廢舊電池修復(fù)原理與方法

1、廢舊電池修復(fù)原理與方法廢舊電池修復(fù)原理與方法電池又稱化學(xué)電源，是能為用電器提供直流電源的裝置，化學(xué)電源是通過氧化還原的電化學(xué)反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。一次電池是一次性應(yīng)用的電池，二次電池是可多次反復(fù)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(zhǔn)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(fù)脈沖.正負(fù)脈沖按一定占空比出現(xiàn)的稱組合脈沖。二十世紀(jì)以來隨著人們對負(fù)脈沖的認(rèn)識的不斷提高負(fù)

2、脈沖的應(yīng)用范圍不斷擴大在許多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用如：能源.醫(yī)療.勘探.等?；A(chǔ)部分基礎(chǔ)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(yīng)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(fù)極板、電解液、容器、極柱、隔膜、可導(dǎo)電的物質(zhì)等組成。（一）正極板（正極活性物質(zhì)）正極板活性物質(zhì)的主要成分是二氧化鉛。具有較強的氧化性，放

3、電時，與硫酸發(fā)生反應(yīng)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(zhì)差別很大，它們在正極板所起的作用也不相同?！狿b02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(zhì)不宜軟化脫落，只有α—Pb02和βα—PbO2的比例達(dá)到0.8時，鉛蓄電池會表現(xiàn)出良好的性能。正極活性物質(zhì)在放電狀態(tài)下，與電解質(zhì)硫酸發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鉛與水。

4、其反應(yīng)式如下：Pb023HHSO42e==PbSO42H2O充電時，在外線路的作用下轉(zhuǎn)化為ρbO2與H2SO4放電時，二氧化鉛的ρb4接受了負(fù)極送來的電子形成ρb2與溶液中的硫酸根離子結(jié)合生成ρbSO4。當(dāng)硫酸鉛達(dá)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(zhuǎn)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(jié)合生成二氧化鉛進(jìn)入晶格，形成正極活性物質(zhì)。（二）負(fù)極板（負(fù)極活性物質(zhì)）在鉛酸蓄電池里，為了供負(fù)

5、極活性物質(zhì)充分與電解液發(fā)生反應(yīng)，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Pb2與溶液的硫酸根結(jié)合生成硫酸鉛，充電時，部分PbSO4首先溶解成Pb2與SO4。Pb2接受電子還原成鉛進(jìn)入負(fù)極活性物質(zhì)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(yè)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

6、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(jié)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(xiàn)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(zhì)的多少，直接影響電池的質(zhì)量。鉛蓄電池用水外觀是無色透明的，殘渣含量應(yīng)小于0.01%。一般檢驗水的標(biāo)準(zhǔn)用電阻率（Ωcm）或電導(dǎo)率來表示，比較簡單的方法是：采用電阻率測量法：用數(shù)字式萬用表將檔位撥

7、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(zhì)量對電池影響很大，隔板的主要功能是防止電池正負(fù)極板短路，蓄電池中，對隔板的要求是：采用多孔質(zhì)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。空隙總面積要大，要防止脫落的活性物質(zhì)到達(dá)對方的極板.因此隔板的孔徑要小孔數(shù)要多。二：電池修復(fù)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

8、硫酸鹽化。鉛酸蓄電池在放電時，正負(fù)極板都產(chǎn)生一種化合即硫酸鉛，硫酸鉛是一種難溶于水，不導(dǎo)電的物質(zhì)，在正常情況下，蓄電池在放電后形成的硫酸鉛結(jié)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(dāng)，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(jié)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(zhì)接觸并發(fā)生反應(yīng)：另一方面，使活性物質(zhì)數(shù)量減少，它可

9、引起蓄電池容易下降，嚴(yán)重時會造成蓄電池壽命終止。2：活性物質(zhì)的脫落蓄電池的內(nèi)阻是由蓄電池內(nèi)部物質(zhì)形成的電阻，蓄電池的內(nèi)阻只有在充放電時才能形成。它不是常數(shù)，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(nèi)阻是某一時刻的總內(nèi)阻。它不僅包含了蓄電池的內(nèi)阻，而且還包含有極化的全電阻值。就單電池而言，電池的內(nèi)阻很小，主要是由電解液，隔板和極板本身的電阻構(gòu)成。如果是電池組，單體電池之間的連接導(dǎo)線、極柱等都是構(gòu)成電阻的重要部分。計算電池內(nèi)阻

10、可用以下方法：設(shè)空載電壓為V1，負(fù)載電壓為V2，則電池的內(nèi)阻為R=V1V2I。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(nèi)完成，否則測內(nèi)阻應(yīng)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(fù)過程中，短路與斷路是判斷電池能否維修的關(guān)鍵。蓄電池短路有外部和內(nèi)部之分，外部短路則是用導(dǎo)線將正負(fù)兩極連接起來，通常用這一“”方法來判斷電池的好壞。內(nèi)部短路是指在電池內(nèi)部正、負(fù)極板是靠隔膜（隔板）把它們相互

11、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(qū)分開來，斷格是極板部分脫離。斷路是電池?zé)o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(yán)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(yán)重缺水，加水前，電壓可

12、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(xiàn)出來，開路電壓反而小于11.5V；第三種是充電時，尤其是修復(fù)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(qū)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(fù)。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(xiàn)容量下降的現(xiàn)象。也就是說的電池在無任何負(fù)載時，由于自放電使容量損失。一般電池的自放電主要出現(xiàn)在負(fù)極，因為負(fù)極活性物質(zhì)中多為比較活

13、潑的金屬粉末，沖在溶液中比氫的電勢負(fù)，容易發(fā)生置換氫氣的反應(yīng)。如果在極板上存在比電勢低的金屬雜質(zhì)。這些雜質(zhì)在極板活性物質(zhì)中形成了微小的腐蝕電池，引起負(fù)極金屬自容，并伴有氫氣板出，從而使容量減少。自放電的嚴(yán)重程度將直接影響電池質(zhì)量。一般用自放電率來表示其公式為：自放電率=Ca－CbCaT100％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(dāng)自放電率為負(fù)值時，說明貯存時間不長，電池處于容量增長期。三：鉛酸蓄電

14、池的工作原理鉛蓄電池在充電和放電會產(chǎn)生如下反應(yīng)：PbO2pb2H2SO4===2PbSO42H2O在充電時，在電能的作用下，轉(zhuǎn)化為PbO2、Pb和H2SO4也就是說充電是由電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程。放電時，正極板接受了負(fù)極板送來的電子，鉛離子有正4價變?yōu)檎?價。與硫酸根接觸生成難溶于水的硫酸鉛，負(fù)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(xué)能轉(zhuǎn)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

15、著水的分解反應(yīng)。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(tài)達(dá)到70%時，氧氣開始在正極上析出。負(fù)極充電狀態(tài)超過90%時，氫氣在負(fù)極上析出。一般地講，正電極充電到額定電量的120%時。才能達(dá)到完全充電狀態(tài)，所以，鉛酸電池每次充電均會產(chǎn)生水的分解反應(yīng)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(shù)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(biāo)準(zhǔn)也不相同。一般來講，正常使用電

16、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(dǎo)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(zhì)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(dǎo)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(fā)）影響硫酸鉛轉(zhuǎn)化為活性物質(zhì)。而硫酸鉛本身難溶于水。當(dāng)硫酸鉛在一定時間不能轉(zhuǎn)化為活性物質(zhì)時，就會形成