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铅酸蓄电池的复原技术及原理原理

来源:宝鄂实业    2019-03-01 13:31    点击量:

1铅酸蓄电池的硫酸盐化

如果不考虑生产质量和非正常使用问题,铅酸蓄电池的寿命主要由正极板栅的腐蚀变形速度和不可逆硫酸盐化的积累速度所决定。一般来说,板栅腐蚀至最终报废的周期较长,相对而言,不可逆硫酸盐化是影响蓄电池寿命的最主要和最常见的原因。铅酸蓄电池的报废,缘自反复充放电过程中极板板栅的变形和活性物质的脱落。

 

由多孔电极理论可知,铅酸蓄电池的极板属于两相多孔电极(全浸式扩散电极)。工作时电解液渗入多孔电极的孔隙中,在液-固两相界面上进行电极反应。在这种情况下,极板上的活性物质与电解液的接触面积很大,在正常充放电时很容易引起电化学反应。但是,由于应用状态复杂多变,很难保证理论上的“正常充放”条件。绝大多数铅酸蓄电池,尤其是浮充电状态下的固定电池,均令使用中发生不同程度的不可逆硫酸盐化,即在极板上形成了一层粗大坚硬、不易溶解的硫酸铅重结晶体。它堵塞了极板的毛细孔和外表面,从而阻碍了电解液与活性物质发生反应,减少了活性物质的作用量,最终导致电池容量失效。

 

正常使用的铅酸蓄电池,在放电时形成硫酸铅结晶,在充电时能够较容易地还原为铅。如果电池的使用和维护不善,例如长期放置不用或经常充电不足、过放电等等,负极上就会逐渐形成一种粗大坚硬的硫酸铅结晶。这种硫酸铅结晶不导电,在常规的充电方式下很难分解。这种现象被称为“不可逆硫酸盐化”。它引起蓄电池的内阻增大、容量下降,其形成的主要原因是硫酸铅的重结晶现象导致粗大结晶形成后溶解度减小进而无法分解。

 

2、技术原理

我们的“京环科·铅酸蓄电池复原技术”,其主要目的就是将不可逆的粗大坚硬的硫酸盐晶体迅速地打碎分解,使蓄电池恢复到正常的使用状态。我们采用的方法是一种“物理+化学”的综合方法,根据硫酸盐结晶对蓄电池极板深度、附着力、晶格取相测定它的性质,并分析与计算活化剂对蓄电池极板硫酸盐的使用定量,以更好的清除和避免在蓄电池极板上的不可逆硫酸盐结晶,大大增加极板活性物质与电解液接触面积。

 

复原大概流程为:将专门配置的活化剂定量注入蓄电池内,再用我公司智能/高频蓄电池活化仪特定的高频脉冲电流对电池进行激活复原,最后用我公司智能/恒流蓄电池放电仪对活化电池进行放电检测容量,放电的同时进一步促进了活化剂有效成分更深入电池内部。这种方法的主要特点是迅速、有效。活化剂的加入,一方面加速了原本不导电的硫酸铅分解,另一方面也保证了蓄电池在高频电流进行激活时温度不过度升高,有效地保护了蓄电池。

 

采用这种方法处理的蓄电池,极板上的大晶体全部被分解,电解液的酸根离子大大增加,比重也恢复到正常水平。蓄电池又复原到一个新的初始状态。对于绝大多数正常使用的蓄电池,经过这样的复原处理,能再继续工作一个使用周期。

 

显微镜下硫酸铅结晶极板和复原后的极板

 

3、技术创新点

铅酸蓄电池复原技术主要是以铅酸蓄电池活化理论作为基础。在铅酸蓄电池的使用过程中,除去自然损耗及机械故障外,许多铅酸蓄电池在使用过程中会发现内阻增大,充电不足,在还不到寿命终期就不能使用了。以往解决这一问题的办法主要是在铅酸蓄电池中增加一些活性物质,这种活性物质多以碳作为基础。而我们所采用的铅酸蓄电池复原技术中,最能体现技术特色的主要创新点有两处:

 

第一,发明了一种专用活化剂,通过与电解液和极板之间的电化学反应,利于分解铅酸蓄电池中不可逆硫化大分子,能有效去除极板上的硫酸铅晶体。

 

传统的蓄电池维护液或活性剂,只能起到补充电解液,维护蓄电池正常工作,或者可在一定程度上延缓电池硫化,但不能彻底防止或消除硫化现象。少数产品,对于硫化不严重、还能正常使用的蓄电池,也可以去掉部分硫酸铅晶体,提高电池容量,但一般只是局限在40—70%的范围内,活化效果有限,特别是对于那些严重硫化甚至报废的蓄电池,起不到很好的作用。另外有一种错误的电池保养做法,即补充酸液,认为这样可以恢复电池容量,实际上加速电池极板的硫化。

 

本活化剂利用干扰机理,在电池放电过程中阻止硫酸铅重结晶现象的发生,随时清理电极的微孔和外表面,保证液-固两相界面上的清洁通畅,从而保证电化学反应的正常进行。我们从电化学原理上进行了大胆的突破,在保证蓄电池正常性能不受破坏的前提下,加入本活化剂后,能在短时间内激发极板上硫酸铅晶体与电解液之间的剧烈反应,从而迅速化解并促使晶体脱落还原。

 

活化剂的作用,不仅是阻碍不可逆硫酸盐化的形成,提高了电池的寿命,更重要的是,由于有了反应传递通道的顺畅无阻,才使得高效利用活性物质成为可能。

 

另外,本活化剂还能保护蓄电池承受脉冲式大电流的反复冲击,进一步加剧硫酸铅晶体的反应,同时也能产生一定的物理机械效应,多管齐下,彻底化解去除长期“结垢”形成的晶体。当充电电流很大时,添加剂还可对蓄电池起到有效的保护作用。

 

该专用活化剂的创新之处,除了配方上突破传统产品的原理限制外,在加工工艺上也有较大的改进。包括采用超声波技术对原材料加工,是固体颗粒粉碎得更微细,便于混合反应;采用先进温控技术,使反应釜保持最佳反应温度,提高活化剂活化性能和质量,减少沉淀,增强抗低温能力等。

 

 

活化剂的作用和特点如下:

1、有效分解不可逆的硫酸铅结晶;

2、减少化学内阻,防止蓄电池温度过高;

3、解决电解液上下分层问题,防止底部比重高,腐蚀极板,有效保护铅酸蓄电池。

 

第二,利用专门设计的智能高频脉冲活化设备及智能放电设备,通过产生特殊波形的大电流,进一步激化活化剂的反应,能够彻底去除并长期防护遏制硫酸铅晶体的重新聚集,同时检测电池的容量和性能,为蓄电池的继续使用提供依据。

 

 

根据铅酸蓄电池的析氢理论,采用分段式大电流快速充电系统,能尽快清除电池极板上滞留的氢,分解硫酸盐,降低内阻,避免自放电的产生,从而达到延长蓄电池寿命、恢复蓄电池功效的作用。特别是针对内阻增大的铅酸蓄电池,能够像本技术一样进行大功率的强制充电是不多见的。