蓄电池硫化的修理.doc

《蓄电池硫化的修理.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《蓄电池硫化的修理.doc（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、蓄电池硫化的修理:) 1、何为硫化 蓄电池内部极板的表面上附着一层白色坚硬的结晶体，充电后依旧不能剥离极板表面转化为活性物质的硫酸铅，这就是硫酸盐化，简称为“硫化”。 2、硫化表象 电池内阻增大，充电较未硫化前电压提前到达充电终止电压，电流越大越明显。酸液密度低于正常值。放电容量下降，放电电流越大容量下降越明显。充电时有产生气泡，充电温升增快，严重时可导致充不进电。 3、硫化的生成 根据蓄电池的双硫酸盐化论，蓄电池在每次放电后，正负极板的不同活性物质均转变为硫酸铅，充电后各自还原回不同的活性物质。而经常过放电、小电流深放电、低温大电流放电、补充电不及时、充电不充足、酸液密度过高、电池内部缺水、

2、长期搁置时，极板表面的硫酸铅堆积过量且在电解液中溶解，呈饱和状态，这些硫酸铅微粒在温度、酸浓度的波动下，重新结晶析出在极板表面。由于多晶体系倾向于减小其表面自由能的结果，重组析出后的结晶呈增大、增厚趋势。由于硫酸铅是难溶电解质，重组后的结晶体其比表面积减小，在电解液中的溶解度和溶解速度降低。硫酸铅附着在极板表面和微孔中阻碍了电池的正常扩散反映，且硫酸铅电导不良阻值大，致使电池在正常的充电中欧姆极化、浓差极化增大，充电接受率降低，在活性物质尚未充分转化时已达极化电压产生水分解，电池迅速升温使充电不能继续下去进而活性物质转化不完全，因而成为容量降低和寿命缩短的原因。 4、如何防止电池产生硫化 每次

3、放电后及时补充电且要充足电，尤其是大电流放电后一定要及时补充电。在小电流放电时尽量控制放电深度，小电流深放电产生的硫酸铅过于致密，放电后充电采取小电流长时间。对于低温大电流放电后，要采取多充电量百分之三十来恢复容量。长期搁置的电池,要先充足电后再搁置，在搁置每两个月适当补充电一次。 5、几种电池硫化修复的方法 1）水疗法 对已硫化电池，可以先将电池放电，倒出原电解液并注入密度在1.10g/cm3以下较稀电解液，即向电池中加水稀释电解液，以提高硫酸铅的溶解度。采用20h率以下的电流，在液温不超过2040的范围内较长时间充电，最后在充足电情况下用稍高电解液调整电池内电解液密度至标准溶液浓度，一般硫

4、化现象可解除，容量恢复至80%以上可认为修复成功。 此法机理，用降低酸液密度提高硫酸盐的溶度积，采取小电流长时间充电以降低欧姆极化延缓水分解电压的提早出现，最终使硫化现象在溶解和转化为活性物质中逐渐减轻或消除。 此法特点对于加水蓄电池比较适用，对于硫化严重现象亦可反复处理，无须投资设备即可自行修复，缺点是过程太繁琐对密封电池不太使用。 2）浅循环大电流充电法 对已硫化电池，采用大电流5h率以内电流，对电池充电至稍过充状态控制液温不超过40度为宜，然后放电30%，如此反复数次可减轻和消除硫化现象。 此法机理，用过充电析出气体对极板表面轻微硫化盐冲刷，使其脱附溶解并转化为活性物质。 此法特点，对于

5、轻微硫化可明显修复。但对老电池不适用，因为在析出气体冲刷硫酸盐的同时也对正极板的活性物产生强烈冲刷，使活性物质变软甚至脱落。 3）化学修复法 对已硫化电池，倒掉原电解液，加入纯水与硫酸钠、硫酸钾、酒石酸等物质混合液，采取正常充放电几次，然后倒出纯水加入稍高密度酸液调整电池内酸液至标准液浓度，容量恢复至80%以上可认为修复成功。 此法机理，加入的这些硫酸盐配位掺杂剂，可与很多金属离子，包括硫化盐形成配位化合物。形成的化合物在酸性介质中是不稳定的，不导电的硫化层将逐步溶解返回到溶液中，使极板硫化脱附溶解。 此法特点，修复效率和功效高于前两种修复方法，缺点太繁琐。 4）脉冲修复 对于硫化电池，可用一

6、些专用的脉冲修复仪对电池充放电数次来消除硫化。 此法机理，从固体物理上来讲，任何绝缘层在足够高的电压下都可以击穿。一旦绝缘层被击穿，就会由绝缘状态转变为导电状态。如果对电导差阻值大的硫酸盐层施加瞬间的高电压，就可以击穿大的硫酸铅结晶。如果这个高电压足够短，并且进行限流，在打穿硫化层的情形下，控制充电电流适当，就不会引起电池析气。电池析气量取决于电池的端电压以及充电电流的大小，如果脉冲宽度足够短，占空比够大，就可以在保证击穿粗大硫酸铅结晶的条件下，同时发生的微充电来不及形成析气，如果含有负脉冲去极化，就更能保证在击穿硫酸盐层时极板的气体析出，这样就实现了脉冲消除硫化。 从原子物理学来说，硫离子具

7、有5个不同的能级状态，处于亚稳定能级状态的离子趋向于迁落到稳定的共价健能级存在。在稳定的共价键能级状态，硫以包含8个原子的环形分子形式存在，这8个原子的环形分子模式是一种稳定的组合，难以跃变和被打碎，电池的硫化现象就是这种稳定的能级。要打碎这些硫化层的结构，就要给环形分子提供一定的能量，促使外层原子加带的电子被激活到下一个高能带，使原子之间解除束缚。每一个特定的能级都有唯一的谐振频率，谐振频率以外的能量过高会使跃迁的原子处于不稳定状态，过低能量不足以使原子脱离原子团的束缚，这样脉冲修复仪在频率多次变换中只要有一次与硫化原子产生谐振，就能使硫化原子转化为溶解于电解液的自由离子，重新参与电化学反应

8、，在特定条件下转换回活性物质。 此法特点，效果好操作方便。但需要有专用的脉冲充电器，个人用户都不具备，需要购买。市场上的脉冲修复充电器参差不齐，很多脉冲充电器甚至是专用修复仪的脉宽比、占空比、负脉冲设计得并不合理不能起到去硫化的作用。 大容量铅酸蓄电池（以下简称“电池”）是基站电源的保障。在国内出现“电荒”的时候，后备电源的可靠性显得格外重要。在长三角和珠三角地区，每周内停三供四的时间很多，甚至出现听四供三更加严重的局面。多数处于野外的基站，其供电是难以保证都是采用一、二类电源的，这样，电池的可靠性问题尤其严重。 虽然目前的科学技术飞速发展，近年铅酸蓄电池的发展也比较快，基本上以大型阀控密封式

9、铅酸蓄电池代替了防算酸隔爆型电池。就是大型阀控密封式铅酸蓄电池近些年也在发展。但是大容量的固定电池还是以铅酸蓄电池为唯一的选择。如何延长铅酸蓄电池的正常使用寿命，一直是业内人士探讨的主要问题。 相同的电池，在不同的设备条件、不同的使用条件和不同维护条件下使用寿命相差很大。这就需要在设备条件、使用条件和维护条件上寻找其差异。而电池失效的的几个主要现象是： a正极板软化； b正极板板栅腐蚀； c负极板硫化； d失水； e少数电池出现热失控（包括电池鼓胀）。 下面，就以电池失效模式来探讨设备条件、使用条件和维护条件对电池失效的影响及其应对方法。 一、电池的失效模式及其原因 1、电池的正极板软化 电池

10、的正极板是由板栅和活性物质组成的，其中活性物质的有效成分就是氧化铅。放电的时候氧化铅转为硫酸铅，充电的时候硫酸铅转为氧化铅。氧化铅是由氧化铅和氧化铅组成的，在2种氧化铅中以其中氧化铅荷电能力小但是体积大，比为氧化铅坚硬，主要起支撑作用；氧化铅恰好相反，荷电能力大但是体积小，比为氧化铅软，主要起荷电作用。氧化铅是在碱性环境中生成的，在电池内部一旦出现参与放电以后，在充电只能够生产氧化铅。正极板的活性物质是多孔结构的，就与电解液硫酸的接触面积来说，多孔结构是平面的数十倍。如果氧化铅参与放电以后，重新充电以后只能够生成氧化铅，这样就失去了支撑，不仅仅会产生正极板活性物质脱落，而且脱落的活性物质还会堵

11、塞正极板的微孔，导致正极板参与反应的真实面积下降，形成电池容量的下降。后备电源的电池使用年限要求比较严格，对电池的比容要求比较宽，因此后备电源使用的电池的后备电源的电池氧化铅和氧化铅比例比深循环的动力型电池大一些。为了减少氧化铅参与放电，一般控制放电深度仅仅为40。随着电池的使用时间的增加，电池的容量下降，新电池放电40的电量，对于旧电池来说必然上超过40的，所以旧电池就相当于放电深度深，电池的正极板软化也会被加速。所以，电池的容量寿命曲线的后期下降速率远远高于中期。电池容量越小，放电深度越深，氧化铅损失也越多，正极板软化也越严重，导致电池容量下降越快，形成了恶性循环。 这样，电池的放电深度需

12、要严格控制。实现这个控制的是靠基站的电源管理系统的国内和设置。目前控制电池放电深度的主要标准还是一次放电量和放电电压。这样，尽可能避免在应急的时候强制放电，而应该按照放电量来增加电池的容量。 2、电池的正极板腐蚀 正极板的板栅中的铅在充电过程中或被氧化为氧化铅，并且不能够再还原为铅，形成正极板腐蚀。而氧化铅的体积比铅的体积大，形成体积线性增加变形，使正极板活性物质与板栅脱离，导致正极板失效。而过充电会严重加速正极板腐蚀。我们一般以为不会产生过充电状态。实际上，基站的浮充电压如果跟不上环境温度的上升而进行下降的补偿，过充电就产生了。如基站的空调不够或者损坏，电池的过充电也会产生。这样电池的正极板

13、板栅在不同的使用条件下会有不同的腐蚀速度。长三角和珠三角地区的正极板腐蚀也会比内地严重，这与电池的使用环境温度关系密切。 3、电池的负极板硫化 电池放电以后，负极板的铅转换为硫酸铅，如果不及时充电或者充电时间比较长，这些硫酸铅晶体就会逐步聚积而形成粗大的硫酸铅结晶，采用普通的充电方式是无法恢复的所以称为不可逆硫酸铅盐化，简称硫化。 在折合单格电压为2.25V的浮充状态下，电池基本充满电需要一周的时间，完全充满电需要28天的时间，其间电池就处于欠充电状态。在电池放电以后的12小时，就可以发现产生粗大的硫酸铅结晶。在发生电荒的地区，电池的硫化相当严重。 在一般浮充状态下使用，随着日夜环境温度的变化

14、，硫酸铅结晶也会聚积而形成粗大硫酸铅结晶而导致硫化。 在冬季环境温度比较低的时候，电池的浮充电压应该相应的提升，如果浮充电设备没有依据室温相应的调解上升，电池欠充电就会产生，电池硫化也就产生了。 失水的电池相当于电解液的硫酸浓度上升，也形成了加速电池硫化的条件。 较快速的充电可以抑制电池的硫化，基站的充电电流相对都比较小，所以硫化程度比充电电流大的电池严重。另外，浮充电压纹波越小，浮充电流的扰动越小，也形成了电池硫化的条件。 采用低锑合金的正极板的电池，浮充电压比较低，也比其它铅钙锡铝合金电池更加容易出现硫化。 从上面的硫化失效原因看看，很多电池的是无法避免的。特别是电池组发生单体电池落后的时

15、候，个别落后的单体电池处于欠充电状态，这样该电池比其它电池更加容易硫化。 电池一旦出现硫化，靠单纯的浮充和均充是无法解决的，必须采取其它措施。目前消除密封电池硫化的方法有化学法和脉冲法。化学法虽然会较快的消除负极板硫化，但是其副作用增加电池自放电会比较明显。这样会形成新的失效模式。所以，除了应急处理以外，没有任何电池制造商同意采用这种方法来修复电池。而脉冲修复硫化，属于无损修复，这是近年来所广泛提倡的方法。 4、电池的失水 电池充电达到单体电池2.35V（25）以后，就会进入正极板大量析氧状态，对于密封电池来说，负极板具备了氧复合能力。如果充电电流比较大，负极板的氧复合反应跟不上析氧的速度，气体会顶开排气阀而形成失水。如果充电电压达到2.42V（25），电池的负极板会析氢，而氢气不能够类似氧循环那样被正极板吸收，只能够增加电池气室的气压，最后会被排出气室而形成失水。电池具备负的温度特性，其析气也与温度特性一致。当电池温升以后，电池的析气电压也会下降，温升会导致电池容易析气失水。长三角和珠三角地区夏季环境温度比较高，如果没有空调或者空调容量不足，会使电池失水增加。如果单体电池的浮充电压折合为2.25V，在30的时候，电池失水比25条件下增加一倍，在40条件下，电池失水是25的8倍左右，除非相应的降低浮充电压。 如果电池的正极板含锑，随