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對(duì)蓄電池進(jìn)行修復(fù)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(qǐng)了一家蓄電池修復(fù)公司，對(duì)老化的蓄電池進(jìn)行了修復(fù)。他們加了一些藥水，然后采用大電流充放電等。最近我們對(duì)電池的性能進(jìn)行了測(cè)試，發(fā)現(xiàn)性能有較大的提升。請(qǐng)高手指導(dǎo)：對(duì)蓄電池進(jìn)行修復(fù)的原理是什么？加入的藥水是什么？起到了什么樣的作用？: 問(wèn) 提問(wèn)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(guò)大。因極板活性物質(zhì)的還原是從導(dǎo)電最好的柵架處開(kāi)始的，大電流充電時(shí)，該處硫酸鉛迅速還原，所以距柵架較遠(yuǎn)的硫酸鉛來(lái)不及起化學(xué)反應(yīng)，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(lái)。 * 充電終期電流過(guò)大。這樣會(huì)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(guò)量充電。過(guò)充電的電流雖然不大，但因此時(shí)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(shí)產(chǎn)生的氣泡雖不太多，但同樣對(duì)極板表面產(chǎn)生沖擊作用使活性物質(zhì)脫落。 * 放電電流過(guò)大。此時(shí)化學(xué)反應(yīng)激烈，會(huì)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(huì)使極板短路，造成電池自行放電，必須將蓄電池拆開(kāi)修理。 • 極板硫化 * 蓄電池極板上產(chǎn)生一層導(dǎo)電不良、白色的粗晶粒硫酸鉛，正常充電時(shí)，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(jiǎn)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(shí)有下列現(xiàn)象：充電時(shí)電壓迅速上升，過(guò)早發(fā)生“沸騰”，電解液濕度很快上升到 40 ℃ 以上，使用時(shí)電容量顯著不足，且電壓下降很快。 • 自行放電電流過(guò)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(rèn)為每天消耗本身容量的 1%-2% 是正常的，如此超過(guò)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(huì)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(fù)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(zhǎng)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(yīng)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(biāo)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(jìn)行充電。 • 短路鉛蓄電池的短路指鉛蓄電池內(nèi)部正負(fù)極群相連。 • 鉛蓄電池短路現(xiàn)象主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1. 開(kāi)路電壓低，閉路電壓（放電）很快達(dá)到終止電壓。 2. 大電流放電時(shí)，端電壓迅速下降到零。 3. 開(kāi)路時(shí)，電解液密度很低，在低溫環(huán)境中電解液會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。 4. 充電時(shí)，電壓上升很慢，始終保持抵值（有時(shí)降為零）。 5. 充電時(shí)，電解液溫度上升很高很快。 6. 充電時(shí)，電解液密度上升很慢或幾乎無(wú)變化。 7. 充電時(shí)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(gè)方面： 1 隔板質(zhì)量不好或缺損，使極板活性物質(zhì)穿過(guò)，致使正、負(fù)極板虛接觸或直接接觸。 2 隔板竄位致使正負(fù)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(guò)多，致使正、負(fù)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(fù)極板相連。 4 導(dǎo)電物體落入電池內(nèi)造成正、負(fù)極板相連。 5 焊接極群時(shí)形成的“鉛流”未除盡，或裝配時(shí)有“鉛豆”在正負(fù)極板間存在，在充放電過(guò)程中損壞隔板造成正負(fù)極板相連。另：?jiǎn)温范搪? 現(xiàn)象是突然失去啟動(dòng)能力：?jiǎn)?dòng)時(shí)，短路單格有電解液噴出。其原因是：?jiǎn)胃穸搪泛?，使蓄電池電阻增加，電壓降低，不能供出?qiáng)大的電流，同時(shí)在短路處產(chǎn)生高溫使電解液急劇受熱噴出。這時(shí)如果打開(kāi)蓄電池安全閥檢查，會(huì)看到電解液“發(fā)黑”，嚴(yán)重失效時(shí)無(wú)法修復(fù)。這時(shí)，蓄電池自行放電很快，有時(shí)充電后很快就沒(méi)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(shí)形成硫酸鉛，充電時(shí)則還原成鉛和硫酸。如果電池的使用和維護(hù)不善，例如經(jīng)常充電不足或者過(guò)放電，負(fù)極板上就會(huì)逐漸形成一種粗大而堅(jiān)硬的硫酸鉛結(jié)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(shí)因其存在于極板上阻礙了電化學(xué)反應(yīng)，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(shí)際使用中，如果運(yùn)輸和庫(kù)存電池時(shí)間超過(guò) 3 個(gè)月而不進(jìn)行充電，就會(huì)產(chǎn)生明顯的硫化。如果貯存期超過(guò) 6 個(gè)月，電池容量可能下降到 70% ，如果貯存期一年，電池基本就報(bào)廢了。電池過(guò)放電的情況也是難以避免的。如果電池放電以后沒(méi)有及時(shí)充電，在 12 個(gè)小時(shí)以內(nèi)就會(huì)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(duì)電池的使用壽命影響很大。 • 電池維修程序： 1 、接到電池時(shí)應(yīng)首先檢查有無(wú)短路斷路現(xiàn)象，先把短路斷路修好再補(bǔ)蒸餾水。 2 、順著電池蓋上的排氣孔，翹開(kāi)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(dá)扣連接的，注意翹開(kāi)蓋板的時(shí)候不要損壞蓋板。這時(shí)可以看到 6 個(gè)排氣筏的橡膠帽。 3 、打開(kāi)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(kāi)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(shí) 0.5--1ml 電解液。 5 、將加好液的電池靜置 12--24 小時(shí)，讓電解液充分均勻。 6 、把 12V 單體電池按極性接在修復(fù)儀上修復(fù)。 7 、修復(fù) 5 小時(shí)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(yán)重脫粉，這樣的電池很難修復(fù)。 8 、修復(fù) 12 小時(shí)后既可放電檢測(cè)容量。 9 、本機(jī)放電電流為 5A ，相當(dāng)于電動(dòng)車(chē) 180W 模擬電機(jī) 20 公里時(shí)速行駛電流，一般本機(jī)檢測(cè)的電池放電有多長(zhǎng)時(shí)間，電動(dòng)車(chē)就能跑多長(zhǎng)時(shí)間。 10 、檢測(cè)合格后，蓋上排氣伐，注意恢復(fù)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(fù)修復(fù)。注意：極板斷裂、短路、極板脫碎的電池不能修復(fù)。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(yīng)用廣泛的動(dòng)力電源。具有可靠性好，原材料易得、價(jià)格便宜，目前約有 95% 的市場(chǎng)占有率。在實(shí)際使用過(guò)程中，如果電池的使用和維護(hù)不善，例如經(jīng)常充電不足，不即使充電或過(guò)放電，負(fù)極板上就會(huì)逐漸產(chǎn)生一種堅(jiān)硬且導(dǎo)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(shí)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(jiǎn)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(lái)出現(xiàn)的鉛酸電池修復(fù)技術(shù)主要有： • 采用大電流充電，使大的硫酸鉛結(jié)晶產(chǎn)生負(fù)阻擊穿來(lái)溶解的方法。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，這種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(guò)程中帶來(lái)加重失水和正極板軟化問(wèn)題，對(duì)電池壽命造成嚴(yán)重?fù)p傷，不易采用。 • 負(fù)脈沖此方法應(yīng)用至今已有 30 多年歷史，原理是在充電過(guò)程中加入負(fù)脈沖，對(duì)減低電池溫升有作用，但對(duì)＂硫化＂的修復(fù)效果不明顯，其修復(fù)率為２０％，目前采用較多，屬淘汰產(chǎn)品，時(shí)常價(jià)約 1300 ～ 1600 元． • 添加活性劑采用化學(xué)方法，消除硫酸鉛結(jié)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(jié)構(gòu)，修復(fù)后的使用期較短，其修復(fù)率約為 45% 。 • 高頻脈沖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% 。較負(fù)脈沖效果好。但因其修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)，需數(shù)十小時(shí)以上，甚至一周的時(shí)間，效率較低，對(duì)嚴(yán)重“硫化”的蓄電池修復(fù)不好，但技術(shù)簡(jiǎn)單，目前有許多廠家再使用，市場(chǎng)價(jià)約為 2000 元。 • 組合式諧振脈沖合理的控制修復(fù)脈沖的前沿，利用充電脈沖中的高次諧波與大的硫酸鉛結(jié)晶諧振的方法，在修復(fù)過(guò)程中消除電池硫化，利用這種方法可以在給電池修復(fù)的時(shí)候，修復(fù)效率高，對(duì)電池?fù)p傷小，極大的減輕了鉛酸蓄電池對(duì)環(huán)境的污染，使電池壽命延長(zhǎng)，減少用戶因更換電池而帶來(lái)的巨額費(fèi)用，因此前景廣闊。缺點(diǎn)是設(shè)備技術(shù)復(fù)雜，成本高，脈沖前沿控制與諧振技術(shù)要求高等。市場(chǎng)價(jià)約 -4 型（獨(dú)立 4 充放）為 2200-7800 元， -20 型（獨(dú)立 20 只充放）為 8500-15000 元。復(fù)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(shí)充電和過(guò)放電，但是在實(shí)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(rèn)為是“不可逆”的。傳統(tǒng)的處理方法比較復(fù)雜，采用大電流充電；活性劑置換；正負(fù)脈沖充電等，這些方法修復(fù)成功率低，存在一定的負(fù)作用?，F(xiàn)在采取的方法是復(fù)合脈沖修復(fù)的方法，可以把“不可逆”變成“可逆”，并且基本上對(duì)電池極板沒(méi)有任何損傷。這是鉛酸電池界取得的重大突破。脈沖修復(fù)的原理是比較復(fù)雜的。首先，任何晶體在分子結(jié)構(gòu)確定以后都有諧振頻率，而這個(gè)諧振頻率與晶體的尺寸有關(guān)。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(jí)數(shù)進(jìn)行頻率分析可以知道脈沖會(huì)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(jié)晶獲得的能量大，小硫酸鉛結(jié)晶獲得的能量小，從而形成大硫酸鉛結(jié)晶諧振的振幅大，在正脈沖充電期間比小硫酸鉛結(jié)晶容易溶解。既所謂“擊碎”粗大的硫酸鉛結(jié)晶。適當(dāng)控制脈沖電流值，以較小的電流密度對(duì)正極板充電，基本上不會(huì)形成對(duì)正極板的損傷。對(duì)于密封電池來(lái)說(shuō)，瞬間的充電電壓使電極板所產(chǎn)生的氧氣也可以通過(guò)氧循環(huán)在負(fù)極板上被吸收，電池也就不會(huì)形成失水。所以這是一種區(qū)別與其他修復(fù)方法的“無(wú)損失”修復(fù)。采用高頻正負(fù)脈沖發(fā)生器，對(duì)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(dòng)，破壞了大硫酸鉛繼續(xù)生長(zhǎng)的條件，這種方法克服了以往修復(fù)技術(shù)的局限性，具有快速性、約 8-12 小時(shí)，修復(fù)效率高，耗電少，不會(huì)引起電池失水、正極板軟化和改變電解液原結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)嚴(yán)重硫化的鉛酸電池修復(fù)效果是過(guò)去的 3~4 倍，修復(fù)率達(dá)到 90% 以上，此技術(shù)的應(yīng)用減少了電池的報(bào)廢數(shù)量.: 回答者：網(wǎng)友

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