鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:5841次 | 2021年04月30日
鉛酸蓄電池修復(fù)原理及流程詳解
自從,1859年法國物理學(xué)家普蘭特發(fā)明鉛酸蓄電池以來,延長電池使用壽命就成了人們研究的重要課題,長期的實(shí)踐中,人們使用了很多辦法消除電池極板硫化,歸納起來有下面幾種:
1、大電流充電
采用大電流充電,使大的硫酸鉛結(jié)晶溶解的方法,實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),這種方法消除硫化只可以獲得暫時(shí)的效果,并且會(huì)在消除硫化過程中帶來加重失水和正極板軟化問題,對(duì)電池壽命造成嚴(yán)重?fù)p傷,現(xiàn)在很少有人用這種簡(jiǎn)單的方法修復(fù)電池。
2、全充全放修復(fù)法(深放電修復(fù))
全充全放修復(fù)法就是對(duì)蓄電池采取完全充滿電后,再完全放電的修復(fù)的方法。全充全放修復(fù)法重要是對(duì)輕度損傷的蓄電池具有一定的修復(fù)用途,同時(shí)此方法還可以有效的激活電瓶深層的活性物質(zhì),提高蓄電池容量。它適用輕度硫化的電池,內(nèi)阻較高的電池,此法的關(guān)鍵是放電一定要充分,并且是對(duì)每個(gè)電池進(jìn)行單獨(dú)的充分放電,全充全放1~2次,蓄電池的容量一般都能得到提升。全充全放修復(fù)法不可經(jīng)常使用,最多三個(gè)月使用一次。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
3、淺循環(huán)大電流充電法
對(duì)硫化的電池,采用大電流(5h率以內(nèi)電流),對(duì)電池充電至稍過充狀態(tài),控制電解液溫度不超過40℃為宜,然后放電30%,如此反復(fù)數(shù)次可減輕和消除硫化現(xiàn)象。
此法機(jī)理,用過充電析出的氣體對(duì)極板表面輕微硫化鹽沖刷,使其脫附溶解并轉(zhuǎn)化為活性物質(zhì)。
此法特點(diǎn),關(guān)于輕微硫化可明顯修復(fù)。但對(duì)老電池不適用,因?yàn)樵谖龀鰵怏w沖刷硫酸鹽的同時(shí)也對(duì)正極板的活性物出現(xiàn)強(qiáng)烈沖刷,使活性物質(zhì)變軟甚至脫落。
4、添加活性劑
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無人設(shè)備
對(duì)硫化的電池,加入純水與硫酸鈉、硫酸鉀、酒石酸等物質(zhì)混合液,采取正常充放電幾次,然后倒出純水加入稍高密度酸液調(diào)整電池內(nèi)酸液至標(biāo)準(zhǔn)液濃度,容量恢復(fù)至80%以上可認(rèn)為修復(fù)成功。
此法機(jī)理,加入的這些硫酸鹽配位摻雜劑,可與很多金屬離子,包括硫酸鹽形成配位化合物。形成的化合物在酸性介質(zhì)中是不穩(wěn)定的,不導(dǎo)電的硫化層將逐步溶解返回到溶液中。
采用化學(xué)方法,消除硫酸鉛結(jié)晶,不僅成本高,新增電池內(nèi)阻,并且還改變了電解液的原結(jié)構(gòu),修復(fù)后的使用期較短,副用途較大,其修復(fù)率約為40%左右。
5、脈沖修復(fù)
關(guān)于硫化電池,可用一些專用的脈沖修復(fù)儀對(duì)電池充放電數(shù)次來消除硫化。其一就是高電壓大電流脈沖充電,通過負(fù)阻擊穿消除硫化。這種方法速度快,見效快,但是對(duì)電池的壽命影響比較大。另外的方法就是采用小電流頻率高達(dá)8kHz以上,利用大結(jié)晶諧振的方法來溶解,這種方法修復(fù)比較慢,修復(fù)效果也比較好,但是,修復(fù)時(shí)間比較長,往往在120小時(shí)以上。
此法機(jī)理,從固體物理上來講,任何絕緣層在足夠高的電壓下都可以擊穿。一旦絕緣層被擊穿,就會(huì)由絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)。假如對(duì)電導(dǎo)差,阻值大的硫酸鹽層施加瞬間的高電壓,就可以擊穿大的硫酸鉛結(jié)晶。假如這個(gè)高電壓足夠短,并且進(jìn)行限流,在打穿硫化層的情形下,適當(dāng)控制充電電流,就不會(huì)引起電池析氣。電池析氣量取決于電池的端電壓以及充電電流的大小,假如脈沖寬度足夠短,占空比足夠大,就可以在保證擊穿粗大硫酸鉛結(jié)晶的條件下,同時(shí)發(fā)生的微充電來不及形成析氣,在充電過程中加入負(fù)脈沖,對(duì)減低電池溫升有用途,就更能保證在擊穿硫酸鹽層時(shí)減少極板的氣體析出,這樣就實(shí)現(xiàn)了脈沖消除硫化。
從原子物理學(xué)來說,硫離子具有5個(gè)不同的能級(jí)狀態(tài),處于亞穩(wěn)定能級(jí)狀態(tài)的離子趨向于遷落到穩(wěn)定的共價(jià)健能級(jí)存在。在穩(wěn)定的共價(jià)鍵能級(jí)狀態(tài),硫以包含8個(gè)原子的環(huán)形分子形式存在,這8個(gè)原子的環(huán)形分子模式是一種穩(wěn)定的組合,難以躍變和被打碎,電池的硫化現(xiàn)象就是這種穩(wěn)定的能級(jí)。要打碎這些硫化層的結(jié)構(gòu),就要給環(huán)形分子供應(yīng)一定的能量,促使外層原子加帶的電子被激活到下一個(gè)高能帶,使原子之間解除束縛。每一個(gè)特定的能級(jí)都有唯一的諧振頻率,諧振頻率以外的能量過高會(huì)使躍遷的原子處于不穩(wěn)定狀態(tài),過低能量不足以使原子脫離原子團(tuán)的束縛,這樣脈沖修復(fù)儀在頻率多次變換中只要有一次與硫化原子出現(xiàn)諧振,就能使硫化原子轉(zhuǎn)化為溶解于電解液的自由離子,在特定條件下轉(zhuǎn)化回活性物質(zhì),重新參與電化學(xué)反應(yīng)。
去硫化脈沖頻率取8.33kHZ以上,脈沖的瞬間電壓一般根據(jù)產(chǎn)品所體現(xiàn)的功能要,采取的瞬間電壓為60V~300V之間,充電脈沖寬度900ms,間隔10ms,放電50ms,測(cè)試開路電壓40ms,上升沿陡直,除硫效果好;放電脈沖選用3歐姆電阻,放電電流為3~4.5A。從克服極化的角度來說,所加的負(fù)脈沖時(shí)間上要很短,一般在時(shí)間上往往是正脈沖的5%左右,幅度是正脈沖的1.5~3倍。
采用脈沖波使硫酸鉛結(jié)晶體重新轉(zhuǎn)化為晶體細(xì)小、電化學(xué)性高的可逆硫酸鉛,使其能正常參與充放電的化學(xué)反應(yīng),修復(fù)率約為60%左右。但修復(fù)時(shí)間長,需數(shù)十小時(shí)以上,甚至一周的時(shí)間,效率較低。
6、水療法
重要是通過硫化的極板在純水充電,是硫酸鹽逐步溶解并排除電池外。具體做法就是倒出電解液,換為純水,用0.05C左右的電流充電,充電十小時(shí)以上,再倒掉電解液,換為純水,反復(fù)充-放-充-放幾次,經(jīng)數(shù)十小時(shí)甚至十幾天,最后在充足電情況下用密度稍高的電解液調(diào)整電池內(nèi)電解液密度至標(biāo)準(zhǔn)溶液密度,一般硫化現(xiàn)象可解除,容量恢復(fù)至80%以上可認(rèn)為修復(fù)成功。
此法機(jī)理,加水降低了溶液的硫酸鉛的飽和度,用降低酸液密度提高硫酸鹽的溶度積,采取小電流長時(shí)間充電以降低歐姆極化延緩水分解電壓的提早出現(xiàn),最終使硫化現(xiàn)象在溶解和轉(zhuǎn)化為活性物質(zhì)中逐漸減輕或消除,按照這一理論,假如用大電流充電,將電池溫度控制在45℃左右,并加以振蕩可以加大硫酸鉛溶解度,加快電化學(xué)反應(yīng)速度,除硫效果更明顯。
此法關(guān)于開口式蓄電池比較適用,關(guān)于硫化嚴(yán)重現(xiàn)象亦可反復(fù)處理,無須投資設(shè)備即可自行修復(fù),缺點(diǎn)是過程太繁瑣,對(duì)密封電池不適用。
絕大多數(shù)的電池生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)的電池都是按國家標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)合格的,一般的使用年限都應(yīng)該在3年左右。而實(shí)際情況是,許多電池在使用1年左右的時(shí)候就出現(xiàn)充不進(jìn)電等現(xiàn)象。根據(jù)大量的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)總結(jié),電池一般在使用8個(gè)月的時(shí)候,就會(huì)出現(xiàn)缺水,再過2個(gè)月,也就是10個(gè)月的時(shí)候,就可能出現(xiàn)硫化現(xiàn)象,這個(gè)時(shí)候是電池修復(fù)的最佳時(shí)機(jī)。假如此時(shí)做好電池修復(fù),重新使用,一段時(shí)間后,電池還會(huì)出現(xiàn)缺水而硫化,這個(gè)過程其實(shí)就是對(duì)上一個(gè)過程的重復(fù),時(shí)間也基本是8個(gè)月左右。理論分析和實(shí)踐表明:電池完全修復(fù)后使用6~8個(gè)月是正常的。
電池修復(fù)的方法很重要,最好的方法是加蒸餾水,用脈沖方法進(jìn)行除硫修復(fù),再根據(jù)電池的實(shí)際情況做其它的技術(shù)處理,這才是真正的無損修復(fù)。在此主張不要輕易添加化學(xué)試劑,因?yàn)檫@會(huì)改變電池內(nèi)的成分組成和對(duì)極板造成損傷,它所出現(xiàn)的效果是短時(shí)間的,且極易造成熱失控等問題,最后導(dǎo)致電池徹底報(bào)廢。