鉛酸蓄電池的硫化與修復原理

1、何為硫化

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”。

2、硫化表象

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。

3、硫化的生成

根據蓄電池的雙硫酸鹽化論，蓄電池在每次放電后，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。

4、如何防止電池產生硫化

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。

5、幾種電池硫化修復的方法

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）淺循環大電流充電法

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，個人用戶都不具備，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。

大容量鉛酸蓄電池（以下簡稱“電池”）是基站電源的保障。在國內出現“電荒”的時候，后備電源的可靠性顯得格外重要。在長三角和珠三角地區，每周內停三供四的時間很多，甚至出現聽四供三更加嚴重的局面。多數處于野外的基站，其供電是難以保證都是采用一、二類電源的，這樣，電池的可靠性問題尤其嚴重。雖然目前的科學技術飛速發展，近年鉛酸蓄電池的發展也比較快，基本上以大型閥控密封式鉛酸蓄電池代替了防算酸隔爆型電池。就是大型閥控密封式鉛酸蓄電池近些年也在發展。但是大容量的固定電池還是以鉛酸蓄電池為唯一的選擇。如何延長鉛酸蓄電池的正常使用壽命，一直是業內人士探討的主要問題。

相同的電池，在不同的設備條件、不同的使用條件和不同維護條件下使用壽命相差很大。這就需要在設備條件、使用條件和維護條件上尋找其差異。而電池失效的的幾個主要現象是：

a．正極板軟化；

b．正極板板柵腐蝕；

c．負極板硫化；

d．失水；

e．少數電池出現熱失控（包括電池鼓脹）