鉛酸蓄電池是目前世界上廣泛使用的一種化學(xué)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(diǎn)，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(guó)通信、電力、汽車、航空等多個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。而在鉛酸蓄電池的運(yùn)行過程中，硫化問題是最為常見的一種電池失效形式，當(dāng)硫化問題發(fā)生以后，不僅會(huì)增大蓄電池電阻，約束蓄電池容量，而且會(huì)對(duì)電池的正常使用壽命造成一定的影響，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致蓄電池提前報(bào)廢。因此，必須加強(qiáng)對(duì)硫化原因與生成機(jī)理的分析與研究，并采取有針對(duì)性的修復(fù)措施與修復(fù)方法，以延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。 

 

1. 鉛酸蓄電池的硫化機(jī)理 

 

　　在正常工作條件下，鉛酸蓄電池的正、負(fù)極板上中細(xì)小晶粒狀的硫酸鉛在充電時(shí)，會(huì)分別還原為二氧化鉛和海綿狀鉛，其化學(xué)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(huì)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(jiān)硬，不僅與電解液接觸面積較小，而且導(dǎo)電性能極差，會(huì)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(zhǎng)期處于虧電狀態(tài) 

　　當(dāng)蓄電池處于充滿電量狀態(tài)時(shí)，正、負(fù)極板上的硫酸鉛幾乎會(huì)完全轉(zhuǎn)換為二氧化鉛和海綿狀鉛。而放電時(shí)，正負(fù)極板上的二氧化鉛和海綿狀鉛又會(huì)重新發(fā)送電解反應(yīng)，逐漸生成硫酸鉛。如果因蓄電池長(zhǎng)期充電不足，極板上的硫酸鉛會(huì)在溫度升高時(shí)逐漸被溶解在電解液中，當(dāng)溫度下降時(shí)，已溶解的硫酸鉛又會(huì)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(fù)極板表面，導(dǎo)致極板出現(xiàn)硫化。 

　　2.2 蓄電池處于過放電狀態(tài) 

　　當(dāng)蓄電池處于過放電狀態(tài)時(shí)，其正、負(fù)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(dá)到飽和狀態(tài)。當(dāng)溫度稍有降低時(shí)，硫酸鉛便會(huì)因電解液過飽和而析出，并再結(jié)晶導(dǎo)致硫化。同時(shí)，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(fù)極板中的活性物質(zhì)會(huì)與硫酸之間迅速的發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并容易生成粗晶粒狀的硫酸鉛。 

　　2.3 電解液液面過低 

　　當(dāng)蓄電池電解液液面過低時(shí)，會(huì)導(dǎo)致裸露在空氣中的負(fù)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(huì)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(dāng)蓄電池電解液密度過大時(shí)，硫酸鉛的溶解會(huì)容易出現(xiàn)過飽和現(xiàn)象，導(dǎo)致硫酸鉛因再結(jié)晶而產(chǎn)生極板的硫化。 

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

 

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3. 鉛酸蓄電池硫化的修復(fù)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(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，這種方法消除硫化只可以獲得暫時(shí)的效果，并且會(huì)在消除硫化過程中帶來加重失水和正極板軟化問題，對(duì)電池壽命造成嚴(yán)重?fù)p傷，現(xiàn)在很少有人用這種簡(jiǎn)單的方法修復(fù)電池。

2.全充全放修復(fù)法（深放電修復(fù)）： 全充全放修復(fù)法就是對(duì)蓄電池采取完全充滿電后，再完全放電的修復(fù)的方法。全充全放修復(fù)法主要是對(duì)輕度損傷的蓄電池具有一定的修復(fù)作用，同時(shí)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(duì)每個(gè)電池進(jìn)行單獨(dú)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(fù)法不可經(jīng)常使用，最多三個(gè)月使用一次。

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

此法機(jī)理，用過充電析出的氣體對(duì)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(diǎn)，對(duì)于輕微硫化可明顯修復(fù)。但對(duì)老電池不適用，因?yàn)樵谖龀鰵怏w沖刷硫酸鹽的同時(shí)也對(duì)正極板的活性物產(chǎn)生強(qiáng)烈沖刷，使活性物質(zhì)變軟甚至脫落。

4.添加活性劑：對(duì)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(biāo)準(zhǔn)液濃度，容量恢復(fù)至80%以上可認(rèn)為修復(fù)成功。

此法機(jī)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(dǎo)電的硫化層將逐步溶解返回到溶液中。

采用化學(xué)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(fù)后的使用期較短，副作用較大，其修復(fù)率約為40%左右。

5.脈沖修復(fù) ：對(duì)于硫化電池，可用一些專用的脈沖修復(fù)儀對(duì)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(fù)阻擊穿消除硫化。這種方法速度快，見效快，但是對(duì)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(dá)8KHz以上，利用大結(jié)晶諧振的方法來溶解，這種方法修復(fù)比較慢，修復(fù)效果也比較好。

此法機(jī)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(huì)由絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)。如果對(duì)電導(dǎo)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(gè)高電壓足夠短，并且進(jìn)行限流，在打穿硫化層的情形下，適當(dāng)控制充電電流，就不會(huì)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(shí)發(fā)生的微充電來不及形成析氣，在充電過程中加入負(fù)脈沖，對(duì)減低電池溫升有作用，就更能保證在擊穿硫酸鹽層時(shí)減少極板的氣體析出，這樣就實(shí)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(cè)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(fù)脈沖時(shí)間上要很短，一般在時(shí)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(xì)小、電化學(xué)性高的可逆硫酸鉛，使其能正常參與充放電的化學(xué)反應(yīng)，修復(fù)率約為60%左右。但修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)，需數(shù)十小時(shí)以上，甚至一周的時(shí)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(shí)以上，再倒掉電解液，換為純水，反復(fù)充——放——充——放幾次，經(jīng)數(shù)十小時(shí)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(biāo)準(zhǔn)溶液密度，一般硫化現(xiàn)象可解除，容量恢復(fù)至80%以上可認(rèn)為修復(fù)成功。

此法機(jī)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(zhǎng)時(shí)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(xué)反應(yīng)速度，除硫效果更明顯。

此法對(duì)于開口式蓄電池比較適用，對(duì)于硫化嚴(yán)重現(xiàn)象亦可反復(fù)處理，無須投資設(shè)備即可自行修復(fù)，缺點(diǎn)是過程太繁瑣，對(duì)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)合格的，一般的使用年限都應(yīng)該在3年左右。而實(shí)際情況是，許多電池在使用1年左右的時(shí)候就出現(xiàn)行駛里程短，充不進(jìn)電等現(xiàn)象。根據(jù)大量的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，電動(dòng)車電池一般在使用8個(gè)月的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)缺水，再過2個(gè)月，也就是10個(gè)月的時(shí)候，就可能出現(xiàn)硫化現(xiàn)象，這個(gè)時(shí)候是電池修復(fù)的最佳時(shí)機(jī)。如果此時(shí)做好電池修復(fù)，重新裝車使用，一段時(shí)間后，電池還會(huì)出現(xiàn)缺水而硫化，這個(gè)過程其實(shí)就是對(duì)上一個(gè)過程的重復(fù)，時(shí)間也基本是8個(gè)月左右。理論分析和實(shí)踐表明：電池完全修復(fù)后使用6～8個(gè)月是正常的。

電池修復(fù)的方法很重要，最好的方法是加蒸餾水，用脈沖方法進(jìn)行除硫修復(fù)，再根據(jù)電池的實(shí)際情況做其它的技術(shù)處理，這才是真正的無損修復(fù)。我們主張不要輕易添加化學(xué)試劑，因?yàn)檫@會(huì)改變電池內(nèi)的成分組成和對(duì)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(dǎo)致電池徹底報(bào)廢。

另外實(shí)踐證明任何方法結(jié)合脈沖方式都將有利于提高修復(fù)效果。

4. 鉛酸蓄電池的修復(fù)流程

 

1.修復(fù)步驟：電池的修復(fù)大體上可以分四步，選、判、修、檢：

選——就是對(duì)電池進(jìn)行初步挑選，將沒有修復(fù)價(jià)值的電池挑選出來，減少修復(fù)的盲目性。

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

修——就是選擇合適的修復(fù)方法和修復(fù)流程，對(duì)有修復(fù)價(jià)值的電池進(jìn)行修復(fù)。

檢——就是對(duì)經(jīng)過修復(fù)的電池進(jìn)行測(cè)量，檢驗(yàn)修復(fù)效果，為電池的使用提供依據(jù)。。

2.挑選電池參考標(biāo)準(zhǔn)：　電池修復(fù)主要針對(duì)的是硫酸鹽化的電池。對(duì)于物理性損壞，如短路、斷路、極板軟化、外形破裂、老化報(bào)廢的電池不能修復(fù)，初步選擇標(biāo)準(zhǔn)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(hào)），使用兩年以上的電池沒有修復(fù)價(jià)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(fù)后難以達(dá)到理想容量值。

（4）電池不虧電時(shí)開路端電壓高于12V。用萬用表測(cè)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(fù)。

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