鉛酸蓄電池的硫化與清除方法

一、概　述

　　鉛酸電池技術發展100年來基本沒什么變化。雖然在化學和結構上已有改進，但引起電池發生故障有一個共性的因素。這個故障原因是：硫酸鹽堆積在極板上導致失效的結果，解決這些問題最有效的方法是應用脈沖技術。

　　脈沖技術有助于排除電池這些故障，它可以保持高的活性物質反應，使電池內部平衡，容易接受外接充電。這樣一來，節約了因置換電池帶來的各種相關費用。

　　二、技術介紹

　　專家預言：鉛酸電池作為在電池電源領域里以第一位置將延續到下一世紀。但值得重視的問題是，多數電池的工作狀態不能達到當今科技先進交通工具的需求。按說，鉛酸電池的反應材料能維持8年—10年或更長一些，但事實上做不到。現在的電池平均壽命是6—48個月。而能用48個月的電池僅占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題的原因是：硫酸鹽的堆積，而最有效解決這些問題的方法是脈沖技術。

　　早在1989年就有第一個專利，利用脈沖技術提高電池的實用性，延長電池壽命。它的工作原理：使電池一直維持高的活性物質反應，使電池內部平衡，易接受充電。這種技術可提供大的放電容量，接受充電快，而且能使用持久。(換言之，延長電池工作壽命)

　　現在讓我們來了解一下脈沖技術是如何有益于電池，其工作原理是什么。首先讓我們重溫一下電池的工作原理：依照國際電池理事會手冊第11版：“蓄電池是屬電化學原理設計范疇，電池產生的電能是由存儲的化學能轉變的。在車輛和動力機械設備上需要電池，它的三種主要功能是：

　　(1)、供電給點火系統，使發動機啟動。

　　(2)、給發動機外的電器設備供電。

　　(3)、對電器系統起到穩壓作用，使輸出平滑和降低瞬間有電器系統發生高壓。”

　　電池由兩種不同材料構成(鉛和二氧化鉛)，這兩種材料置于硫酸液中反應產生電壓,在放電過程，正極鉛板上的活性材料與電解液的硫酸根生成PbSO4。同時，負極板上的活性材料也與電解液硫酸根生成PbSO4。所以，放電的結果使正負極板都覆蓋了硫酸鉛(PbSO4)。電池的恢復是通過對它反方向充電。

　　在充電過程，化學反應狀態基本是放電的逆反應。這時正負極板上的硫酸鉛(PbSO4)分解變為原來狀態，即鉛和硫酸根，水分解出“H”和“O”原子，當分離后的硫酸根與“H”結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行離子交換的化學反應過程形成的能量。在能量交換過程中，其反應生成物—硫酸鉛在極板上是“臨時”的。但值得注意的是，在充電還原過程，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反應的剩余物，占據了極板的位置。這就是說，極板的有效反應材料在不斷減少，這是導致電池失效的主要原因。(因硫酸鉛導致電池失效，這種現象的通俗叫法是—極板鹽化)

　　極板鹽化問題：大多數電池失效歸咎于硫酸鉛的堆積。當硫酸鉛分子的能量大于一個極限低值的時候，它們從極板上溶解，返回到液體狀態。那么，它們可以接受再充電。但實際上，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。硫酸鹽結晶體是這樣形成的：這些不能參與反應的單個硫酸鹽分子的核心能量都處于極低狀態，它逐步吸附其它因能量極低的硫酸鹽分子。當這些分子堆積，并緊密地結合時，就形成一個晶體。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或這一部分都相當于是死點。

　　依照BCI手冊58頁說：“電池的本質是化學類器材，它的充電特性常常是由電池自身化學變化而改變的。例如，硫酸鹽應是正常的化學反應生成物，但在非正常狀態下，它變成多余物質而成為影響化學反應的主要問題，而這些多余的硫酸鹽在極板上不斷堆積，又長期被忽略。另外，新電池如存放時間過長，也會出現這種狀態。當電池嚴重鹽化時，就不能接受發電機對它的快而滿的補充電。同樣，也不能作滿意的放電。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頁上說：“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。極板上的鹽化結晶很硬，使內阻增大。”