鉅大LARGE | 點擊量：2925次 | 2018年08月02日
怎樣消除蓄電池硫化
在極板上生成白色堅硬的硫酸鉛結晶，充電時又非常難于轉化為活性物質的硫酸鉛，這就是硫酸鉛鹽化，簡稱為“硫化”。生成這種硫酸鉛晶體的主要原因是過放電或放電后長期放置時，硫酸鉛微粒在電解液中溶解，呈飽和狀態，這些硫酸鉛在溫度低時重新結晶，而在結晶時硫酸鉛析出。這樣在一度析出的粒子一次又一次地因溫度變動而生長、發展，使結晶粒增大。這種硫酸鉛的導電性不良、電阻大，溶解度和溶解速度又很小，充電時恢復困難。因而成為容量降低和壽命縮短的原因。正常的鉛蓄電池在放電時形成硫酸鉛結晶，充電時比較容易地還原為鉛。如果電池的使用和維護不善，例如經常充電不足或過放電，負極上就會逐漸形成一種粗大堅硬的硫酸鉛。這種硫酸鉛用常規的方法充電很難還原，要求充電電壓很高，由于充電時充電接受能力很差，大量析出氣體。這種現象通常發生在負極，被稱為不可逆硫酸鹽化。它引起蓄電池容量下降，甚至成為蓄電池壽命終止的原因。一般認為，這種不可逆硫酸鹽化的原因是硫酸鉛的重結晶，粗大結晶形成之后溶解度減少。硫酸鉛的重結晶使晶體變大，是由于多晶體系傾向與減少其表面自由能的結果。從結晶過程的規律可知，小結晶尺寸的溶解度大于大結晶尺寸的溶解度。因此，當長期充放或過放電時，大量的硫酸鉛存在，再加上硫酸濃度和溫度的波動，個別的硫酸鉛晶體就可以依附小晶體的溶解而長大。輕微的電池硫化，會降低電池的容量，電池內阻增加，嚴重時則電極失效，充不進電。輕微的電池硫化，尚可用一些方法使它恢復，嚴重時采用一般的充電方法是不能夠恢復容量的。硫化的電池最明顯的外特征是電池容量下降，內阻增加。當然，如果電池失水和正極板軟化也具有這個外特性。鑒別電池是否硫化的方法，往往是采用脈沖修復儀對電池進行脈沖修復，如果容量上升，就是硫化，如果沒有一點點容量上升，電池容量下降可能是其它原因產生。5、消除電池硫化的方法有以下幾種，具體是：1）大電流充電修復若認為吸附是造成硫酸鹽化的原因，則可以用高電流密度充電（達100mA/c㎡）。在這樣的電流密度下，負極可以達到很負的電勢值，這時遠離零電荷點，使φ－φ（0）＜0，改變了電極表面帶電的符號，表面活性物質會發生脫附，特別是對陰離子型的表面活性物質，這種有害的表面活性物質從電極表面上脫附以后，就可以使充電順利進行。目前國內幾乎沒有人使用這種方法處理不可逆硫酸鹽化，可能出于以下考慮：高電流密度下極化和歐姆壓降增加，這部分能量轉化為熱，使蓄電池內部溫度升高，同時又有大量的氣體析出，尤其是正極大量氣析出氣體，其沖刷作用易使活性物質脫落。但是這樣做的缺點是很容易造成失水，而且也容易使一些本來可以修復的電池在大電流充電的過程中極板被擊穿，造成不必要的麻煩。使修復率和效果大打折扣。2）脈沖修復按照原子物理學和固體物理學的原理，硫離子具有5個不同的能級狀態，通常處于亞穩定能級狀態的離子趨向與遷落到最穩定的共價鍵能級而存在。在最低能級（即共價鍵能級狀態），硫以包含8個原子的環形分子形式存在，這8個原子的環形分子模式是一種穩定的組合，難以被打碎，形成電池的不可擬硫酸鹽化——硫化。多次發生這樣的情況，就形成了一層類似與絕緣層一樣的硫酸鉛結晶。要打碎這些硫酸鹽層的束縛，就要提升原子的能級到一定的程度，這時候在外層原子加帶的電子被激活到下一個更高的能帶，使原子之間解除束縛。每一個特定的能級都有唯一的諧振頻率，必須提供給一些能量，才能夠使得被激活得分子遷移到更高得能級狀態，太低得能量無法達到躍遷所需要得能量要求，但是，過高的能量會使已經脫離了束縛而躍遷的原子處于不穩定狀態，又回落到原來的能級。這樣，必須通過多次諧振，使得其中一次脫離了束縛，達到最活躍的能級狀態而又沒有回落到原來的能級。這樣，就轉化為溶解于電解液的自由離子，而參與電化學反應。很高的電壓可以實現，就是大電流高電壓充電的方法，諧振也可以實現，就是脈沖諧波諧振的方法。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，粗大的硫酸鉛就會呈現導電狀態。如果對高電阻率的絕緣施加瞬間的高電壓，也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，在打穿絕緣層的條件下，充電電流不大，也不至于形成大量析氣。電池析氣量強正相關于充電電流和充電時間，如果脈沖寬度足夠，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。這樣，實現了脈沖消除硫化。這樣做的缺點是修復之后達到的效果也不理想，修復的時間就會很長。3）添加修復劑與脈沖修復相結合修復劑添加之后在外加電場的作用下，用它自身的活性物質分解硫酸鉛晶體粒子，使晶體表面的活性物質（pb/pbo2）活化再生，硫酸根離子回到電解液中；對未生成的硫酸鉛晶體，這些微顆粒在外加電場的作用下，會均勻吸附于電極上，使硫酸鉛晶體在電極的界面上永遠不會產生。而且可以避免因平時過充電造成的失水現象。有效的提高了整個蓄電池的活性物質利用率，并使電池的電極長期處于新電池狀態。從根本上克服了蓄電池因硫酸鉛鹽化而造成電池容量下降的缺點，延長了鉛酸蓄電池的壽命，它可使任何一只沒有物理損壞的鉛酸蓄電池都能從根本上解決壽命短、容量下降快的致命弱點。通過以上比較，可以得出的結論就是，不管用單純的大電流修復也好，還是用脈沖修復也好都不能從根本上抑制硫酸鹽化，這樣一來所修復的效果和持續的時間達不到理想的效果。通俗的可以說用儀器修復是屬于物理療法，而加修復劑是屬于化學療法。只有兩者結合起來才能達到更好的效果。就好比是中西醫結合。
蓄電池內部極板的表面上附著一層白色堅硬的結晶體，充電后依舊不能剝離極板表面轉化為活性物質的硫酸鉛，這就是硫酸鹽化，簡稱為“硫化”。
電池內阻增大，充電較未硫化前電壓提前到達充電終止電壓，電流[1]越大越明顯。酸液密度低于正常值。放電容量下降，放電電流越大容量下降越明顯。充電時有產生氣泡，充電溫升增快，嚴重時可導致充不進電。
根據蓄電池的雙硫酸鹽化論，蓄電池[2]在每次放電后，正負極板的不同活性物質均轉變為硫酸鉛，充電后各自還原回不同的活性物質。而經常過放電、小電流深放電、低溫大電流放電、補充電不及時、充電不充足、酸液密度過高、電池內部缺水、長期擱置時，極板表面的硫酸鉛堆積過量且在電解液中溶解，呈飽和狀態，這些硫酸鉛微粒在溫度、酸濃度的波動下，重新結晶析出在極板表面。由于多晶體系傾向于減小其表面自由能的結果，重組析出后的結晶呈增大、增厚趨勢。由于硫酸鉛是難溶電解質，重組后的結晶體其比表面積減小，在電解液中的溶解度和溶解速度降低。硫酸鉛附著在極板表面和微孔中阻礙了電池的正常擴散反映，且硫酸鉛電導不良阻值大，致使電池在正常的充電中歐姆極化、濃差極化增大，充電接受率降低，在活性物質尚未充分轉化時已達極化電壓產生水分解，電池迅速升溫使充電不能繼續下去進而活性物質轉化不完全，因而成為容量降低和壽命縮短的原因。
每次放電后及時補充電且要充足電，尤其是大電流放電后一定要及時補充電。在小電流放電時盡量控制放電深度，小電流深放電產生的硫酸鉛過于致密，放電后充電采取小電流長時間。對于低溫大電流放電[3]后，要采取多充電量百分之三十來恢復容量。長期擱置的電池,要先充足電后再擱置，在擱置每兩個月適當補充電一次。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
1）水療法
對已硫化電池，可以先將電池放電，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℃的范圍內較長時間充電，最后在充足電情況下用稍高電解液調整電池內電解液密度至標準溶液濃度，一般硫化現象可解除，容量恢復至80%以上可認為修復成功。
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適用，對于硫化嚴重現象亦可反復處理，無須投資設備即可自行修復，缺點是過程太繁瑣對密封電池不太使用。
2）充電法
對已硫化電池，采用大電流5h率以內電流，對電池充電至稍過充狀態控制液溫不超過40度為宜，然后放電30%，如此反復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板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生強烈沖刷，使活性物質變軟甚至脫落。
3）化學修復法
對已硫化電池，倒掉原電解液，加入純水與硫酸鈉、硫酸鉀、酒石酸等物質混合液，采取正常充放電幾次，然后倒出純水加入稍高密度酸液調整電池內酸液至標準液濃度，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，包括硫化鹽形成配位化合物。形成的化合物在酸性介質中是不穩定的，不導電的硫化層將逐步溶解返回到溶液中，使極板硫化脫附溶解。
此法特點，修復效率和功效高于前兩種修復方法，缺點太繁瑣。
4）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，就會由絕緣狀態轉變為導電狀態。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，控制充電電流適當，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控制極板的氣體析出，這樣就實現了脈沖消除硫化。
從原子物理學來說，硫離子具有5個不同的能級狀態，處于亞穩定能級狀態的離子趨向于遷落到穩定的共價健能級存在。在穩定的共價鍵能級狀態，硫以包含8個原子的環形分子形式存在，這8個原子的環形分子模式是一種穩定的組合，難以躍變和被打碎，電池的硫化現象就是這種穩定的能級。要打碎這些硫化層的結構，就要給環形分子提供一定的能量，促使外層原子加帶的電子被激活到下一個高能帶，使原子之間解除束縛。每一個特定的能級都有唯一的諧振頻率，諧振頻率以外的能量過高會使躍遷的原子處于不穩定狀態，過低能量不足以使原子脫離原子團的束縛，這樣脈沖修復儀在頻率多次變換中只要有一次與硫化原子產生諧振，就能使硫化原子轉化為溶解于電解液的自由離子，重新參與電化學反應，在特定條件下轉換回活性物質。
此法特點，效果好操作方便。但需要有專用的脈沖充電器，個人用戶一般不具備，需要購買。市場上的脈沖修復充電器參差不齊，很多脈沖充電器甚至是專用修復儀的脈寬比、占空比、負脈沖設計得并不合理不能起到去硫化的作用。
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