鉛酸蓄電池是目前世界上廣泛使用的一種化學電源，具有安全性高、電壓平穩(wěn)、原材料豐富、回收再生利用率高等優(yōu)點，它也是世界上各類電池中用途最廣，產(chǎn)量最大的一種電池，在我國通信、電力、汽車、航空等多個領(lǐng)域都有著廣泛的應用。而在鉛酸蓄電池的運行過程中，硫化問題是最為常見的一種電池失效形式，當硫化問題發(fā)生以后，不僅會增大蓄電池電阻，約束蓄電池容量，而且會對電池的正常使用壽命造成一定的影響，嚴重時甚至會導致蓄電池提前報廢。因此，必須加強對硫化原因與生成機理的分析與研究，并采取有針對性的修復措施與修復方法，以延長蓄電池的使用壽命。 

 

1. 鉛酸蓄電池的硫化機理 

 

　　在正常工作條件下，鉛酸蓄電池的正、負極板上中細小晶粒狀的硫酸鉛在充電時，會分別還原為二氧化鉛和海綿狀鉛，其化學方程式為： 

　　2PbSO4+2H2O→PbO2+Pb+2H2SO4 

　　但是在異常情況下，蓄電池極板表面會逐漸生成一層白色粗晶粒的硫酸鉛。由于這部分硫酸鉛晶粒粗大、堅硬，不僅與電解液接觸面積較小，而且導電性能極差，會堵塞極板上的活性物質(zhì)孔隙，使得電解液的深入非常困難，因而使得蓄電池的電阻增大，電荷量減小，電池的使用壽命也極大縮短。 

 

2. 鉛酸蓄電池的硫化原因分析 

 

      2.1 蓄電池長期處于虧電狀態(tài) 

　　當蓄電池處于充滿電量狀態(tài)時，正、負極板上的硫酸鉛幾乎會完全轉(zhuǎn)換為二氧化鉛和海綿狀鉛。而放電時，正負極板上的二氧化鉛和海綿狀鉛又會重新發(fā)送電解反應，逐漸生成硫酸鉛。如果因蓄電池長期充電不足，極板上的硫酸鉛會在溫度升高時逐漸被溶解在電解液中，當溫度下降時，已溶解的硫酸鉛又會因電解液過飽和而析出，析出的硫酸鉛再結(jié)晶形成的粗晶粒附著在正、負極板表面，導致極板出現(xiàn)硫化。 

　　2.2 蓄電池處于過放電狀態(tài) 

　　當蓄電池處于過放電狀態(tài)時，其正、負極板上生成的硫酸鉛較多，參與溶解的也較多，電解液很容易達到飽和狀態(tài)。當溫度稍有降低時，硫酸鉛便會因電解液過飽和而析出，并再結(jié)晶導致硫化。同時，由于過放電狀態(tài)通常是由于大電流放電所產(chǎn)生的，而在大電流放電過程中，蓄電池正、負極板中的活性物質(zhì)會與硫酸之間迅速的發(fā)生化學反應，并容易生成粗晶粒狀的硫酸鉛。 

　　2.3 電解液液面過低 

　　當蓄電池電解液液面過低時，會導致裸露在空氣中的負極板出現(xiàn)氧化現(xiàn)象，極板的氧化部分與電解液重新接觸后，即會產(chǎn)生粗晶粒狀的硫酸鉛。 

　　2.4 電解液密度過大或有雜質(zhì) 

　　當蓄電池電解液密度過大時，硫酸鉛的溶解會容易出現(xiàn)過飽和現(xiàn)象，導致硫酸鉛因再結(jié)晶而產(chǎn)生極板的硫化。 

　　當電解液中存在雜質(zhì)，尤其是金屬雜質(zhì)時，在蓄電池放電過程中，這些物質(zhì)就會吸附在負極板上，并得不到溶解，長時間結(jié)晶后便使得極板硫化。 　

 

undefinedundefined

■ ■■■■

3. 鉛酸蓄電池硫化的修復方法 

 

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，實驗中發(fā)現(xiàn)，這種方法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，現(xiàn)在很少有人用這種簡單的方法修復電池。

2.全充全放修復法（深放電修復）： 全充全放修復法就是對蓄電池采取完全充滿電后，再完全放電的修復的方法。全充全放修復法主要是對輕度損傷的蓄電池具有一定的修復作用，同時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，并且是對每個電池進行單獨的充分放電，全充全放1～2次，蓄電池的容量一般都能得到提升。全充全放修復法不可經(jīng)常使用，最多三個月使用一次。

3.淺循環(huán)大電流充電法： 對硫化的電池，采用大電流（5h率以內(nèi)電流），對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%，如此反復數(shù)次可減輕和消除硫化現(xiàn)象。

此法機理，用過充電析出的氣體對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，對于輕微硫化可明顯修復。但對老電池不適用，因為在析出氣體沖刷硫酸鹽的同時也對正極板的活性物產(chǎn)生強烈沖刷，使活性物質(zhì)變軟甚至脫落。

4.添加活性劑：對硫化的電池，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)酸液至標準液濃度，容量恢復至80%以上可認為修復成功。

此法機理，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，不導電的硫化層將逐步溶解返回到溶液中。

采用化學方法，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)，修復后的使用期較短，副作用較大，其修復率約為40%左右。

5.脈沖修復 ：對于硫化電池，可用一些專用的脈沖修復儀對電池充放電數(shù)次來消除硫化。 其一就是高電壓大電流脈沖充電，通過負阻擊穿消除硫化。這種方法速度快，見效快，但是對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8KHz以上，利用大結(jié)晶諧振的方法來溶解，這種方法修復比較慢，修復效果也比較好。

此法機理，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，就會由絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷щ姞顟B(tài)。如果對電導差，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。如果這個高電壓足夠短，并且進行限流，在打穿硫化層的情形下，適當控制充電電流，就不會引起電池析氣。電池析氣量取決于電池的端電壓以及充電電流的大小，如果脈沖寬度足夠短，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，同時發(fā)生的微充電來不及形成析氣，在充電過程中加入負脈沖，對減低電池溫升有作用，就更能保證在擊穿硫酸鹽層時減少極板的氣體析出，這樣就實現(xiàn)了脈沖消除硫化。

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)的功能需要，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，所加的負脈沖時間上要很短，一般在時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%左右。但修復時間長，需數(shù)十小時以上，甚至一周的時間，效率較低。

5.水療法：　主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，充電十小時以上，再倒掉電解液，換為純水，反復充——放——充——放幾次，經(jīng)數(shù)十小時甚至十幾天，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)電解液密度至標準溶液密度，一般硫化現(xiàn)象可解除，容量恢復至80%以上可認為修復成功。

此法機理，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，如果用大電流充電，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，加快電化學反應速度，除硫效果更明顯。

此法對于開口式蓄電池比較適用，對于硫化嚴重現(xiàn)象亦可反復處理，無須投資設(shè)備即可自行修復，缺點是過程太繁瑣，對密封電池不適用。

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準檢測合格的，一般的使用年限都應該在3年左右。而實際情況是，許多電池在使用1年左右的時候就出現(xiàn)行駛里程短，充不進電等現(xiàn)象。根據(jù)大量的經(jīng)驗總結(jié)，電動車電池一般在使用8個月的時候，就會出現(xiàn)缺水，再過2個月，也就是10個月的時候，就可能出現(xiàn)硫化現(xiàn)象，這個時候是電池修復的最佳時機。如果此時做好電池修復，重新裝車使用，一段時間后，電池還會出現(xiàn)缺水而硫化，這個過程其實就是對上一個過程的重復，時間也基本是8個月左右。理論分析和實踐表明：電池完全修復后使用6～8個月是正常的。

電池修復的方法很重要，最好的方法是加蒸餾水，用脈沖方法進行除硫修復，再根據(jù)電池的實際情況做其它的技術(shù)處理，這才是真正的無損修復。我們主張不要輕易添加化學試劑，因為這會改變電池內(nèi)的成分組成和對極板造成損傷，它所產(chǎn)生的效果是短期的，且極易造成熱失控等問題，最后導致電池徹底報廢。

另外實踐證明任何方法結(jié)合脈沖方式都將有利于提高修復效果。

4. 鉛酸蓄電池的修復流程

 

1.修復步驟：電池的修復大體上可以分四步，選、判、修、檢：

選——就是對電池進行初步挑選，將沒有修復價值的電池挑選出來，減少修復的盲目性。

判——就是對初選合格的電池進行檢查判斷，繼續(xù)剔除難以修復的電池；然后根據(jù)電池的具體情況，選擇合適的修復流程對電池進行修復。

修——就是選擇合適的修復方法和修復流程，對有修復價值的電池進行修復。

檢——就是對經(jīng)過修復的電池進行測量，檢驗修復效果，為電池的使用提供依據(jù)。。

2.挑選電池參考標準：　電池修復主要針對的是硫酸鹽化的電池。對于物理性損壞，如短路、斷路、極板軟化、外形破裂、老化報廢的電池不能修復，初步選擇標準如下：

（1）外觀良好，無鼓脹、變形及漏液現(xiàn)象。

（2）電池出廠在兩年以內(nèi)（看批號），使用兩年以上的電池沒有修復價值。

（3）容量不低于額定容量的40%，容量低于額定容量40％的電池，修復后難以達到理想容量值。

（4）電池不虧電時開路端電壓高于12V。用萬用表測量電池電壓，如果電壓顯示低于12V，這樣的電池內(nèi)部已出現(xiàn)斷格或短路，不能修復。

測量蓄電池開路電壓時，蓄電池應處于穩(wěn)定狀態(tài)，蓄電池充、放電或加注蒸餾水后，應靜置半小時后再測量。蓄電池開路電壓可用萬用表的電壓檔測量，將萬用表的正、負表筆分別與蓄電池的正、負極相接即可。