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CSB蓄电池修复原理消除电池极板硫化

時間:2018-03-05     作者:台湾希世比能源科技股份有限公司【原創】   閱讀

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CSB蓄电池的修复是人们经常遇到的问题,CSB电池修复能否修复也是用户比较关心的问题之一,经过近几年的实践,基本肯定了CSB蓄电池修复的积极意义,首先用户可以减少支出,降低CSB电池使用成本,其次提供修复延长CSB电池寿命可以减少电池消耗量,节约资源,减少污染。

长期的实践中,人们使用了很多办法消除CSB电池极板硫化,归纳起来有下面几种:

1、大电流充电

        采用大电流充电,使大的硫酸铅结晶溶解的方法,实验中发现,这种方法消除硫化只可以获得暂时的效果,并且会在消除硫化过程中带来加重失水和正极板软化问题,对CSB电池寿命造成严重损伤,现在很少有人用这种简单的方法修复CSB电池。

2、全充全放修复法(深放电修复)

        全充全放修复法就是对CSB蓄电池采取完全充满电后,再完全放电的修复的方法。全充全放修复法主要是对轻度损伤的蓄电池具有一定的修复作用,同时此方法还可以有效的激活电瓶深层的活性物质,提高CSB蓄电池容量。它适用轻度硫化的CSB电池,内阻较高的CSB电池,此法的关键是放电一定要充分,并且是对每个电池进行单独的充分放电,全充全放1~2次,CSB蓄电池的容量一般都能得到提升。全充全放修复法不可经常使用,最多三个月使用一次。

3、浅循环大电流充电法

        对硫化的CSB电池,采用大电流(5h率以内电流),对CSB电池充电至稍过充状态,控制电解液温度不超过40℃为宜,然后放电30%,如此反复数次可减轻和消除硫化现象。 

        此法机理,用过充电析出的气体对极板表面轻微硫化盐冲刷,使其脱附溶解并转化为活性物质。 

        此法特点,对于轻微硫化可明显修复。但对老电池不适用,因为在析出气体冲刷硫酸盐的同时也对正极板的活性物产生强烈冲刷,使活性物质变软甚至脱落。

4、添加活性剂

         对硫化的CSB电池,加入纯水与硫酸钠、硫酸钾、酒石酸等物质混合液,采取正常充放电几次,然后倒出纯水加入稍高密度酸液调整电池内酸液至标准液浓度,容量恢复至80%以上可认为修复成功。 

         此法机理,加入的这些硫酸盐配位掺杂剂,可与很多金属离子,包括硫酸盐形成配位化合物。形成的化合物在酸性介质中是不稳定的,不导电的硫化层将逐步溶解返回到溶液中。 

        采用化学方法,消除硫酸铅结晶,不仅成本高,增加CSB电池内阻,并且还改变了电解液的原结构,修复后的使用期较短,副作用较大,其修复率约为40%左右。

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5、脉冲修复

        对于硫化CSB电池,可用一些专用的脉冲修复仪对CSB电池充放电数次来消除硫化。 其一就是高电压大电流脉冲充电,通过负阻击穿消除硫化。这种方法速度快,见效快,但是对CSB电池的寿命影响比较大。另外的方法就是采用小电流频率高达8kHz以上,利用大结晶谐振的方法来溶解,这种方法修复比较慢,修复效果也比较好,但是,修复时间比较长,往往在120小时以上。

        此法机理,从固体物理上来讲,任何绝缘层在足够高的电压下都可以击穿。一旦绝缘层被击穿,就会由绝缘状态转变为导电状态。如果对电导差,阻值大的硫酸盐层施加瞬间的高电压,就可以击穿大的硫酸铅结晶。如果这个高电压足够短,并且进行限流,在打穿硫化层的情形下,适当控制充电电流,就不会引起电池析气。CSB电池析气量取决于CSB电池的端电压以及充电电流的大小,如果脉冲宽度足够短,占空比足够大,就可以在保证击穿粗大硫酸铅结晶的条件下,同时发生的微充电来不及形成析气,在充电过程中加入负脉冲,对减低CSB电池温升有作用,就更能保证在击穿硫酸盐层时减少极板的气体析出,这样就实现了脉冲消除硫化。 

        从原子物理学来说,硫离子具有5个不同的能级状态,处于亚稳定能级状态的离子趋向于迁落到稳定的共价健能级存在。在稳定的共价键能级状态,硫以包含8个原子的环形分子形式存在,这8个原子的环形分子模式是一种稳定的组合,难以跃变和被打碎,CSB电池的硫化现象就是这种稳定的能级。要打碎这些硫化层的结构,就要给环形分子提供一定的能量,促使外层原子加带的电子被激活到下一个高能带,使原子之间解除束缚。每一个特定的能级都有唯一的谐振频率,谐振频率以外的能量过高会使跃迁的原子处于不稳定状态,过低能量不足以使原子脱离原子团的束缚,这样脉冲修复仪在频率多次变换中只要有一次与硫化原子产生谐振,就能使硫化原子转化为溶解于电解液的自由离子,在特定条件下转化回活性物质,重新参与电化学反应。 

        去硫化脉冲频率取8.33kHZ以上,脉冲的瞬间电压一般根据产品所体现的功能需要,采取的瞬间电压为60V~300V之间,充电脉冲宽度900ms,间隔10ms,放电50ms,测试开路电压40ms,上升沿陡直,除硫效果好;放电脉冲选用3欧姆电阻,放电电流为3~4.5A。从克服极化的角度来说,所加的负脉冲时间上要很短,一般在时间上往往是正脉冲的5%左右,幅度是正脉冲的1.5~3倍。

        采用脉冲波使硫酸铅结晶体重新转化为晶体细小、电化学性高的可逆硫酸铅,使其能正常参与充放电的化学反应,修复率约为60%左右。但修复时间长,需数十小时以上,甚至一周的时间,效率较低。

        CSB蓄电池修复的方法很重要,最好的方法是用脉冲方法进行除硫修复,再根据电池的实际情况做其它的技术处理,这才是真正的无损修复。在此主张不要轻易添加化学试剂,因为这会改变CSB电池内的成分组成和对极板造成损伤,它所产生的效果是短期的,且极易造成热失控等问题,最后导致CSB电池彻底报废。

        另外实践证明任何方法结合脉冲方式都将有利于提高修复效果。

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