電池修複:對性能下降電池進行維修-中文百科頻道

介紹

電池又稱化學電源，是能為用電器提供直流電源的裝置，化學電源是通過氧化還原的電化學反應，将化學能轉化為電能。一次電池是一次性應用的電池，二次電池是可多次反複使用的電池，因此這裡的二次實際上是多次的意思。二次電池又稱為可充電電池或蓄電池。

二次電池又稱為“充電電池”，是指在電池放電後可通過充電的方式使活性物質激活而繼續使用的電池。市場上主要充電電池有“鎳氫”、“鎳镉”“鉛酸（鉛蓄電池）”、“锂離子（包括锂電池和锂離子聚合物電池）”等。鉛酸電池修複的方法較多，有“水療法”“淺循環大電流充電法”“納米碳溶膠電池活化劑修複”“脈沖電池修複儀修複”“電池修複液修複”等。

名詞解析

硫酸鹽化

不可逆的硫酸鹽化,簡稱硫酸鹽化.鉛酸蓄電池在放電時,正負極闆都産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,在正常情況下,蓄電池在放電後形成的硫酸鉛結晶比較小,充電時,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、過放電等.硫酸鉛就會形成粗大堅硬的結晶體,這時就很難用一般的方法将其還原成鉛,所以被稱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接觸并發生反應:另一方面,使活性物質數量減少,它可引起蓄電池容易下降,嚴重時會造成蓄電池壽命終止.

活性物的脫落

在我們修複廢舊電池時,有些電池加水修複後,從注水孔内流出一些紅褐色液體.即為脫落的活性物質,活性物質脫落原因有以下幾種解釋:1、電池受外力的影響,如振動,摔打等.2、α—PbO2.βPbO2變體模型.αPbO2是活性物質骨架,當電池在充放電時,一部分α—PbO2轉化為β—PbO2從而導緻軟化脫落.3、随着循環進行,活性物質由無定性态逐漸晶形化,即結晶度增加,水化聚合物鍊數目減少,凝膠壓電阻增加,晶粒間電接觸惡化,該活性物質脫落.4、還有人們認為,随着充電和放電的不斷進行,活性物質形成若幹密集的團塊,當團塊間缺乏足夠的連接時,活性物質就會脫落,電池失效.

電池的電壓

電池正負兩極的電勢差稱蓄電池的電壓,一般用萬用表來測量.在電池修複過程中,其電壓有三種表現形式:第一種叫空載電壓,又稱為開路電壓,就是電池即不充電又無負載的情況下測量到的電池電壓:第二種叫負載電壓,就是電池放電過程中某個時段所測量的電池電壓.第三種叫在線電壓,就是電池在充電過程中某一時刻所測量的電壓,了解三種電壓測量方法,對判斷電池是否斷路或短路;電池内阻計算具有重要的意義.

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标.一般用安時來表示.放電時間(小時)與放電電流(安培)的總稱,即容量=放電時間×放電電流.電池的實際容量,取決于電池中活性物質的多少和活性物質的利用率.活性物質是量越多,活性物質利用率就越高,電池的容量也就越大.反之容量越小。

鉛酸電池

鉛蓄電池由正極闆群、負極闆群、電解液和容器等組成。正極闆是棕褐色的二氧化鉛（PbO2），負極闆是灰色的絨狀鉛（Pb），當兩極闆放置在濃度為27%～37%硫酸(H2SO4)水溶液中時，極闆的鉛和硫酸發生化學反應。

鉛酸蓄電池充、放電化學反應的原理方程式如下：

正極：PbO2 + 2e + SO4 2- + 4H+ == PbSO4 + 2H2O

負極：Pb -2e + SO4 2- == PbSO4

總反應：PbO2 + 2 H2SO4 + Pb == 2 PbSO4 + 2H2O

鉛酸蓄電池充電時極闆上的硫酸鉛分别變成海綿狀鉛和氧化鉛，固定在其中的硫酸根離子釋放到電解液，電解液中的硫酸濃度不斷變大；反之放電時陽極中的氧化鉛和陰極闆上的海綿狀鉛與電解液中的硫酸發生反應變成硫酸鉛，而電解液中的硫酸濃度不斷降低。當鉛酸蓄電池充電不足時，陰陽兩極闆的硫酸鉛不能完全轉化變成海綿狀鉛和氧化鉛，如果長期充電不足，則會造成硫酸鉛結晶，使極闆硫化，電池品質變劣；反之如果電池過度充電，陽極産生的氧氣量大于陰極的吸附能力，使得蓄電池内壓增大，導緻氣體外溢，電解液減少，還可能導緻活性物質軟化或脫落，電池壽命大大縮短。

修複方法

水療法

對已硫化電池，可以先将電池放電，倒出原電解液并注入密度在1.10g/cm3以下較稀電解液，即向電池中加水稀釋電解液，以提高硫酸鉛的溶解度。采用20h率以下的電流，在液溫不超過20℃～40℃的範圍内較長時間充電，最後在充足電情況下用稍高電解液調整電池内電解液密度至标準溶液濃度，一般硫化現象可解除，容量恢複至80%以上可認為修複成功。

此法機理，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，最終使硫化現象在溶解和轉化為活性物質中逐漸減輕或消除。

此法特點對于加水蓄電池比較适用，對于硫化嚴重現象亦可反複處理，無須投資設備即可自行修複，缺點是過程太繁瑣對密封電池不太實用。

淺循環充電法

對已硫化電池，采用大電流5h率以内電流，對電池充電至稍過充狀态控制液溫不超過40度為宜，然後放電30%，如此反複數次可減輕和消除硫化現象。

此法機理，用過充電析出氣體對極闆表面輕微硫化鹽沖刷，使其脫附溶解并轉化為活性物質。

此法特點，對于輕微硫化可明顯修複。但對老電池不适用，因為在析出氣體沖刷硫酸鹽的同時也對正極闆的活性物産生強烈沖刷，使活性物質變軟甚至脫落。

修複儀修複

對于硫化電池，可用一些專用的脈沖修複儀對電池充放電數次來消除硫化。

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，就會由絕緣狀态轉變為導電狀态。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，控制充電電流适當，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，占空比夠大，就可以在保證擊穿粗大硫酸鉛結晶的條件下，同時發生的微充電來不及形成析氣，如果含有負脈沖去極化，就更能保證在擊穿硫酸鹽層時極闆的氣體析出，這樣就實現了脈沖消除硫化。此法特點，市場上的脈沖修複充電器參差不齊，很多脈沖充電器甚至是專用修複儀的脈寬比、占空比、負脈沖設計得并不合理不能到去硫化的作用。