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對蓄電池進行修復的原理是什么？

我們單位電源系統(tǒng)的蓄電池有部分老化，性能明顯下降。單位請了一家蓄電池修復公司，對老化的蓄電池進行了修復。他們加了一些藥水，然后采用大電流充放電等。最近我們對電池的性能進行了測試，發(fā)現(xiàn)性能有較大的提升。請高手指導：對蓄電池進行修復的原理是什么？加入的藥水是什么？起到了什么樣的作用？: 問提問者：網(wǎng)友 | 2017-10-06

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• 活性物質(zhì)脫離及原因 * 比如充電電流過大。因極板活性物質(zhì)的還原是從導電最好的柵架處開始的，大電流充電時，該處硫酸鉛迅速還原，所以距柵架較遠的硫酸鉛來不及起化學反應，由于硫酸鉛體積較大，故與內(nèi)部已還原的活性物質(zhì)間的附著力就差，所以易從極板上脫落下來。 * 充電終期電流過大。這樣會產(chǎn)生大量的氣泡，劇烈地沖擊極板表面，使已還原的比較松軟的二氧化鉛大量脫落。 * 經(jīng)常性的過量充電。過充電的電流雖然不大，但因此時極板上硫酸鉛已經(jīng)全部還原為二氧化鉛和鉛，充電電池全部用到電解液上，這時產(chǎn)生的氣泡雖不太多，但同樣對極板表面產(chǎn)生沖擊作用使活性物質(zhì)脫落。 * 放電電流過大。此時化學反應激烈，會引起極板翹曲，從而造成活性物質(zhì)脫落。由于活性物質(zhì)脫落，會使極板短路，造成電池自行放電，必須將蓄電池拆開修理。 • 極板硫化 * 蓄電池極板上產(chǎn)生一層導電不良、白色的粗晶粒硫酸鉛，正常充電時，不能完全使其轉(zhuǎn)化為鉛和二氧化鉛，這種現(xiàn)象稱為“硫酸鉛硬化”簡稱“硫化”。 * 粗晶粒硫酸鉛堵塞了極板孔隙，使電解液滲入困難并增加了內(nèi)阻，因而蓄電池容量降低。 * 極板硫化在充電時有下列現(xiàn)象：充電時電壓迅速上升，過早發(fā)生“沸騰”，電解液濕度很快上升到 40 ℃ 以上，使用時電容量顯著不足，且電壓下降很快。 • 自行放電電流過大蓄電池在不工作的情況下，逐漸消耗電量的現(xiàn)象稱自行放電。自行放電不能完全避免，一般那認為每天消耗本身容量的 1%-2% 是正常的，如此超過此數(shù)值，為不正常自行放電。不正常自行放電原因： • 極板材料或電解液有雜質(zhì)，這樣雜質(zhì)與極板或不同雜質(zhì)間就會產(chǎn)生電位差，形成閉合的“局部電池”而產(chǎn)生電流，使蓄電池放電。 • 隔板破裂，造成局部短路。 • 蓄電池蓋上有電解液或水，使正、負極間形成通路而放電。 • 活性物質(zhì)脫落，使極板短路造成放電。 • 蓄電池長期存放，電解液中硫酸下沉，使上部比重小，下部比重大，引起自行放電。要減少自行放電，電解液必須力求純凈，使用中應經(jīng)常保持蓄電池蓋清潔，以免短路，如電解液不純，需將蓄電池用標稱容量的 1/10 的電流放電至單格電壓 1.7V 為止，然后將電解液倒出，并用蒸餾水清洗干凈，再換用純潔電解液進行充電。 • 短路鉛蓄電池的短路指鉛蓄電池內(nèi)部正負極群相連。 • 鉛蓄電池短路現(xiàn)象主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 1. 開路電壓低，閉路電壓（放電）很快達到終止電壓。 2. 大電流放電時，端電壓迅速下降到零。 3. 開路時，電解液密度很低，在低溫環(huán)境中電解液會出現(xiàn)結冰現(xiàn)象。 4. 充電時，電壓上升很慢，始終保持抵值（有時降為零）。 5. 充電時，電解液溫度上升很高很快。 6. 充電時，電解液密度上升很慢或幾乎無變化。 7. 充電時不冒氣泡或冒氣出現(xiàn)很晚。 • 造成鉛蓄電池內(nèi)部短路的原因主要有以下幾個方面： 1 隔板質(zhì)量不好或缺損，使極板活性物質(zhì)穿過，致使正、負極板虛接觸或直接接觸。 2 隔板竄位致使正負極板相連。 3 極板上活性物質(zhì)膨脹脫落，因脫落的活性物質(zhì)沉積過多，致使正、負極板下部邊緣或側(cè)面邊緣與沉積物相互接觸而造成正負極板相連。 4 導電物體落入電池內(nèi)造成正、負極板相連。 5 焊接極群時形成的“鉛流”未除盡，或裝配時有“鉛豆”在正負極板間存在，在充放電過程中損壞隔板造成正負極板相連。另：單路短路現(xiàn)象是突然失去啟動能力：啟動時，短路單格有電解液噴出。其原因是：單格短路后，使蓄電池電阻增加，電壓降低，不能供出強大的電流，同時在短路處產(chǎn)生高溫使電解液急劇受熱噴出。這時如果打開蓄電池安全閥檢查，會看到電解液“發(fā)黑”，嚴重失效時無法修復。這時，蓄電池自行放電很快，有時充電后很快就沒電了。 • 蓄電池硫化產(chǎn)生的原因正常的鉛酸蓄電池在放電時形成硫酸鉛，充電時則還原成鉛和硫酸。如果電池的使用和維護不善，例如經(jīng)常充電不足或者過放電，負極板上就會逐漸形成一種粗大而堅硬的硫酸鉛結晶。這種硫酸鉛用常規(guī)方法充電很難還原，這些硫酸鉛晶體占用鉛及電解液中硫酸，同時因其存在于極板上阻礙了電化學反應，造成充電接受能力差，引起電池容量下降，甚至造成電池壽命終止。在實際使用中，如果運輸和庫存電池時間超過 3 個月而不進行充電，就會產(chǎn)生明顯的硫化。如果貯存期超過 6 個月，電池容量可能下降到 70% ，如果貯存期一年，電池基本就報廢了。電池過放電的情況也是難以避免的。如果電池放電以后沒有及時充電，在 12 個小時以內(nèi)就會出現(xiàn)明顯的硫化。所以，電池產(chǎn)生硫化是不可避免的，是普遍存在的。而這對電池的使用壽命影響很大。 • 電池維修程序： 1 、接到電池時應首先檢查有無短路斷路現(xiàn)象，先把短路斷路修好再補蒸餾水。 2 、順著電池蓋上的排氣孔，翹開電池上放的蓋板，一些電池的蓋板是 APS 膠粘接的，一些電池是達扣連接的，注意翹開蓋板的時候不要損壞蓋板。這時可以看到 6 個排氣筏的橡膠帽。 3 、打開橡膠帽，露出排氣筏，可以看到電池內(nèi)部，一些電池的排氣伐是可以旋開的。 4 、用吸管吸入配置好的電解液，由排氣孔加入，一般以每安時 0.5--1ml 電解液。 5 、將加好液的電池靜置 12--24 小時，讓電解液充分均勻。 6 、把 12V 單體電池按極性接在修復儀上修復。 7 、修復 5 小時后，用吸管把多余的電解液吸出，如果吸出的電解液成黑色，這表明電池嚴重脫粉，這樣的電池很難修復。 8 、修復 12 小時后既可放電檢測容量。 9 、本機放電電流為 5A ，相當于電動車 180W 模擬電機 20 公里時速行駛電流，一般本機檢測的電池放電有多長時間，電動車就能跑多長時間。 10 、檢測合格后，蓋上排氣伐，注意恢復填充物，蓋上電池蓋板，如果蓋板是用膠粘的，則涂膠粘接。 11 、充滿電，即可交付使用。 12 、電池放電后可以重復修復。注意：極板斷裂、短路、極板脫碎的電池不能修復。蓄電池產(chǎn)生硫化的原因鉛酸蓄電池已有 100 多年的歷史，是一種應用廣泛的動力電源。具有可靠性好，原材料易得、價格便宜，目前約有 95% 的市場占有率。在實際使用過程中，如果電池的使用和維護不善，例如經(jīng)常充電不足，不即使充電或過放電，負極板上就會逐漸產(chǎn)生一種堅硬且導電不良的粗晶粒硫酸鉛。這種硫酸鉛用常規(guī)方法充電很難還原，在充電時充電接受能力很差，大量析出氣體，這種現(xiàn)象被稱為“不可逆硫酸硫化”，簡稱“硫化”。粗晶粒硫酸鉛堵塞了極板孔隙，使電解液滲入困難并增加了內(nèi)阻，因而蓄電池容量降低。近年來出現(xiàn)的鉛酸電池修復技術主要有： • 采用大電流充電，使大的硫酸鉛結晶產(chǎn)生負阻擊穿來溶解的方法。實驗中發(fā)現(xiàn)，這種消除硫化只可以獲得暫時的效果，并且會在消除硫化過程中帶來加重失水和正極板軟化問題，對電池壽命造成嚴重損傷，不易采用。 • 負脈沖此方法應用至今已有 30 多年歷史，原理是在充電過程中加入負脈沖，對減低電池溫升有作用，但對＂硫化＂的修復效果不明顯，其修復率為２０％，目前采用較多，屬淘汰產(chǎn)品，時常價約 1300 ～ 1600 元． • 添加活性劑采用化學方法，消除硫酸鉛結晶，不僅成本高，增加電池內(nèi)阻，并且還改變了電解液的原結構，修復后的使用期較短，其修復率約為 45% 。 • 高頻脈沖采用脈沖波使硫酸鉛結晶體重新轉(zhuǎn)化為晶體細小、電化學性高的可逆硫酸鉛，使其能正常參與充放電的化學反應，修復率約為 60% 。較負脈沖效果好。但因其修復時間長，需數(shù)十小時以上，甚至一周的時間，效率較低，對嚴重“硫化”的蓄電池修復不好，但技術簡單，目前有許多廠家再使用，市場價約為 2000 元。 • 組合式諧振脈沖合理的控制修復脈沖的前沿，利用充電脈沖中的高次諧波與大的硫酸鉛結晶諧振的方法，在修復過程中消除電池硫化，利用這種方法可以在給電池修復的時候，修復效率高，對電池損傷小，極大的減輕了鉛酸蓄電池對環(huán)境的污染，使電池壽命延長，減少用戶因更換電池而帶來的巨額費用，因此前景廣闊。缺點是設備技術復雜，成本高，脈沖前沿控制與諧振技術要求高等。市場價約 -4 型（獨立 4 充放）為 2200-7800 元， -20 型（獨立 20 只充放）為 8500-15000 元。復合諧振法消除硫化的原理和方法雖然我們知道防止電池硫化的主要方法是防止電池不及時充電和過放電，但是在實際使用中，這種現(xiàn)象還是經(jīng)常發(fā)生的。以前發(fā)生這種情況被認為是“不可逆”的。傳統(tǒng)的處理方法比較復雜，采用大電流充電；活性劑置換；正負脈沖充電等，這些方法修復成功率低，存在一定的負作用?，F(xiàn)在采取的方法是復合脈沖修復的方法，可以把“不可逆”變成“可逆”，并且基本上對電池極板沒有任何損傷。這是鉛酸電池界取得的重大突破。脈沖修復的原理是比較復雜的。首先，任何晶體在分子結構確定以后都有諧振頻率，而這個諧振頻率與晶體的尺寸有關。晶體的尺寸越大，諧振頻率越低。如果充電采用前沿陡峭的脈沖，利用傅立葉級數(shù)進行頻率分析可以知道脈沖會產(chǎn)生豐富的諧波成分，其低頻部分振幅大，高頻部分振幅小。這樣大硫酸鉛結晶獲得的能量大，小硫酸鉛結晶獲得的能量小，從而形成大硫酸鉛結晶諧振的振幅大，在正脈沖充電期間比小硫酸鉛結晶容易溶解。既所謂“擊碎”粗大的硫酸鉛結晶。適當控制脈沖電流值，以較小的電流密度對正極板充電，基本上不會形成對正極板的損傷。對于密封電池來說，瞬間的充電電壓使電極板所產(chǎn)生的氧氣也可以通過氧循環(huán)在負極板上被吸收，電池也就不會形成失水。所以這是一種區(qū)別與其他修復方法的“無損失”修復。采用高頻正負脈沖發(fā)生器，對電池不斷的產(chǎn)生高低變頻脈沖，其一可以具有溶解大硫酸鉛的條件，其二是脈沖擾動，破壞了大硫酸鉛繼續(xù)生長的條件，這種方法克服了以往修復技術的局限性，具有快速性、約 8-12 小時，修復效率高，耗電少，不會引起電池失水、正極板軟化和改變電解液原結構等優(yōu)點，對嚴重硫化的鉛酸電池修復效果是過去的 3~4 倍，修復率達到 90% 以上，此技術的應用減少了電池的報廢數(shù)量.: 回答者：網(wǎng)友

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