電池修復(fù)方法及原理

自從，1859年法國物理學(xué)家普蘭特發(fā)明鉛酸蓄電池以來，延長電池使用壽命就成了人們研究的重要課題，長期的實(shí)踐中，人們使用了很多辦法消除電池極板硫化，歸納起來有下面幾種：

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，對電池壽命造成嚴(yán)重?fù)p傷，現(xiàn)在很少有人用這種簡單的方法修復(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)法重要是對輕度損傷的蓄電池具有一定的修復(fù)用途，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

對硫化的電池，采用大電流（5h率以內(nèi)電流），對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)，關(guān)于輕微硫化可明顯修復(fù)。但對老電池不適用，因?yàn)樵谖龀鰵怏w沖刷硫酸鹽的同時(shí)也對正極板的活性物出現(xiàn)強(qiáng)烈沖刷，使活性物質(zhì)變軟甚至脫落。

4、添加活性劑

對硫化的電池，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，新增電池內(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，副用途較大，其修復(fù)率約為40%左右。

5、脈沖修復(fù)

關(guān)于硫化電池，可用一些專用的脈沖修復(fù)儀對電池充放電數(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，但是，修復(fù)時(shí)間比較長，往往在120小時(shí)以上。

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)。假如對電導(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。假如這個(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，假如脈沖寬度足夠短，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，對減低電池溫升有用途，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。

從原子物理學(xué)來說，硫離子具有5個(gè)不同的能級狀態(tài)，處于亞穩(wěn)定能級狀態(tài)的離子趨向于遷落到穩(wěn)定的共價(jià)健能級存在。在穩(wěn)定的共價(jià)鍵能級狀態(tài)，硫以包含8個(gè)原子的環(huán)形分子形式存在，這8個(gè)原子的環(huán)形分子模式是一種穩(wěn)定的組合，難以躍變和被打碎，電池的硫化現(xiàn)象就是這種穩(wěn)定的能級。要打碎這些硫化層的結(jié)構(gòu)，就要給環(huán)形分子供應(yīng)一定的能量，促使外層原子加帶的電子被激活到下一個(gè)高能帶，使原子之間解除束縛。每一個(gè)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(huì)使躍遷的原子處于不穩(wěn)定狀態(tài)，過低能量不足以使原子脫離原子團(tuán)的束縛，這樣脈沖修復(fù)儀在頻率多次變換中只要有一次與硫化原子出現(xiàn)諧振，就能使硫化原子轉(zhuǎn)化為溶解于電解液的自由離子，在特定條件下轉(zhuǎn)化回活性物質(zhì)，重新參與電化學(xué)反應(yīng)。

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，需數(shù)十小時(shí)以上，甚至一周的時(shí)間，效率較低。

6、水療法

重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，假如用大電流充電，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。

此法關(guān)于開口式蓄電池比較適用，關(guān)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)的電池都是按國家標(biāo)準(zhǔn)檢測合格的，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)充不進(jìn)電等現(xiàn)象。根據(jù)大量的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，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)。假如此時(shí)做好電池修復(fù)，重新使用，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)。在此主張不要輕易添加化學(xué)試劑，因?yàn)檫@會(huì)改變電池內(nèi)的成分組成和對極板造成損傷，它所出現(xiàn)的效果是短時(shí)間的，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。

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：

選就是對電池進(jìn)行初步選擇，將沒有修復(fù)價(jià)值的電池選擇出來，減少修復(fù)的盲目性。

判就是對初選合格的電池進(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，對有修復(fù)價(jià)值的電池進(jìn)行修復(fù)。

檢就是對經(jīng)過修復(fù)的電池進(jìn)行測量，檢驗(yàn)修復(fù)效果，為電池的使用供應(yīng)依據(jù)。

2、選擇電池參考標(biāo)準(zhǔn)

電池修復(fù)重要針對的是硫酸鹽化的電池。關(guān)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），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。用萬用表測量電池電壓，假如電壓顯示低于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)后再測量。蓄電池開路電壓可用萬用表的電壓檔測量，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。

蓄電池端電壓可以反應(yīng)蓄電池的存電程度，它們之間的關(guān)系見表1

即使剛剛放完電的電池，電壓也應(yīng)該大于等于11.6V

（5）用活性劑修復(fù)過的電池，不能修復(fù)。因?yàn)槭忻嫔系碾姵匦迯?fù)活性劑都含有碳的成份，從而使電池的原液中含有雜質(zhì)，時(shí)間長了會(huì)造成沉淀，所以不能修復(fù)。

（6）有條件的可以測量電池內(nèi)阻，假如電池內(nèi)阻比新的時(shí)候新增了100％，則應(yīng)該考慮放棄修復(fù)。

3、檢查判定

（1）檢查是否缺水：

充足電后，由于硫酸濃度比失水前高，開路電壓較高；密封蓄電池難以測量硫酸濃度，電池電壓達(dá)到13.4V應(yīng)以上考慮是否失水。

一般使用８個(gè)月以上的電動(dòng)汽車電池都存在不同程度的缺水。

（2）硫化判斷

電池出現(xiàn)下列情況可以認(rèn)為電池已經(jīng)出現(xiàn)硫化，

1）電池容量降低，電壓下降0.1V放出電量最多只有0.5Ah；

2）電解液密度低于正常值；

3）開始充電和充電完畢時(shí)電池端電壓過高；特別是用小于0.5A電流對電池充電時(shí)，電壓升高較快，迅速達(dá)到較高的水平(>14.4V)

4）充電時(shí)過早出現(xiàn)氣泡或開始充電就出現(xiàn)氣泡（開口電池）；

5）充電時(shí)電解液溫度上升較快。

（3）極板軟化判斷

開口電池假如有黑色物質(zhì)從電池里浮上來，說明極板軟化，抽取電解液，假如電解液不是很渾濁，電池修復(fù)后還可繼續(xù)使用，假如電解液是黑色的，說明極板軟化嚴(yán)重，電池難修復(fù)。

密封蓄電池沒有明液，極板軟化的電池只有加水后振蕩才能看到深色電解液，電池放電時(shí)電壓不低于正常值，甚至還要高，放電到12V之前幾乎是一切正常，但在12V左右，會(huì)突然飛速下降，拐點(diǎn)大幅度提前，我們可以認(rèn)為是發(fā)生了較嚴(yán)重的極板軟化。

（4）電池放電測量時(shí)，假如電池開始放電時(shí)負(fù)載電壓每下降0.1V，放出容量低于0.4C或負(fù)載電壓在11.8V以下迅速下降，一般電池的容量要低于額定容量的40%，這樣的電池一般沒有修復(fù)價(jià)值。

4、修復(fù)流程

關(guān)于密封蓄電池一個(gè)基本的修復(fù)流程包括初步選擇、信息記錄、放電測量、補(bǔ)充液體，脈沖修復(fù)、測量判斷幾部分，使用脈沖法修復(fù)電池的修復(fù)流程見圖2；

使用添加劑的修復(fù)流程如圖3；開口蓄電池可以采用水療法修復(fù)，其流程如圖4所示。

5.注意事項(xiàng)

（1）放電檢測：測量前要先給電池充滿電，然后放電至終止電壓進(jìn)行容量檢測，同一塊電池每次充滿后狀態(tài)要保持一致。

（2）深放電：

1）放電負(fù)載：可以使用電爐絲、燈泡、電阻等，要求電流約為0.2C。

2）放電結(jié)束時(shí)間：當(dāng)電池電壓<3V時(shí)即可。此時(shí)燈泡微紅或熄滅。

蓄電池怎么樣補(bǔ)水

1、補(bǔ)充用水

電池補(bǔ)充用水應(yīng)該是去離子水或用純水和分析純硫酸配制的硫酸溶液電解液，比例是500ml純水，加入0.5ml純硫酸，也可以使用市面上出售的補(bǔ)充液。

使用前要測量補(bǔ)充用水的電阻率，以確保水質(zhì)合格。具體方法是萬用表置電阻2M檔，取一杯水，兩表筆相距10mm，沒入水中10mm以上，萬用表顯示的電阻值就是所測量的水的電阻率近似值，數(shù)值應(yīng)大于100000。有條件的可以使用專用儀器測量其電導(dǎo)率。普通蒸餾水和純水的電阻率見表2。

表2電池用水的電導(dǎo)率及電阻率（25℃）

精制方法

電導(dǎo)率/（μs/cm）

電阻率/.cm

普通蒸餾水

10

100000

純水

10

＞100000

2、工具

起子、吸管（可以用一次性針管代替，不可用金屬針頭），透明聚乙烯管，直徑要適合吸管（針管）吸口。ABS膠。并準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)的橡膠控制閥備用。

3、補(bǔ)水方法

（1）順著排氣孔撬開電池上方的蓋板。一些電池的蓋板是ABS膠粘接的，一些電池是搭扣連接的。注意撬開蓋板的時(shí)候，不要損壞蓋板。這時(shí)可以看到6個(gè)控制閥。

（2）一些電池的控制閥是可以旋開的，如天能電池就是如此。大部分密封蓄電池的控制閥是橡膠帽，打開橡膠帽，露出排氣孔，通過排氣孔可以看到電池內(nèi)部，一些電池的橡膠帽周圍還有一些填充物，注意將填充物放入干凈的塑料袋內(nèi)。

（3）用滴管或針管吸入去離子水或補(bǔ)充液由排氣孔注入電池內(nèi)。每格補(bǔ)液量（0.5～1）C，可以采用分步的方式補(bǔ)水，具體方法如下：

第一次補(bǔ)水。關(guān)于10Aｈ～14Aｈ小電池每格加水3-5ml；關(guān)于17Aｈ~24Aｈ大電池每格加水5~8ml；加過水的電池靜置10小時(shí)（至少要2個(gè)小時(shí)以上）。如還缺水，進(jìn)行第二次補(bǔ)水，10Aｈ~14Aｈ小電池每格加2~3ml；17Aｈ~24Aｈ大電池每格3~5ml；

再次檢查單格缺水情況，假如缺水進(jìn)行第三次加水。加水量要絕對控制好。

補(bǔ)水的原則是：肉眼觀察，看到單格里的水剛剛潤濕極板，看不到水為好。假如能看到明液，說明水加多了。這個(gè)環(huán)節(jié)要特別注意！補(bǔ)水寧少勿多，不夠可以再加，多了易造成硫酸比重下降，電池容量就會(huì)不足。

（4）蓋上控制閥，注意恢復(fù)填充物。假如是打開的橡膠控制閥，最好更換，假如特性很好，也可以不更換但是一定要檢查其彈性，假如彈性不好，就必須要更換合格的控制閥。

（5）蓋上電池蓋板，假如是膠接的，應(yīng)該涂膠粘接。再靜止24小時(shí)，待粘結(jié)劑完全凝固，再進(jìn)行修復(fù)。

4、補(bǔ)水時(shí)注意

（1）打開控制閥時(shí)間不要太長，假如采用小電流修復(fù)方法，應(yīng)該馬上蓋好控制閥，否則隨著空氣中的雜質(zhì)會(huì)進(jìn)入電池，而影響電池壽命；

（2）補(bǔ)水最好在電池充電后期進(jìn)行，這樣可以水一次補(bǔ)足，不容易加多，也不易進(jìn)入雜質(zhì)。

（3）所謂補(bǔ)充液必須是專用的，使用前測量電阻值，不能隨便使用飲用純水。

（4）一定處理好控制閥，保持控制閥干凈。

（5）絕對禁止用金屬接觸補(bǔ)充液。

每次補(bǔ)水以后，電池都利用處于過充電狀態(tài)把電池由準(zhǔn)貧液轉(zhuǎn)為貧液狀態(tài)，而這個(gè)過充電對提高電池容量是有好處的。

電池修復(fù)過程中常見問題

1、修復(fù)過程中發(fā)現(xiàn)電壓不上升，檢查電池自放電是否嚴(yán)重。

2、充電過程中充電電流假如不能下降，并伴有電池發(fā)熱，說明電池存在問題。

3、使用水療法修復(fù)電池一定要穿戴防酸服裝，并戴橡膠手套，防止硫酸液濺到身上。

4、酸液不可隨意排放。

5、修復(fù)過程中發(fā)現(xiàn)電池發(fā)熱要暫時(shí)中止充電。

6、使用添加劑修復(fù)電池時(shí)可以使用普通充電，但效果稍差，同時(shí)要注意把電池放入耐酸容器中，防止電解液溢出流到設(shè)備和地面上。

7、假如極柱沾上電解液要進(jìn)行認(rèn)真清洗，否則今后極柱會(huì)因此斷裂。

8、修復(fù)時(shí)間可以根據(jù)電池的使用時(shí)間、實(shí)際狀況及電池的初始容量確定，一般為2～7天。

9、有些電池修復(fù)后，容量恢復(fù)較明顯，但投入使用后動(dòng)力性能下降或使用不久容量迅速衰減，出現(xiàn)這種情況的原因重要有三種：電動(dòng)汽車負(fù)載電流更大；電池內(nèi)阻高，電池容量衰減速率大，這時(shí)應(yīng)該考慮更換電池。

電池修復(fù)無效的原因

假如電池修復(fù)后容量上升不大，或者沒有達(dá)到標(biāo)稱容量的70％以上，一般認(rèn)為修復(fù)無效，電池修復(fù)無效的原因很復(fù)雜，有電池的原因，也有操作的原因，還和使用的方法以及用料有關(guān)系，電池本身重要原因有：

1、電池正極板軟化，其顯著表現(xiàn)是：電解液中有黑色雜質(zhì)，假如黑色雜質(zhì)比較多的時(shí)候，就是正極板軟化形成的，這樣的電池基本上無法修好，只能夠報(bào)廢。

2、蓄電池的所有修復(fù)方法，都存在著一個(gè)缺陷：在修復(fù)過程中無法改變正極板原始狀態(tài)，而電動(dòng)汽車用電池正極板又往往容易出現(xiàn)問題。我們可以排除所有的意外損壞：斷路、硬短路、物理損傷等等，可是我們無法差別硫化和正極板軟化失效。因?yàn)殛P(guān)于電池來講，負(fù)極板硫化與正極板軟化造成的容量下降究竟哪個(gè)是主因可以憑相關(guān)經(jīng)驗(yàn)判斷，但兩個(gè)因素各占多大比例就很難判斷。舉個(gè)例子：電池的容量重要取決于正極板容量與負(fù)極板容量當(dāng)中較低的那一個(gè)（這是理想化了的情況，其實(shí)電解液密度，硫酸鉛的分布、大小等等均對容量有影響）。假如一塊12V/10Aｈ的電池，在使用后期，其負(fù)極板能放出5Aｈ的電量，而正極板能放出7Aｈ的電量。則在大部分情況下，消除硫化的措施，可以讓此電池放出7Aｈ的電量。但隨之而來的問題就出現(xiàn)了：放出7Ah的電量，正極板的軟化速度會(huì)加快，從而正極板的容量下降速度會(huì)加快。從而電池的容量下降也會(huì)加快。我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，修復(fù)后的電池有許多沒有效果。另一種情況是：正極板最多能放出5Aｈ的電量，而負(fù)極板能放出7Ah的電量。這種情況下，因極板的原始質(zhì)量問題，修復(fù)后的電池，還是只能放出5Ah的電量，個(gè)別正極板問題嚴(yán)重的電池，由于受到脈沖電流用途，結(jié)構(gòu)更加疏松，造成容量下降，使電池的修復(fù)無效。