鉛酸蓄電池修復具體過(guò)程詳解

　　電池又稱(chēng)化學(xué)電源,是能為用電器提供直流電源的裝置,化學(xué)電源是通過(guò)氧化還原的電化學(xué)反應,將化學(xué)能轉化為電能.一次電池是一次性應用的電池,二次電池是可多次反復使用的電池,因此這里的二次實(shí)際上是多次的意思.二次電池又稱(chēng)為可充電電池或蓄電池。

　　相對于零電平或某一基準電平幅值為正的脈沖叫正極性脈沖,簡(jiǎn)稱(chēng)正脈沖,反之,則為負脈沖.正負脈沖按一定占空比出現的稱(chēng)組合脈沖.二十世紀以來(lái),隨著(zhù)人們對負脈沖的認識的不斷提高,負脈沖的應用范圍不斷擴大,在許多領(lǐng)域都得到了廣泛的應用,如:能源、醫療、勘探、等。下面以鉛酸蓄電池和鋰離子電池為例，介紹一下組合脈沖修復機和組合脈沖充電器對蓄電池的維護與修復原理:

　　基礎部分

　　一、 鉛酸蓄電池

　　鉛酸蓄電池是蓄電池的一種.以其低廉的價(jià)格, 良好的高倍率放電性能,應用非常廣泛,如汽車(chē)、摩托車(chē)、火車(chē)、輪船、通信以及UPS等均需運用.鉛酸蓄電池主要由正極板、負極板、電解液、容器、極柱、隔膜、可導電的物質(zhì)等組成。(一) 正極板(正極活性物質(zhì))

　　正極板活性物質(zhì)的主要成分是二氧化鉛.具有較強的氧化性,放電時(shí),與硫酸發(fā)生反應生成硫酸鉛,并吸收電子,二氧化鉛有兩種類(lèi)型晶格,一種是α—Pb02 另一種是β—Pb02.這兩種二氧化鉛活性物質(zhì)差別很大,它們在正極板所起的作用也不相同.?—Pb02 給出的容量是α—PbO2 的1.5~~~3倍.而α—Pb02具有較好的機械強度,它的存在,正極板活性物質(zhì)不宜軟化脫落,只有α—Pb02 和βα—PbO2 的比例達到0.8時(shí),鉛蓄電池會(huì )表現出良好的性能 .

　　正極活性物質(zhì)在放電狀態(tài)下,與電解質(zhì)硫酸發(fā)生反應生成硫酸鉛與水.其反應式如下:Pb02+3H++HSO4+2e==PbSO4+2H2O 充電時(shí),在外線(xiàn)路的作用下轉化為ρbO2與H2SO4放電時(shí),二氧化鉛的ρb4+接受了負極送來(lái)的電子形成ρb+2與溶液中的硫酸根離子結合生成ρbSO4 .當硫酸鉛達到一定量時(shí),變成沉淀物附著(zhù)在極板上.充電時(shí)硫酸鉛中的鉛離子 的電子被外線(xiàn)路帶走轉化為 二氧化鉛.將水中 氫離子留在溶液中.氧離子與鉛離子結合生成二氧化鉛進(jìn)入晶格,形成正極活性物質(zhì).

　　(二)負極板(負極活性物質(zhì))

　　在鉛酸蓄電池里,為了供負極活性物質(zhì)充分與電解液發(fā)生反應,故將鉛制成多孔海棉狀,又稱(chēng)為海綿鉛,在放電時(shí),鉛給出外線(xiàn)路電子形成 Pb+2 與溶液的硫酸根 結合生成硫酸鉛,充電時(shí),部分PbSO4首先溶解成Pb2+與SO4.Pb+2接受電子還原成鉛進(jìn)入負極活性物質(zhì)晶格。

　　( 三)電解液

　　硫酸是鉛酸蓄電池電解液中的重要原材料之一,市場(chǎng)上濃硫酸一般分為兩種:一種是工業(yè)用濃硫酸,純度較低,不適用于鉛酸蓄電池;另一種為純度較高的分析純,較適合于鉛酸蓄電池,硫酸的分子量為98,濃硫酸中硫酸含量為98%是無(wú)色透明油狀液體,具有很強的吸水性和腐蝕性,與水結合后,可放出大量的熱.所以在電解液配制過(guò)程中,一定要注意防護,以免出現危險,配制時(shí),千萬(wàn)不要把水加入濃硫酸中,而是將濃硫酸緩慢加入水中。鉛酸蓄電池電解液配制過(guò)程中,對水的要求較高,水中含雜質(zhì)的多少,直接影響電池的質(zhì)量.鉛蓄電池用水外觀(guān)是無(wú)色透明的,殘渣含量應小于0.01%.一般檢驗水的標準用電阻率(Ωcm)或電導率來(lái)表示,比較簡(jiǎn)單的方法是:采用電阻率測量法:用數字式萬(wàn)用表將檔位撥至20MΩ處,將萬(wàn)用表兩只表筆相距1厘米,測出水的電阻阻值在5——10MΩ即可。

　　(四) 隔板

　　隔板也是鉛蓄電池主要組成部分之一,其質(zhì)量對電池影響很大,隔板的主要功能是防止電池正負極板短路,蓄電池中,對隔板的要求是:采用多孔質(zhì)隔板,允許電解液自由擴散和離子遷移,要有比較小的電阻,隔板孔徑要小.空隙總面積要大,要防止脫落的活性物質(zhì) 到達對方的極板. 因此, 隔板的孔徑要小, 孔數要多。

　　二、電池修復過(guò)程中常用的名詞:

　　1.不可逆的硫酸鹽化

　　不可逆的硫酸鹽化,簡(jiǎn)稱(chēng)硫酸鹽化.鉛酸蓄電池在放電時(shí),正負極板都產(chǎn)生一種化合 即硫酸鉛,硫酸鉛是一種難溶于水,不導電的物質(zhì),在正常情況下,蓄電池在放電后形成的硫酸鉛結晶比較小,充電時(shí),在電的作用下,比較容易地溶解并還原成鉛.如果使用不當,常常充電不足、失水、過(guò)放電等.硫酸鉛就會(huì )形成粗大堅硬的結晶體,這時(shí)就很難用一般的方法將其還原成鉛,所以被稱(chēng)之為不可逆的硫酸鹽化,由于硫酸鹽化,一方面,它可以阻擋硫酸與其他活性物質(zhì)接觸并發(fā)生反應:另一方面,使活性物質(zhì)數量減少,它可引起蓄電池容易下降,嚴重時(shí)會(huì )造成蓄電池壽命終止.

　　2.活性物質(zhì)的脫落

　　在我們修復廢舊電池時(shí),有些電池加水修復后,從注水孔內流出一些紅褐色液體.即為脫落的活性物質(zhì),活性物質(zhì)脫落原因有以下幾種解釋:1、電池受外力的影響,如振動(dòng),摔打等.2、α—PbO2.βPbO2變體模型.αPbO2是活性物質(zhì)骨架,當電池在充放電時(shí),一部分α—PbO2轉化為β—PbO2從而導致軟化脫落.3、隨著(zhù)循環(huán)進(jìn)行,活性物質(zhì)由無(wú)定性態(tài)逐漸晶形化,即結晶度增加,水化聚合物鏈數目減少,凝膠壓電阻增加,晶粒間電接觸惡化,該活性物質(zhì)脫落.4、還有人們認為,隨著(zhù)充電和放電的不斷進(jìn)行,活性物質(zhì)形成若干密集的團塊,當團塊間缺乏足夠的連接時(shí),活性物質(zhì)就會(huì )脫落,電池失效.

　　3.電池的電壓

　　電池正負兩極的電勢差稱(chēng)蓄電池的電壓,一般用萬(wàn)用表來(lái)測量.在電池修復過(guò)程中,其電壓有三種表現形式:第一種叫空載電壓,又稱(chēng)為開(kāi)路電壓,就是電池即不充電又無(wú)負載的情況下測量到的電池電壓:第二種叫負載電壓,就是電池放電過(guò)程中某個(gè)時(shí)段所測量的電池電壓.第三種叫在線(xiàn)電壓,就是電池在充電過(guò)程中某一時(shí)刻所測量的電壓,了解三種電壓測量方法,對判斷電池是否斷路或短路;電池內阻計算具有重要的意義.

　　4.蓄電池的容量

　　蓄電池的容量是衡量蓄電池性能的一項重要指標.一般用安時(shí)來(lái)表示.放電時(shí)間(小時(shí))與放電電流(安培)的總稱(chēng),即容量=放電時(shí)間×放電電流.電池的實(shí)際容量,取決于電池中活性物質(zhì)的多少和活性物質(zhì)的利用率.活性物質(zhì)是量越多,活性物質(zhì)利用率就越高,電池的容量也就越大.反之容量越小,影響電池容量的因素很多,常見(jiàn)的有以下幾種:

　　(1) 放電率對電池容量的影響

　　鉛蓄電池容量隨放電倍率的增大而降低,也就是說(shuō)放電電流越大,計算出電池的容量就越小.比如一只10Ah的電池,用5A放電可以放2小時(shí),即5×2=10 ; 那么用10A放電只能放出47.4分鐘的電,合0.79小時(shí).其容量?jì)H為10×0.79=7.9安時(shí).所以對于給定電池在不同時(shí)率下放電,將有不同的容量.我們在談到容量時(shí)必須知道放電的時(shí)率或倍率.簡(jiǎn)單的講就是用多大的電流放電。

　　(2) 溫度對電池容量的影響

　　溫度對鉛酸蓄電池的容量影響較大,一般隨溫度降底,容量的下降,容量與溫度的關(guān)系如:

　　Ct1= Ct2/1+k(t1-t2 ).t1t2分別是電解液的溫度,k為容量的溫度系數,Ct1溫度為t1時(shí)容量(Ah),Ct2是溫度為t2時(shí)的容量(Ah)在蓄電池生產(chǎn)標準中,一般要規定一個(gè)溫度為額定標準溫度,如規定t1為實(shí)際溫度,t2為標準溫度,(一般為25攝氏度) 負極板受低溫的影響要比正極板敏感.當電解液溫度降低時(shí),電解液粘度增大,離子受到較大的阻力,擴散能力下降,電解液電阻也增大,使電化學(xué)反應阻力增加,一部分硫酸鉛不能正常轉化.充電接受能力下降,結果導致蓄電池容量下降.

　　(3)終止電壓對電池容量的影響

　　當電池放電至某一個(gè)電壓值以后,產(chǎn)生電壓急劇下降,實(shí)際上所獲得的能量非常小,如果長(cháng)期深放電,對電池的損害相當大.所以必須在某一電壓值終止放電,該截止放電電壓叫放電終止電壓.設定放電終止電壓,對延長(cháng)蓄電池使用壽命意義重大.一般我們所維修的電動(dòng)車(chē)電池,電摩電池的放電終止電壓為每格1.75伏,也就是說(shuō)一節12伏電池為6格,其放電終止電壓是6×1.75=10.5伏.

　　(4)極板的幾何尺寸對電池容量的影響

　　在活性物質(zhì)的量一定時(shí),與電解液直接接觸極板的幾何面積增加,電池容量的增加,所以極板的幾何尺寸,對電池容量的影響不可忽視.

　?、贅O板厚度對容量的影響

　　活性物質(zhì)的量一定,電池容量隨極板厚度的增加而減少,極板越厚,硫酸與活性物質(zhì)接觸面就越小,活性物質(zhì)的利用率越低,電池容量越小.

　?、跇O板高度對容量的影響

　　在電池中,極板的上下兩部分的活性物質(zhì)利用率存在著(zhù)較大的差異,實(shí)驗證實(shí),放電初期,極板上部比下部的電流密度大約高出2倍~~2.5倍,這種差別隨著(zhù)放電時(shí)的推移逐漸減少,但上部要比下部的電流密度大.

　?、蹣O板