廢舊電池修復原理與方法

電池又稱化學電源，是能為用電器提供直流電源的裝置，化學電源是通過氧化還原的電化學反應，將化學能轉化為電能。一次電池是一次性應用的電池，二次電池是可多次反復使用的電池，因此這里的二次實際上是多次的意思。二次電池又稱為可充電電池或蓄電池。

相對于零電平或某一基準電平幅值為正的脈沖叫正極性脈沖,簡稱正脈沖,反之,則為負脈沖.正負脈沖按一定占空比出現的稱組合脈沖。二十世紀以來,隨著人們對負脈沖的認識的不斷提高,負脈沖的應用范圍不斷擴大,在許多領域都得到了廣泛的應用,如：能源.醫療.勘探.等。

我公司經過多年努力研制出組合脈沖修復機.組合脈沖充電器.對各種廢舊蓄電池的修復與維護具有良好的效果.下面以鉛酸蓄電池和鋰離子電池為例.介紹一下組合脈沖修復機和組合脈沖充電器.對蓄電池的維護與修復原理:

基礎部分

一.鉛酸蓄電池

鉛酸蓄電池是蓄電池的一種.以其低廉的價格(鎘鎳電池的六分之一~~`~~五分之一)，良好的高倍率放電性能，應用非常廣泛，如汽車、摩托車、火車、輪船、通信以及UpS等均需運用。鉛酸蓄電池主要由正極板、負極板、電解液、容器、極柱、隔膜、可導電的物質等組成。

（一）正極板（正極活性物質）

正極板活性物質的主要成分是二氧化鉛。具有較強的氧化性，放電時，與硫酸發生反應生成硫酸鉛，并吸收電子，二氧化鉛有兩種類型晶格，一種是α—pb02另一種是β—pb02。這兩種二氧化鉛活性物質差別很大，它們在正極板所起的作用也不相同。ß—pb02給出的容量是α—pbO2的1.5~~~3倍。而α—pb02具有較好的機械強度，它的存在，正極板活性物質不宜軟化脫落，只有α—pb02和βα—pbO2的比例達到0.8時，鉛蓄電池會表現出良好的性能。

正極活性物質在放電狀態下，與電解質硫酸發生反應生成硫酸鉛與水。其反應式如下：pb02+3H++HSO4-+2e==pbSO4+2H2O

充電時，在外線路的作用下轉化為ρbO2與H2SO4放電時，二氧化鉛的ρb4+接受了負極送來的電子形成ρb+2與溶液中的硫酸根離子結合生成ρbSO4。當硫酸鉛達到一定量時，變成沉淀物附著在極板上。充電時硫酸鉛中的鉛離子的電子被外線路帶走轉化為二氧化鉛。將水中氫離子留在溶液中。氧離子與鉛離子結合生成二氧化鉛進入晶格，形成正極活性物質。

（二）負極板（負極活性物質）

在鉛酸蓄電池里，為了供負極活性物質充分與電解液發生反應，故將鉛制成多孔海棉狀，又稱為海綿鉛，在放電時，鉛給出外線路電子形成pb+2與溶液的硫酸根結合生成硫酸鉛，充電時，部分pbSO4首先溶解成pb2+與SO4。pb+2接受電子還原成鉛進入負極活性物質晶格。

（三）電解液

硫酸是鉛酸蓄電池電解液中的重要原材料之一，市場上濃硫酸一般分為兩種：一種是工業用濃硫酸，純度較低，不適用于鉛酸蓄電池；另一種為純度較高的分析純，較適合于鉛酸蓄電池，硫酸的分子量為98，濃硫酸中硫酸含量為98%是無色透明油狀液體，具有很強的吸水性和腐蝕性，與水結合后，可放出大量的熱。所以在電解液配制過程中，一定要注意防護，以免出現危險，配制時，千萬不要把水加入濃硫酸中，而是將濃硫酸緩慢加入水中。

鉛酸蓄電池電解液配制過程中，對水的要求較高，水中含雜質的多少，直接影響電池的質量。鉛蓄電池用水外觀是無色透明的，殘渣含量應小于0.01%。一般檢驗水的標準用電阻率（Ωcm）或電導率來表示，比較簡單的方法是：采用電阻率測量法：用數字式萬用表將檔位撥至20MΩ處，將萬用表兩只表筆相距1厘米，測出水的電阻阻值在5——10MΩ即可。

（四）隔板

隔板也是鉛蓄電池主要組成部分之一，其質量對電池影響很大，隔板的主要功能是防止電池正負極板短路，蓄電池中，對隔板的要求是：采用多孔質隔板，允許電解液自由擴散和離子遷移，要有比較小的電阻，隔板孔徑要小?？障犊偯娣e要大，要防止脫落的活性物質到達對方的極板.因此,隔板的孔徑要小,孔數要多。

二：電池修復過程中常用的名詞：

1：不可逆的硫酸鹽化

不可逆的硫酸鹽化，簡稱硫酸鹽化。鉛酸蓄電池在放電時，正負極板都產生一種化合即硫酸鉛，硫酸鉛是一種難溶于水，不導電的物質，在正常情況下，蓄電池在放電后形成的硫酸鉛結晶比較小，充電時，在電的作用下，比較容易地溶解并還原成鉛。如果使用不當，常常充電不足、失水、過放電等。硫酸鉛就會形成粗大堅硬的結晶體，這時就很難用一般的方法將其還原成鉛，所以被稱之為不可逆的硫酸鹽化，由于硫酸鹽化，一方面，它可以阻擋硫酸與其他活性物質接觸并發生反應：另一方面，使活性物質數量減少，它可引起蓄電池容易下降，嚴重時會造成蓄電池壽命終止。

2：活性物質的脫落

在我們修復廢舊電池時，有些電池加水修復后，從注水孔內流出一些紅褐色液體。即為脫落的活性物質，活性物質脫落原因有以下幾種解釋：1、電池受外力的影響，如振動，摔打等。2、α—pbO2。βpbO2變體模型。αpbO2是活性物質骨架，當電池在充放電時，一部分α—pbO2轉化為β—pbO2從而導致軟化脫落。3、隨著循環進行，活性物質由無定性態逐漸晶形化，即結晶度增加，水化聚合物鏈數目減少，凝膠壓電阻增加，晶粒間電接觸惡化，該活性物質脫落。4、還有人們認為，隨著充電和放電的不斷進行，活性物質形成若干密集的團塊，當團塊間缺乏足夠的連接時，活性物質就會脫落，電池失效。

3：電池的電壓

電池正負兩極的電勢差稱蓄電池的電壓，一般用萬用表來測量。在電池修復過程中，其電壓有三種表現形式：第一種叫空載電壓，又稱為開路電壓，就是電池即不充電又無負載的情況下測量到的電池電壓：第二種叫負載電壓，就是電池放電過程中某個時段所測量的電池電壓。第三種叫在線電壓，就是電池在充電過程中某一時刻所測量的電壓，了解三種電壓測量方法，對判斷電池是否斷路或短路；電池內阻計算具有重要的意義。

4：蓄電池的容量

蓄電池的容量是衡量蓄電池性能的一項重要指標。一般用安時來表示。放電時間（小時）與放電電流（安培）的總稱，即容量=放電時間×放電電流。電池的實際容量，取決于電池中活性物質的多少和活性物質的利用率。活性物質是量越多，活性物質利用率就越高，電池的容量也就越大。反之容量越小，影響電池容量的因素很多，常見的有以下幾種：

（1）放電率對電池容量的影響

鉛蓄電池容量隨放電倍率的增大而降低，也就是說放電電流越大，計算出電池的容量就越小。比如一只10Ah的電池，用5A放電可以放2小時，即5×2=10；那么用10A放電只能放出47.4分鐘的電，合0.79小時。其容量僅為10×0.79=7.9安時。所以對于給定電池在不同時率下放電，將有不同的容量。我們在談到容量時必須知道放電的時率或倍率。簡單的講就是用多大的電流放電。

（2）溫度對電池容量的影響

溫度對鉛酸蓄電池的容量影響較大，一般隨溫度降底，容量的下降，容量與溫度的關系如：

Ct1=Ct2/1+k（t1-t2）。t1t2分別是電解液的溫度，k為容量的溫度系數，Ct1溫度為t1時容量（Ah），Ct2是溫度為t2時的容量（Ah）在蓄電池生產標準中，一般要規定一個溫度為額定標準溫度,如規定t1為實際溫度,t2為標準溫度,(一般為25攝氏度)

負極板受低溫的影響要比正極板敏感.當電解液溫度降低時,電解液粘度增大,離子受到較大的阻力,擴散能力下降,電解液電阻也增大,使電化學反應阻力增加,一部分硫酸鉛不能正常轉化.充電接受能力下降,結果導致蓄電池容量下降.

(3)終止電壓對電池容量的影響

當電池放電至某一個電壓值以后,產生電壓急劇下降,實際上所獲得的能量非常小,如果長期深放電,對電池的損害相當大.所以必須在某一電壓值終止放電,該截止放電電壓叫放電終止電壓.設定放電終止電壓,對延長蓄電池使用壽命意義重大.一般我們所維修的電動車電池，電摩電池的放電終止電壓為每格1.75伏，也就是說一節12伏電池為6格，其放電終止電壓是6×1.75=10.5伏。

(4)極板的幾何尺寸對電池容量的影響

在活性物質的量一定時，與電解液直接接觸極板的幾何面積增加，電池容量的增加，所以極板的幾何尺寸，對電池容量的影響不可忽視。

①極板厚度對容量的影響

活性物質的量一定，電池容量隨極板厚度的增加而減少，極板越厚，硫酸與活性物質接觸面就越小，活性物質的利用率越低，電池容量越小。

②極板高度對容量的影響

在電池中，極板的上下兩部分的活性物質利用率存在著較大的差異，實驗證實，放電初期，極板上部比下部的電流密度大約高出2倍~~2.5倍，這種差別隨著放電時的推移逐漸減少，但上部要比下部的電流密度大。

③極板面積對容量的影響

活性物質的量一定，極板幾何面積越大，活性物質的利用率也越高，電池的容量越大。在電池殼體相同，活性物質量不變情況下，采用薄極板增加極板片數，也就是增加了極板的有效反應面積，從而提高了活性物質的利用率，增加了電池的容量。

5鉛酸蓄電池的內阻

蓄電池的內阻是由蓄電池內部物質形成的電阻，蓄電池的內阻只有在充放電時才能形成。它不是常數，而是在充放電過程中隨時間的變化而變化的。我們平時所講的內阻是某一時刻的總內阻。它不僅包含了蓄電池的內阻，而且還包含有極化的全電阻值。

就單電池而言，電池的內阻很小，主要是由電解液，隔板和極板本身的電阻構成。如果是電池組，單體電池之間的連接導線、極柱等都是構成電阻的重要部分。計算電池內阻可用以下方法：設空載電壓為V1，負載電壓為V2，則電池的內阻為R=V1-V2/I。I是放電電流。必須注意的是第一：測量的全過程必須在10﹣-4秒內完成，否則測內阻應該包括極化時的全部電阻值，它是可以變化的。

6鉛蓄電池的短路與斷路

在廢舊電池修復過程中，短路與斷路是判斷電池能否維修的關鍵。

蓄電池短路有外部和內部之分，外部短路則是用導線將正負兩極連接起來，通常用這一“±”方法來判斷電池的好壞。內部短路是指在電池內部正、負極板是靠隔膜（隔板）把它們相互隔離的，一但隔膜受損，如隔膜老化，隔膜腐蝕等均可造成短路。

蓄電池的斷路是指：整個電池回路中斷，要與斷格區分開來，斷格是極板部分脫離。斷路是電池無電壓電流，斷路一般是由于電池樁頭與極板完全脫離，或硫酸鉛嚴重包圍極板供電流不能正常通過。一般不多見，最常見的是短路，最常見的判斷電池短路的方法有三種：

第一種是用電壓表測量蓄電池電壓，如小于11.5伏，則該電池可能短路；第二種是給蓄電池加水后，再測量其電壓，因為有些電池由于嚴重缺水，加水前，電壓可超過12伏。但加水后，由于隔膜軟化，極板吸水后膨脹，隔膜功能顯現出來，開路電壓反而小于11.5V；第三種是充電時，尤其是修復后電池電壓始終過不到15伏，也可判斷為短路.但要與硫酸濃度降低加以區分。后者在放電時，電壓下降慢，加入濃硫酸后，電壓或容量可以恢復。

7蓄電池的自放電

自放電指的是電池在不使用或在貯存間，出現容量下降的現象。也就是說的電池在無任何負載時，由于自放電使容量損失。

一般電池的自放電主要出現在負極，因為負極活性物質中多為比較活潑的金屬粉末，沖在溶液中比氫的電勢負，容易發生置換氫氣的反應。如果在極板上存在比電勢低的金屬雜質。這些雜質在極板活性物質中形成了微小的腐蝕電池，引起負極金屬自容，并伴有氫氣板出，從而使容量減少。

自放電的嚴重程度將直接影響電池質量。一般用自放電率來表示其公式為：自放電率=Ca－Cb/CaT×100％其中，Ca為電池初始容量，Cb為放置后電池容量，T為放置時間。值得說明的是，當自放電率為負值時，說明貯存時間不長，電池處于容量增長期。

三：鉛酸蓄電池的工作原理

鉛蓄電池在充電和放電會產生如下反應：pbO2+pb+2H2SO4===2pbSO4+2H2O在充電時，在電能的作用下，轉化為pbO2、pb和H2SO4也就是說充電是由電能轉化為化學能的過程。放電時，正極板接受了負極板送來的電子，鉛離子有正4價變為正2價。與硫酸根接觸生成難溶于水的硫酸鉛，負極的鉛由于輸出2個電子，變成正2價。同樣也生成硫酸鉛。也就是說放電時，再由貯存的化學能轉為電能。

蓄電池在充電過程中，或在充電終了時，電極上會伴隨著水的分解反應。其原因是因為鉛酸電池正極充電接受能力較差，一旦正極充電狀態達到70%時，氧氣開始在正極上析出。負極充電狀態超過90%時，氫氣在負極上析出。一般地講，正電極充電到額定電量的120%時。才能達到完全充電狀態，所以，鉛酸電池每次充電均會產生水的分解反應消耗水，因此定期補水維護不可避免。

四：硫酸鹽化及蓄電池失效機理

隨著蓄電池的使用次數增加，放電容量不斷減小，由于人們對電池的使用要求不對，所以報廢標準也不相同。一般來講，正常使用電池，容量低于額定容量60%。即為報廢電池，需要維護或維修。由于電池的制造條件，使用方式有差別，最終導致電池報廢的原因也各不相同。但歸納起來有以下幾種①正極板的腐蝕變形②正極活性物質軟化脫落③不可逆的硫酸鹽化④容量過早損失⑤熱失控。其中不可逆的硫酸鹽化是導致電池失效報廢的最常見的原因。

前面談過，由于在充電過程中，伴隨著水的丟失（電離，電解蒸發）影響硫酸鉛轉化為活性物質。而硫酸鉛本身難溶于水。當硫酸鉛在一定時間不能轉化為活性物質時，就會形成粗大的結晶體。這種結晶體阻礙了電池的正常工作，一部分多余的電能不能正常地轉化為化學能，因而轉化為熱能，更加重了水的丟失，從而形成了惡性循環.當這個循環達到一定程度時,電池容量下降,嚴重時熱量越來越大,電池內壓增加,電池變形.所以科學的維護和保養是延長電池使用壽命的最經濟最有效的方法.

五:電池的正確使用與維護

①根據電池的工作特點,合理地維護與使用,對電池壽命的延長有著非常重要意義。

鉛酸蓄電池正確的使用和維護非常必要，使用正確與否對電池的容量和壽命影響較大，掌握正確的充電方式非常關鍵。首先要選擇好充電器（建議使用組合脈沖充電機），充電器指標有輸出電壓，充電電流，調停點等。夏天天氣較熱，應選擇調停點較低充電器；冬天則反之。

②要注意勤充電，不要等電用光了再充。當剛放電的電池，硫酸鉛較容易溶解并轉化為活性物質。一旦放置一段時間后。硫酸鉛很容易形成粗大的結晶體。造成不可逆的硫酸鹽化。此外，還要注意定期進行深循環，就是把電用光了后再充電，防止電池發生鈍化，一般一個月一次。

③在電池的運輸，安裝過程中。嚴禁摔打牽拉極柱。不要把正負兩個極柱短路。不同容量，不同性能的電池不要在一起使用。

④冬天充電時要注意保溫。否則電能不能正常轉化為化學能，充不滿電。當電解液溫度降低時，硫酸鉛溶解下降，電池內部分子活動度降低，內阻增加。此時充電，不等充足，充電器就會調停，用戶以為充滿，繼續使用。使硫酸鉛晶體變大，則形成不可逆的硫酸鹽化。

維修操作部分

一：鉛酸蓄電池的修復

安珀系列組合脈沖修復機與修復液的問世，打破了“鉛酸電池不可修復”的錯誤結論。在長期的研發與實驗過程中，大多數的鉛酸蓄電池是可以修復的。其修復率可達91％，修復以后的容量可以達到初容量的80％以上。

安珀組合脈沖修復機技術，采取了物理手段和化學手段相結合，從而達到對電池的維修與維護。

1：安珀組合脈沖修復機與充電機的修復與維護原理：

①在充電過程中，通過正負極之間定期地發射不斷轉化的離子來掃除了極板周圍的離子云；

②清除附著在正負極板，尤其是負極板上是活性離子，也稱雜質離子。

③強大的負脈沖可以將粗大堅硬的硫酸鉛結晶擊碎并促使其溶解；

④通過正負脈沖的占空比調節使α—二氧化鉛與β—二氧化鉛的比例更趨合理。

2：安珀公司研發的配套產品，修復液對電池修復的作用。

修復液配合組合脈沖修復機使用，可以最大程度地縮短電池的修復時間，提高電池的修復率。其主要作用是：

①提高正極活性物質的利用率，防止正極板柵的腐蝕，從而減少正極活性物質的軟化脫落，一般正極活性物質的利用率僅為48％，加入修復液后，可以提高至53％以上。

②協助組合脈沖修復機，溶解粗大硫酸鉛結晶體，修復液中的化學成分與硫酸鉛反應，生成一種可溶性中間產物。使硫酸鉛轉化為活性物質，但用量必須控制。否則電池將發生短路。

③延長電池的使用壽命，通過少量改變正極板活性物質的晶體結構，可以最大限度地延長電池使用壽命。

④負極板鉛活性物質的成孔作用，通過對負極板海綿狀鉛的作用，增加負極板活性物質孔隙，使硫酸與活性物質的接觸面積增加。

⑤穩定膠體電池中的膠體電解液。

3：修復液的配制與使用

修復液出廠有兩種：一種為濃縮型；一種為配制好直接使用的。對于濃縮液，必須加水稀適后方可使用。所用的水有一定的要求，各種雜質的含量要在一定的限度以內，通過常用水的電阻率和電導率間接表示，純水的制備方法有蒸餾法，離子交換法和電滲析法等。根據制取的方法不同，我們稱之為離子水、蒸餾水或超純水。但不管是什么水，只要電阻率達到5—10M/Ω，即可使用。測量方法是：用玻璃杯或非金屬杯，取被測水適量，用萬用表將檔位撥至20M/Ω處，將兩只表筆相距1cm插入水中，如電阻值達到5—10MΩ時，此水合格。

濃縮型修復液出廠時每瓶含有500毫升，配制時，濃縮液與純水的比例應1：9的比例配制。例如，將一瓶500毫升濃縮液與4500毫升的水混合配制成5000毫升的修復液。

應該注意的是：①對修復液要妥善保管防止誤飲；②要放置在陰涼處，避免太陽直曬；③濃縮液為無色透明液體，有時有少許沉淀。用前要搖勻后再配制，如沉淀物太多，可視為失效。

二：電動自行車，電摩用電池的修復方法。

第一步：修復前準備，首先對電池外觀進行檢查，看外殼有無破損，是否漏液。樁頭是否氧化、斷裂、電池是否變形。是否進行過維修，如進行過維修，可問其維修地點，加過何種液體，如果廠家維修過，還可按此方法修復。如果其他方法維修的，不可修復，建議報廢。其次測量電壓，單節電池電壓在11.5V以上的為正常，在10.5V以上，11.5V以下為部分短路，10.5V以下為嚴重短路，0V為全部短路。

第二步：打開電池蓋，去掉橡膠帽，加入修復液。加液的量為5—10毫升以上，滿為止。

第三步：放電，放電時要注意先用5A放電，當電池放到10.5V時改為小電流，一般為2A以下，放到2V左右。如果使用安珀ApSF12-4型容量檢測儀放電比較方便，ApSF12-4型容量檢測儀與其他容量檢測儀不同，它具有修復前放電和修復后容量檢測兩種功能。修復前放電時，只需將調停點切換至0V，待放電至2V左右，即可開始修復。

第四步：修復：將電池串聯起來（可根據修復機型號串聯電池多少）25Ah以下電池將占空比調節器逆時針調至最小或1/10處，用3.5—3.8A電流進行修復。17—25Ah電池，可適當調高，一般為4.5—5.5A。

第五步：檢測、配組，將修完電池用5A衡流放電根據放電時間計算電池實際容量，將容量達到新電池80%以上電池，[計算公式：實際容量=5×放電時間（以小時計）/電池標定容量]按時間相近的原則配成一組，充滿電后，將電池傾斜45度，把剩余液體抽出，蓋好安全帽，用三氯甲烷將電池封好。

三:電動三輪車、摩托車、汽車等富液式鉛酸電池修復方法

富液式電池和貧液式電池的區別在于有無游離電解液的存在，前者有游離液體存在，如汽車電池、摩托車電池、電動三輪車電池等，后者沒有，如電動自行車電池、17—20安時的電摩電池。它們在修復方法上有些不同。但在電池的判別上基本相同。具體操作如下：

（一）：配液，富液式電池的修復用液與貧液式電池不同，配制時，首先要把濃縮液稀成修復液，然后再用修復液加上分析純濃硫酸，配制成比重為1：1.28---1.31的電解液備用。

（二）：加液，對富液式電池來講，加液量要比貧液式大的多，所以要根據電池本身情況來定，一般來講，富液式電瓶都有標有一定是刻度。加液時，液平面不應超過限度，如看不清，則以淹沒極板為度。為了控制成本，不主張完全換液，就是把原來液體部分更換。如果原來電池缺液，則應直接補足。如果不缺，則應更換100毫升/格左右。

對一些無法打開電池蓋免維護電池，不能換液的，而電池內部又有液體的電池，可直接修復。

（三）：修復，用X—6B式X—7B。將占空比調至相應的位置，即65AH，調至正中120AH電池調至最大，修復電流控制在6---8A修復時間根據電池容量而定。設電池容量為C，修復電流為I，則修復的時間為T；公式為T=C/I×140％---160％。汽車電池在修復時還要觀察電池電壓和溫度。（高內阻電池除外）當電壓達到16V以上，并且有發熱的感覺應停止修復。其它電池則觀察電解液的變化。如電解液外觀變為洗米水樣時，修復結束。

（四）：將修復完的電池靜置30分鐘。測量電池電壓與電解液的比重。如電池電壓在12.8V以上，電解液比重在1：1.28---1：1.3時，即可使用。如達不到此標準，可做相應的調節。

（五）：注意事項

1：配制電解液時，要注意安全，不要把水倒入硫酸中；

2：配制時用的水一定要稀釋后的修復液，而不是濃縮液；

3：如果修復時間達到標準時間，電壓不能達到15V（在非電壓時），該電池應為短路電池；

4：修復完成后，電解液濃度達到要求式超過1：1.31，而電池電壓達不到12.8V的也可視為短路電池；

5：修復前放電，用ApSF12-4型放電機10A電流放電，當放至10.5V以下時,電池負載電壓急速下降到相對穩定時,即可修復；

6：對汽車電池，修復后要靜置2—3天，測量電池電壓，應保持在12.3V以上，即可使用。