完全转化为二氧化铅，负极尚未达到完全充电状态，将活性物质转化为海绵状铅的过程尚未结束。负极表面与负极活性物质发生化学反应，使负极处于去极化状态，抑制了氢气的生成。

电池实现密封的电化学反应机制如下：
①正反应（产生氧气）
2H2O→O2+4H++4e
⇘ 通过隔板移动到负极板表面
②负反应（吸收氧气）
2Pb+O2→2PbO（氧气与海绵状铅反应）
③ 2PbO+2H2SO4→2PbSO4+2H2O（PbO与电解液反应）
④ 2PbSO4+4H++4e→2Pb+2H2SO4（PbSO4的还原）
负极的总反应是 ②+③+④，即 O2+4H++4e=2H2O
返回 ①，如此类推。
简而言之，充电过程中正极生成的氧气可以迅速与负极状态下的活性物质反应生成水，没有气体逸出，没有水损失，电池可以密封。

3. 铅酸蓄电池的密封原理
1) 电池内气体产生的原因
当电池过充电时，电池分解水，正极产生O2，负极产生H2
。H2在正极极板腐蚀时产生。
当电池自放电时，正极产生O2，负极产生H2。

2) 氧气再结合原理（氧循环原理）
在电池充电过程中，除了PbSO4在正极转化为PbO2外，还有氧进化反应，特别是在电池充电的后期阶段，当电池容量达到80%时，氧进化反应更为剧烈，两极的气体进化反应如下
(+)2H2O→O2+4H++4e
(-)2H++2e→H2

对于用于浮充的VRLA电池，即使浮充电流非常小，在长期浮充状态下，除了部分浮充电流用于将电池自放电产生的PbSO4转换为正负极活性物质外，浮充电流是不同的。一部分用于电解水，使得正极释放氧气，负极释放氢气。氧气和氢气的产生使电池脱水，改变电解液的密度，使得电池难以密封。

自铅酸蓄电池诞生以来，人们一直在寻找电池密封的方法以减少电池的维护。阀控式铅酸蓄电池的出现实现了电池的密封。电池密封的关键技术是电池内部的氧气复合，实现氧气的循环，以及使用AGM隔板吸收电解液，使电池内部没有流动的电解液，正极在充电过程中充电。电解水桥接的氧气迅速通过AGM隔板的孔扩散到负极，与负极活性物质海绵铅反应生成氧化铅（PbO）和H2O，其中PbSO4被重新充电并转化为海绵铅，生成的H2O 回到电解液，由于氧气的重组，避免了水分的损失，实现了电池的密封。

实现铅酸蓄电池密封的措施如下：
(1) 选择孔隙率超过93%的高孔隙AGM隔板，以提供氧气再组合的通道。
(2) 采用定量酸填充，使玻璃棉隔板吸收电解液后，仍有5%至10%的孔隙未被电解液填充，因此VRLA电池也被称为贫液电池。
(3) 过量的负极活性物质，正负极板容量比一般为1:1.1~1:1.2，以使正极充满电后，负极不充满电，防止在负极析出氢气。如果大量氢气析出不能被结合。
(4) 为了使电池组紧密装配，采用电池组预压缩技术，将组装在40~60kPa下压紧，以确保AGM隔板与正负极板表面的良好接触，因为VRLA电池的电解液主要由AGM隔板提供。
(5) 采用高纯度Pb-Ca-Sn-Al非铅钙锡铝合金极板，因为Pb-Ca合金的氢析出超电位比Pb-Sb合金高，可以减少由于极板腐蚀引起的搭桥氢的可能性。
(6) 使用安全阀，确保开启和关闭阀压稳定可靠。通信用VRLA电池标准要求开启阀压为10~35kPa，关闭阀压为3~15kPa，开启和关闭阀压相对接近，可以减少气体排放和水损。
(7) 采用恒压限流充电方法。VRLA电池对过充电更敏感，会加速电流损坏。恒压限流充电可以防止过充电和热失控。

电池自放电的原因有:
(1) 正极活性材料与电解液之间的反应。
(2) 正极活性材料与栅合金之间的反应。
(3) 正极活性材料与负极氢析出之间的反应。

4. 两种类型的阀控式铅酸电池技术 – AGM 电池和胶体电池
应用相同的氧再结合原理，使用不同的固定电解液技术和不同的氧再结合通道技术，阀控式铅酸电池可以分为两种类型，即 AGM 技术和胶体技术（悬浊液技术），因此也称为 AGM 电池和悬浊液技术电池。这两大类电池各有其优缺点。目前，AGM 电池仍主要用于电信、电力等市场。

1) AGM技术
使用AGM技术的VRLA电池，AGM隔板采用U形涂布法（S形涂布法也可以使用）。使用AGM技术的VRLA电池具有低内阻的特点。超细玻璃棉隔板用于吸收电解液，使电池中没有电解液。AGM隔板的孔隙率超过93%，约有10%的孔隙用于2从正极沉淀出来后重新结合到负极，实现氧气的循环并达到密封电池的目的。

2) GEL技术（胶体技术）
胶体电池通常由使用GEL技术的德国阳光公司生产的OPZV胶体电池所代表。胶体电池的特点是内阻较大。2 硅胶被用来吸收电解液，以防止电解液流动。重组通道，在胶体电池刚开始使用时无法形成大量微裂纹，且氧气的重组效率较低。

5. 铅酸蓄电池的特性
1) 蓄电池的放电特性
电池的放电容量与放电电流、终止电压和放电时的温度直接相关。通常，放电电流越小，终止电压越低，温度越高，电池能释放出更多的功率。电池的放电性能如图2、图3、图4所示。

2) 电池的充电特性
阀控式铅酸蓄电池推荐的工作温度是25°C，在25°C时，电池的实际放电容量可以达到额定容量的100%~105%。

选择适当的浮充电压的主要目的是使电池达到理想的使用寿命和额定容量。如果浮充电压过高，电池的浮充电流会增加，导致网格更快腐蚀，缩短电池的使用寿命。如果浮充电压过低，电池无法保持在完全充电状态，容易导致不可逆的硫酸化，降低容量，缩短电池的使用寿命。

VRILA电池的内阻是一个动态的非线性参数，会随着电池温度、荷电状态和电池使用情况而变化。