目前國內打著修復電池的名義,四處騙人的公司較多,或者以某某高校的名義,或者以研究所的名義,虛夸技術如何如何,騙得加盟者或消費者的信任.但實際的效果相信大家清楚.
其實對于蓄電池的修復是一個非常困難的技術難題.因為蓄電池失效的模式很多,不能一概而論.如動力電池的失效與后備電源的失效就灰有很大差異.對于蓄電池(特別是鉛酸閥控蓄電池),主要還是依靠平時的維護與管理.如果一個人平時不注意自身健康,只是在發現大病時去治療,其效果可想而知!
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@哈爾濱維泰斯
蓄電池的失效模式一般有四種:正極腐蝕,負極硫酸化,失水,熱失控.需要根據不同的失效模式采用不同的辦法.但一個較為有效的辦法就是充放電循環.
1、電池的正極板軟化
電池的正極板是由板柵和活性物質組成的,其中活性物質的有效成分就是氧化鉛.放電的時候氧化鉛轉為硫酸鉛,充電的時候硫酸鉛轉為氧化鉛.氧化鉛是由α氧化鉛和β氧化鉛組成的,在2種氧化鉛中以其中α氧化鉛荷電能力小但是體積大,比β氧化鉛堅硬,主要起支撐作用;β氧化鉛恰好相反,荷電能力大但是體積小,比α氧化鉛軟,主要起荷電作用.α氧化鉛是在堿性環境中生成的,在電池內部一旦出現參與放電以后,在充電只能夠生產β氧化鉛.正極板的活性物質是多孔結構的,就與電解液——硫酸的接觸面積來說,多孔結構是平面的數十倍.如果α氧化鉛參與放電以后,重新充電以后只能夠生成β氧化鉛,這樣就失去了支撐,不僅僅會產生正極板活性物質脫落,而且脫落的活性物質還會堵塞正極板的微孔,導致正極板參與反應的真實面積下降,形成電池容量的下降.后備電源的電池使用年限要求比較嚴格,對電池的比容要求比較寬,因此后備電源使用的電池的α氧化鉛和β氧化鉛比例比深循環的動力型電池大一些.為了減少α氧化鉛參與放電,一般控制放電深度僅僅為40%.隨著電池的使用時間的增加,電池的容量下降,新電池放電40%的電量,對于舊電池來說必然上超過40%的,所以舊電池就相當于放電深度深,電池的正極板軟化也會被加速.所以,電池的容量壽命曲線的后期下降速率遠遠高于中期.電池容量越小,放電深度越深,α氧化鉛損失也越多,正極板軟化也越嚴重,導致電池容量下降越快,形成了惡性循環.
這樣,電池的放電深度需要嚴格控制.實現這個控制的是靠基站的電源管理系統的管理和設置.目前控制電池放電深度的主要標準還是一次放電量和放電電壓.這樣,盡可能避免在應急的時候強制放電,而應該按照放電量來增加電池的容量.
2、電池的正極板腐蝕
正極板的板柵中的鉛在充電過程中被氧化為氧化鉛,并且不能夠再還原為鉛,形成正極板腐蝕.而氧化鉛的體積比鉛的體積大,形成體積線性增加變形,使正極板活性物質與板柵脫離,導致正極板失效.而過充電會嚴重加速正極板腐蝕.我們一般以為不會產生過充電狀態.實際上,基站的浮充電壓如果跟不上環境溫度的上升而進行下降的補償,過充電就產生了.如基站的空調不夠或者損壞,電池的過充電也會產生.這樣電池的正極板板柵在不同的使用條件下會有不同的腐蝕速度.長三角和珠三角地區的正極板腐蝕也會比內地嚴重,這與電池的使用環境溫度關系密切.
3、電池的負極板硫化
電池放電以后,負極板的鉛轉換為硫酸鉛,如果不及時充電或者充電時間比較長,這些硫酸鉛晶體就會逐步聚積而形成粗大的硫酸鉛結晶,采用普通的充電方式是無法恢復的所以稱為不可逆硫酸鉛鹽化,簡稱硫化.
在折合單格電壓為2.25V的浮充狀態下,電池基本充滿電需要一周的時間,完全充滿電需要28天的時間,其間電池就處于欠充電狀態.在電池放電以后的12小時,就可以發現產生粗大的硫酸鉛結晶.在發生電荒的地區,電池的硫化相當嚴重.
在一般浮充狀態下使用,隨著日夜環境溫度的變化,硫酸鉛結晶也會聚積而形成粗大硫酸鉛結晶而導致硫化.
在冬季環境溫度比較低的時候,電池的浮充電壓應該相應的提升,如果浮充電設備沒有依據室溫相應的調解上升,電池欠充電就會產生,電池硫化也就產生了.失水的電池相當于電解液的硫酸濃度上升,也形成了加速電池硫化的條件.較快速的充電可以抑制電池的硫化,基站的充電電流相對都比較小,所以硫化程度比充電電流大的電池嚴重.另外,浮充電壓紋波越小,浮充電流的擾動越小,也形成了電池硫化的條件.
采用低銻合金的正極板的電池,浮充電壓比較低,也比其它鉛鈣錫鋁合金電池更加容易出現硫化.
從上面的硫化失效原因看看,很多電池的是無法避免的.特別是電池組發生單體電池落后的時候,個別落后的單體電池處于欠充電狀態,這樣該電池比其它電池更加容易硫化.電池一旦出現硫化,靠單純的浮充和均充是無法解決的,必須采取其它措施.目前消除密封電池硫化的方法有化學法和脈沖法.化學法雖然會較快的消除負極板硫化,但是其副作用——增加電池自放電會比較明顯.這樣會形成新的失效模式.所以,除了應急處理以外,沒有任何電池制造商同意采用這種方法來修復電池.而脈沖修復硫化,屬于無損修復,這是近年來所廣泛提倡的方法.
4、電池的失水
電池充電達到單體電池2.35V(25℃)以后,就會進入正極板大量析氧狀態,對于密封電池來說,負極板具備了氧復合能力.如果充電電流比較大,負極板的氧復合反應跟不上析氧的速度,氣體會頂開排氣閥而形成失水.如果充電電壓達到2.42V(25℃),電池的負極板會析氫,而氫氣不能夠類似氧循環那樣被正極板吸收,只能夠增加電池氣室的氣壓,最后會被排出氣室而形成失水.電池具備負的溫度特性,其析氣也與溫度特性一致.當電池溫升以后,電池的析氣電壓也會下降,溫升會導致電池容易析氣失水.長三角和珠三角地區夏季環境溫度比較高,如果沒有空調或者空調容量不足,會使電池失水增加.如果單體電池的浮充電壓折合為2.25V,在30℃的時候,電池失水比25℃條件下增加一倍,在40℃條件下,電池失水是25℃的8倍左右,除非相應的降低浮充電壓.如果電池的正極板含銻,隨著銻的循環,部分的轉移到負極板上面.由于氫離子在銻還原的超電勢約低200mV,于是負極板銻的積累會導致電池的充電電壓降低,充電的大部分電流用來做水分解而形成失水.所以,我們認為在大型固定型電池中應該逐步淘汰低銻正極板的電池.另外,對在電池生產過程中,應該嚴格控制鉛鈣錫鋁正極板的含量.
5、電池的熱失控
電池在均充狀態時,充電電壓會達到折合單格2.4V,這個電壓超過了電池正極板大量析氧的電壓,特別是在高溫環境中,大量析氧電壓會下降,這樣產生的析氧量會大幅度的增加.而正極板產生的氧氣在負極板會被吸收,吸收氧氣是明顯的放熱反應,電池的溫度會提升.如果電池已經出現失水,玻璃纖維隔板的無酸孔隙增加,會加速負極板吸收氧氣,產生的熱量會更多,電池溫升也更高.而電池的溫升也會加速正極板析氧,形成惡性循環——熱失控.在熱失控狀態下,析氧量增加,電池內的氣壓增加,當達到塑料電池外殼的玻璃點溫度的時候,電池開始鼓脹變型,這種變型除了影響電池內部的機械結構以外,還會形成電池漏氣,而導致更加嚴重的失水漏酸.盡管電池熱失控現象發生的不多,但是一旦發生熱失控,電池的壽命會迅速提前結束.
電池的正極板是由板柵和活性物質組成的,其中活性物質的有效成分就是氧化鉛.放電的時候氧化鉛轉為硫酸鉛,充電的時候硫酸鉛轉為氧化鉛.氧化鉛是由α氧化鉛和β氧化鉛組成的,在2種氧化鉛中以其中α氧化鉛荷電能力小但是體積大,比β氧化鉛堅硬,主要起支撐作用;β氧化鉛恰好相反,荷電能力大但是體積小,比α氧化鉛軟,主要起荷電作用.α氧化鉛是在堿性環境中生成的,在電池內部一旦出現參與放電以后,在充電只能夠生產β氧化鉛.正極板的活性物質是多孔結構的,就與電解液——硫酸的接觸面積來說,多孔結構是平面的數十倍.如果α氧化鉛參與放電以后,重新充電以后只能夠生成β氧化鉛,這樣就失去了支撐,不僅僅會產生正極板活性物質脫落,而且脫落的活性物質還會堵塞正極板的微孔,導致正極板參與反應的真實面積下降,形成電池容量的下降.后備電源的電池使用年限要求比較嚴格,對電池的比容要求比較寬,因此后備電源使用的電池的α氧化鉛和β氧化鉛比例比深循環的動力型電池大一些.為了減少α氧化鉛參與放電,一般控制放電深度僅僅為40%.隨著電池的使用時間的增加,電池的容量下降,新電池放電40%的電量,對于舊電池來說必然上超過40%的,所以舊電池就相當于放電深度深,電池的正極板軟化也會被加速.所以,電池的容量壽命曲線的后期下降速率遠遠高于中期.電池容量越小,放電深度越深,α氧化鉛損失也越多,正極板軟化也越嚴重,導致電池容量下降越快,形成了惡性循環.
這樣,電池的放電深度需要嚴格控制.實現這個控制的是靠基站的電源管理系統的管理和設置.目前控制電池放電深度的主要標準還是一次放電量和放電電壓.這樣,盡可能避免在應急的時候強制放電,而應該按照放電量來增加電池的容量.
2、電池的正極板腐蝕
正極板的板柵中的鉛在充電過程中被氧化為氧化鉛,并且不能夠再還原為鉛,形成正極板腐蝕.而氧化鉛的體積比鉛的體積大,形成體積線性增加變形,使正極板活性物質與板柵脫離,導致正極板失效.而過充電會嚴重加速正極板腐蝕.我們一般以為不會產生過充電狀態.實際上,基站的浮充電壓如果跟不上環境溫度的上升而進行下降的補償,過充電就產生了.如基站的空調不夠或者損壞,電池的過充電也會產生.這樣電池的正極板板柵在不同的使用條件下會有不同的腐蝕速度.長三角和珠三角地區的正極板腐蝕也會比內地嚴重,這與電池的使用環境溫度關系密切.
3、電池的負極板硫化
電池放電以后,負極板的鉛轉換為硫酸鉛,如果不及時充電或者充電時間比較長,這些硫酸鉛晶體就會逐步聚積而形成粗大的硫酸鉛結晶,采用普通的充電方式是無法恢復的所以稱為不可逆硫酸鉛鹽化,簡稱硫化.
在折合單格電壓為2.25V的浮充狀態下,電池基本充滿電需要一周的時間,完全充滿電需要28天的時間,其間電池就處于欠充電狀態.在電池放電以后的12小時,就可以發現產生粗大的硫酸鉛結晶.在發生電荒的地區,電池的硫化相當嚴重.
在一般浮充狀態下使用,隨著日夜環境溫度的變化,硫酸鉛結晶也會聚積而形成粗大硫酸鉛結晶而導致硫化.
在冬季環境溫度比較低的時候,電池的浮充電壓應該相應的提升,如果浮充電設備沒有依據室溫相應的調解上升,電池欠充電就會產生,電池硫化也就產生了.失水的電池相當于電解液的硫酸濃度上升,也形成了加速電池硫化的條件.較快速的充電可以抑制電池的硫化,基站的充電電流相對都比較小,所以硫化程度比充電電流大的電池嚴重.另外,浮充電壓紋波越小,浮充電流的擾動越小,也形成了電池硫化的條件.
采用低銻合金的正極板的電池,浮充電壓比較低,也比其它鉛鈣錫鋁合金電池更加容易出現硫化.
從上面的硫化失效原因看看,很多電池的是無法避免的.特別是電池組發生單體電池落后的時候,個別落后的單體電池處于欠充電狀態,這樣該電池比其它電池更加容易硫化.電池一旦出現硫化,靠單純的浮充和均充是無法解決的,必須采取其它措施.目前消除密封電池硫化的方法有化學法和脈沖法.化學法雖然會較快的消除負極板硫化,但是其副作用——增加電池自放電會比較明顯.這樣會形成新的失效模式.所以,除了應急處理以外,沒有任何電池制造商同意采用這種方法來修復電池.而脈沖修復硫化,屬于無損修復,這是近年來所廣泛提倡的方法.
4、電池的失水
電池充電達到單體電池2.35V(25℃)以后,就會進入正極板大量析氧狀態,對于密封電池來說,負極板具備了氧復合能力.如果充電電流比較大,負極板的氧復合反應跟不上析氧的速度,氣體會頂開排氣閥而形成失水.如果充電電壓達到2.42V(25℃),電池的負極板會析氫,而氫氣不能夠類似氧循環那樣被正極板吸收,只能夠增加電池氣室的氣壓,最后會被排出氣室而形成失水.電池具備負的溫度特性,其析氣也與溫度特性一致.當電池溫升以后,電池的析氣電壓也會下降,溫升會導致電池容易析氣失水.長三角和珠三角地區夏季環境溫度比較高,如果沒有空調或者空調容量不足,會使電池失水增加.如果單體電池的浮充電壓折合為2.25V,在30℃的時候,電池失水比25℃條件下增加一倍,在40℃條件下,電池失水是25℃的8倍左右,除非相應的降低浮充電壓.如果電池的正極板含銻,隨著銻的循環,部分的轉移到負極板上面.由于氫離子在銻還原的超電勢約低200mV,于是負極板銻的積累會導致電池的充電電壓降低,充電的大部分電流用來做水分解而形成失水.所以,我們認為在大型固定型電池中應該逐步淘汰低銻正極板的電池.另外,對在電池生產過程中,應該嚴格控制鉛鈣錫鋁正極板的含量.
5、電池的熱失控
電池在均充狀態時,充電電壓會達到折合單格2.4V,這個電壓超過了電池正極板大量析氧的電壓,特別是在高溫環境中,大量析氧電壓會下降,這樣產生的析氧量會大幅度的增加.而正極板產生的氧氣在負極板會被吸收,吸收氧氣是明顯的放熱反應,電池的溫度會提升.如果電池已經出現失水,玻璃纖維隔板的無酸孔隙增加,會加速負極板吸收氧氣,產生的熱量會更多,電池溫升也更高.而電池的溫升也會加速正極板析氧,形成惡性循環——熱失控.在熱失控狀態下,析氧量增加,電池內的氣壓增加,當達到塑料電池外殼的玻璃點溫度的時候,電池開始鼓脹變型,這種變型除了影響電池內部的機械結構以外,還會形成電池漏氣,而導致更加嚴重的失水漏酸.盡管電池熱失控現象發生的不多,但是一旦發生熱失控,電池的壽命會迅速提前結束.
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