鉛酸蓄電池的硫化與清除方法

一、概　述

　　鉛酸電池技術(shù)發(fā)展100年來(lái)基本沒(méi)什么變化。雖然在化學(xué)和結(jié)構(gòu)上已有改進(jìn)，但引起電池發(fā)生故障有一個(gè)共性的因素。這個(gè)故障原因是：硫酸鹽堆積在極板上導(dǎo)致失效的結(jié)果，解決這些問(wèn)題最有效的方法是應(yīng)用脈沖技術(shù)。

　　脈沖技術(shù)有助于排除電池這些故障，它可以保持高的活性物質(zhì)反應(yīng)，使電池內(nèi)部平衡，容易接受外接充電。這樣一來(lái)，節(jié)約了因置換電池帶來(lái)的各種相關(guān)費(fèi)用。

　　二、技術(shù)介紹

　　專(zhuān)家預(yù)言：鉛酸電池作為在電池電源領(lǐng)域里以第一位置將延續(xù)到下一世紀(jì)。但值得重視的問(wèn)題是，多數(shù)電池的工作狀態(tài)不能達(dá)到當(dāng)今科技先進(jìn)交通工具的需求。按說(shuō)，鉛酸電池的反應(yīng)材料能維持8年—10年或更長(zhǎng)一些，但事實(shí)上做不到。現(xiàn)在的電池平均壽命是6—48個(gè)月。而能用48個(gè)月的電池僅占30%。大部分電池則提前衰老和失效。影響電池壽命的一系列問(wèn)題的原因是：硫酸鹽的堆積，而最有效解決這些問(wèn)題的方法是脈沖技術(shù)。

　　早在1989年就有第一個(gè)專(zhuān)利，利用脈沖技術(shù)提高電池的實(shí)用性，延長(zhǎng)電池壽命。它的工作原理：使電池一直維持高的活性物質(zhì)反應(yīng)，使電池內(nèi)部平衡，易接受充電。這種技術(shù)可提供大的放電容量，接受充電快，而且能使用持久。(換言之，延長(zhǎng)電池工作壽命)

　　現(xiàn)在讓我們來(lái)了解一下脈沖技術(shù)是如何有益于電池，其工作原理是什么。首先讓我們重溫一下電池的工作原理：依照國(guó)際電池理事會(huì)手冊(cè)第11版：“蓄電池是屬電化學(xué)原理設(shè)計(jì)范疇，電池產(chǎn)生的電能是由存儲(chǔ)的化學(xué)能轉(zhuǎn)變的。在車(chē)輛和動(dòng)力機(jī)械設(shè)備上需要電池，它的三種主要功能是：

　　(1)、供電給點(diǎn)火系統(tǒng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。

　　(2)、給發(fā)動(dòng)機(jī)外的電器設(shè)備供電。

　　(3)、對(duì)電器系統(tǒng)起到穩(wěn)壓作用，使輸出平滑和降低瞬間有電器系統(tǒng)發(fā)生高壓。”

　　電池由兩種不同材料構(gòu)成(鉛和二氧化鉛)，這兩種材料置于硫酸液中反應(yīng)產(chǎn)生電壓,在放電過(guò)程，正極鉛板上的活性材料與電解液的硫酸根生成PbSO4。同時(shí)，負(fù)極板上的活性材料也與電解液硫酸根生成PbSO4。所以，放電的結(jié)果使正負(fù)極板都覆蓋了硫酸鉛(PbSO4)。電池的恢復(fù)是通過(guò)對(duì)它反方向充電。

　　在充電過(guò)程，化學(xué)反應(yīng)狀態(tài)基本是放電的逆反應(yīng)。這時(shí)正負(fù)極板上的硫酸鉛(PbSO4)分解變?yōu)樵瓉?lái)狀態(tài)，即鉛和硫酸根，水分解出“H”和“O”原子，當(dāng)分離后的硫酸根與“H”結(jié)合還原為硫酸電解液。

　　從上所述，蓄電池的工作基本原理是硫酸和鉛進(jìn)行離子交換的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程形成的能量。在能量交換過(guò)程中，其反應(yīng)生成物—硫酸鉛在極板上是“臨時(shí)”的。但值得注意的是，在充電還原過(guò)程，極板上的硫酸鉛并不能全部溶解而堆在極板上。這種堆積物是電化學(xué)反應(yīng)的剩余物，占據(jù)了極板的位置。這就是說(shuō)，極板的有效反應(yīng)材料在不斷減少，這是導(dǎo)致電池失效的主要原因。(因硫酸鉛導(dǎo)致電池失效，這種現(xiàn)象的通俗叫法是—極板鹽化)

　　極板鹽化問(wèn)題：大多數(shù)電池失效歸咎于硫酸鉛的堆積。當(dāng)硫酸鉛分子的能量大于一個(gè)極限低值的時(shí)候，它們從極板上溶解，返回到液體狀態(tài)。那么，它們可以接受再充電。但實(shí)際上，總有一部分的硫酸鹽是不能返回電解液里的，而是貼附在極板上，最終形成不可溶解的晶體。硫酸鹽結(jié)晶體是這樣形成的：這些不能參與反應(yīng)的單個(gè)硫酸鹽分子的核心能量都處于極低狀態(tài)，它逐步吸附其它因能量極低的硫酸鹽分子。當(dāng)這些分子堆積，并緊密地結(jié)合時(shí)，就形成一個(gè)晶體。這種晶體不能有效地溶解到電解液里去。這些晶體的存在，占據(jù)了極板的位置，使極板失去了充放電的能力。所以，極板被覆蓋的這一點(diǎn)或這一部分都相當(dāng)于是死點(diǎn)。

　　依照BCI手冊(cè)58頁(yè)說(shuō)：“電池的本質(zhì)是化學(xué)類(lèi)器材，它的充電特性常常是由電池自身化學(xué)變化而改變的。例如，硫酸鹽應(yīng)是正常的化學(xué)反應(yīng)生成物，但在非正常狀態(tài)下，它變成多余物質(zhì)而成為影響化學(xué)反應(yīng)的主要問(wèn)題，而這些多余的硫酸鹽在極板上不斷堆積，又長(zhǎng)期被忽略。另外，新電池如存放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，也會(huì)出現(xiàn)這種狀態(tài)。當(dāng)電池嚴(yán)重鹽化時(shí)，就不能接受發(fā)電機(jī)對(duì)它的快而滿(mǎn)的補(bǔ)充電。同樣，也不能作滿(mǎn)意的放電。隨著鹽化加劇，最終因電池不能接受充電和放電而失效。”第56頁(yè)上說(shuō)：“充電電壓是受溫度和電解液濃度、電解液接觸極板的面積、電池的年限、電解液純度等因素影響。極板上的鹽化結(jié)晶很硬，使內(nèi)阻增大。”