CN101431170A - 铅酸蓄电池修复系统及其修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种针对铅酸蓄电池不可逆硫化的难题，运用电池均衡器和去硫化充电器结合组成铅酸蓄电池修复系统；并使用研制的修复剂进行修复。或使用修复仪器配合修复剂直接修复。本发明的修复技术能使废旧的硫化电池得以修复使用。本发明通过自身修复及物理化学结合消除硫化的原理，实现迅速消除硫化的目的。本发明延长各类铅酸蓄电池使用寿命一倍以上，延长各类车辆的行驶里程；并修复各类废旧铅酸蓄电池。该技术操作简单，成本低，易于推广，应用范围广，经济社会效益显著。

Description

铅酸蓄电池修复系统及其修复方法

技术领域：

本发明涉及电化学技术领域，具体涉及二次电池即废旧铅酸蓄电池的修复系统及其修复方法。

背景技术

目前，国内外的通信、铁路、电力、IT、广播电视、航空、港口、军事、金融、汽车、电动自行车等行业所有国产、进口各种胶体铅酸蓄电池，只要是铅酸蓄电池，无论是普通的还是免维护的，无论是富液型的还是贫液型的等各种铅酸蓄电池；其中的硫酸电解液和重金属有严重的腐蚀性，污染环境，对人体产生一定的危害；电池本身腐蚀性较大，存在着严重的自放电，加速电池极板硫化；因而缩短电池寿命。

针对各类铅酸蓄电池如：电动车类铅酸蓄电池(组)在使用到7-12个月时就会出现行驶里程下降快；固定型铅酸蓄电池1年到5年就出现不同程度的硫化现象、电池使用寿命缩短、电池提前报废等问题，给用户带来极大不便和烦恼。电池(组)即使未全部损坏，而是其中某个只电瓶出现容量下降或硫化现象严重，也需过早更换整组电池。产生不可逆硫化现象的原因：初充不足已放电或半放电状态；搁置时间过长.经常过量放电；充电长期处于不饱和状态；电解液的密度过高或电解液不纯；电池内部电解液液面过低致使极板外露；电池内部短路未及时排除造成局部作用或漏电；受铅酸电池的使用环境影响等。极板酸化的现象如下：

1)硫酸盐电池在正常放电时，其容量比正常电池的容量有明显降低趋势；其电解液密度下低于正常值。

2)充电过程中电池电压值上升速度很快，高于2.9V/单格左右(正常值在2.7V/单格左右)，而在放电过程中电压降低很快，1-2小时就降低，到1.8V左右(10小时放电率)。

3)充电过程中电池中电解液出现严重沸腾状态，电解液出现不正常颜色。正常是呈浅褐色(正常为深褐色)，极板表面有白色硫酸铅斑点，负极成灰白色(正常为灰色)。

现在市场上出售的各种电池充电器只有充电功能，而没有对蓄电池的修复功能。如何让蓄电池延长使用寿命、并如何使充放电困难甚至濒于失效报废的铅酸蓄电池恢复其容量，是一个正在研究的问题。据我们所知，目前，国际上对铅酸蓄电池能实施修复维护处理的方法有两种，其一是美国产品(产品专利号分别是：4871959，5276393，5491399)脉冲电池保护器，是靠太阳能或电池本身所发生的电产生的一种直流脉冲，其频率与蓄电池硫酸化合物分子的固有频率一样，所以产生共振，对硫酸化合物既硫酸盐进行分解，使之脱离蓄电池极板，但修复仅为80％左右。其二是日本郝太克股份有限公司研制的铅酸蓄电池的活化剂，主要是通过添加的活化剂来分解硫酸盐，使之脱离蓄电池极板，其复原程度在80％左右，达不到国家规定的有关标准。市场上急需有一种简单实用的修复系统及修复技术，以解决铅酸蓄电池使用时存在的效能易降低和电池易失效的问题，并且在旧电池效能降低时能对其进行修复。

发明内容

由于铅酸蓄电池正极在使用中形成硫酸盐大颗粒结晶物质，这种物质使铅酸蓄电池工作失效，为了克服铅酸蓄电池本身的缺陷，弥补现有设备对铅酸蓄电池无修复功能或修复功能不强的问题，本发明提供一种废旧铅酸蓄电池修复系统及其修复方法，在微量碱金属作用下去消除形成硫酸盐颗粒，可将功能退化的蓄电池修复到原功能90％以上。

为实现以上目的，本发明铅酸蓄电池的修复系统是：在铅酸蓄电池的每一组电池上都并联有一个电池均衡器与蓄电池连为一体；蓄电池充电器输出端的一端接于铅酸蓄电池的一极，蓄电池充电器输出端的另一端和一个蓄电池修复仪器串连后接到铅酸蓄电池的另一极。所述的蓄电池修复仪器可采用去硫化充电器。

本铅酸蓄电池修复系统的修复方法是，通过自身修复或物理化学结合消除硫化的理论，实现迅速消除硫化的目的。以电动车为例，其修复步骤为：

一、安装电池均衡器

(1).打开电动车或各类车用蓄电池电池盒盖；

(2).在每组电池上都并联一个电池均衡器，电池正极与电池均衡器正极相连，电池负极与电池均衡器负极相连，平时不再卸下；

(3).复原电动车电池盒盖；

二、注入修复剂

(1).当需要修复废旧蓄电池时，打开电动车电池盒盖，将各单体电池上面板打开；

(2).取出孔洞上的密封胶盖；

(3).添加铅酸蓄电池修复剂，正常使用电池维护单格添加量和硫化报废电池的单格添加量1-4ML/Ah·2v.修复剂，须静置30分钟让其充分化学反应，分解硫酸铅结晶；

(4).盖上密封胶盖；复原电动车电池盒盖；

三、连接蓄电池修复仪器——去硫化充电器

(1).将蓄电池充电器输出端的一端接于铅酸蓄电池的一极，蓄电池充电器输出端的另一端和一个去硫化充电器串连后接到铅酸蓄电池的另一极；

(2).接通电源，去硫化充电器的开关拨至维护档，向铅酸蓄电池充电，去硫化充电器红灯间歇闪亮为正常工作，绿灯亮表示充电完毕；

四、以上步骤为一个充电及修复循环过程，以后当铅酸蓄电池在使用后需充电时，都需进行一次以上步骤的修复循环过程，当以上述步骤完成了5-7个修复循环过程以后，铅酸蓄电池就得到了修复；以后再需充电时，充电器接通电源，去硫化充电器的开关拨至充电档，直接快速充电。

本发明废旧电池修复技术利用发明的针对铅酸蓄电池正极进行修复的修复剂对铅酸蓄电池的正极进行修复，修复剂中加入微量碱金属对早期容量损失即硫化盐损失进行有效补充处理，利用修复剂中较活泼金属离子对硫酸铅晶体中较惰性铅离子的置换，使硫酸铅电离水解成对蓄电池有用的硫酸根离子和铅离子，重新参与到铅酸蓄电池正常的电化学反映中；加上脉冲大电流的辅助作用，使反映加快，不易产生发热和分解水现象。同时本修复剂中的物质将完成置换的较活泼的金属离子形成稳定的盐，减少了有害金属离子引起的电池内部自放电，是容量得以长期保持；使硫化铅酸蓄电池的电容量得到有效修复，减轻因处理旧电池而造成的环境污染。

本发明能很好解决各类铅酸蓄电池及电动车、电动叉车、旅游观光车等各类车用蓄电池(组)在使用过程中存在容量下降快，达不到出厂设定里程和时间的问题。即在直流充电的基础上，本发明加装电池均衡器，能有效避免因电池的个体差异造成电池端电压不平衡趋势恶化，并控制电池组的充电电压，使各单体电池容量均衡，限高补低延长电池(组)寿命，并采取去硫化充电器与电池均衡器配套使用，运用慢脉冲技术，减少电池失水，既能降低电池在充电时产生的温度，又能大幅度提高电池容量。电池修复技术可使各类铅酸蓄电池或各类电动车车用蓄电池(组)延长使用寿命并延长行驶里程。如果是旧电池(组)，在没有短路、断路、活性物质严重脱落情况下，电池可以修复到原容量的90％以上。修复后延长各类铅酸蓄电池或各类电动车车用蓄电池(组)的电池寿命，既节省能源，又减少污染。本发明的特点是：

1、修复废旧铅酸蓄电池的修复率高，经国家信息产业部权威机构检测，该技术对废旧的修复率在最佳情况下基本可以接近原来的满容量，并可以在正常的维护下，再使用一个周期。而且电池的指标也得到优化，从根本上改变了原电池的性质，使其原本不具备的很多电性指标因是生成建立。具体体现在：过充、深循环性能提高；低温运行能力增强；电池内阻远远低于国家标准等等。深循环性能提高(耐过充过放电)等等。

2、从环保角度分析，废旧废旧铅酸蓄电池污染问题日趋严重，迫在眉睫，强烈的需求减少污染源，铅酸蓄电池的修复技术的应用有效减少铅酸蓄电池的污染程度。

3、从经济角度分析，废旧铅酸蓄电池的修复技术的应用，延长废旧铅酸蓄电池的使用寿命，产生巨大的经济效益。同时会形成一个生产、修复的行业，解决就业，减轻由于铅酸蓄电池产生污染的压力。

4、从社会角度分析，由于采用新技术延长了废旧蓄电池的使用寿命，所以生产蓄电池的用铅量大量节省了能源和资源，提高了资源和能源的使用效率。

5、该技术操作简单，成本低，易于推广，应用范围广，经济社会效益显著。

附图说明

图1是本发明废旧铅酸蓄电池修复系统电路原理图。

图中：1、铅酸蓄电池，2、电池均衡器，3、充电器，4、去硫化充电器。

具体实施方式

参见图1，本发明铅酸蓄电池的修复系统是：在铅酸蓄电池1的每一组电池上都并联有一个电池均衡器2，与蓄电池1连为一体。电池均衡器2安装在蓄电池1上后就不再拆下。电池均衡器2不仅在对旧电池的修复中能起电压均衡的作用，使单体电池的容量均衡限高补低，而且在平时的使用过程中也能有效控制电池组的均衡电压，避免个体电池的差异造成的不均衡趋势。系统中有一个蓄电池充电器3，其输出端的一端接于铅酸蓄电池1的一极，蓄电池充电器3输出端的另一端和一个去硫化充电器4串连后接到铅酸蓄电池1的另一极。此系统和现有充电电路的区别还在于：在充电电路中串接了一个去硫化充电器4。

本铅酸蓄电池修复系统的修复方法是：

一、对各类电动车车类安装电池均衡器

(1).打开电动车或各类车用蓄电池1电池盒盖；

(2).在每组电池上都并联一个电池均衡器2，蓄电池1正极与电池均衡器2正极相连，蓄电池1负极与电池均衡器2负极相连；

(3).复原电动车电池盒盖，平时不再卸下；

(4).复原电动车电池盒盖；

二、注入修复剂

(1).当需要修复蓄电池1时，打开电动车电池盒盖，将各单体电池上面板打开；

(2).取出孔洞上的密封胶盖；

(3).添加铅酸蓄电池修复液，正常使用电池维护单格添加量和硫化报废电池的单格添加量1-4ML/Ah·2v.修复剂，须静置30分钟让其充分化学反应，分解硫酸铅结晶；

修复剂按质量百分比由以下成分组成：

无水碳酸钾5—9％，碳酸钠0.5—0.9％，乙酸钠1.2—1.8％，硅酸钠2.5—3.5％，铝粉0.01—0.029％，硫酸钠2—6％，去离子水78.771—88.79％。

较理想组成是：

无水碳酸钾9％，碳酸钠0.9％，乙酸钠1.8％，硅酸钠3.5％，铝粉0.029％，硫酸钠6％，去离子水78.771％。

(4).盖上密封胶盖；复原电动车电池盒盖；

三、连接充电器

(1).将普通充电时使用的蓄电池充电器3输出端的一端接于铅酸蓄电池1的一极(正极或负极均可)，蓄电池充电器3输出端的另一端和一个去硫化充电器4串连后接到铅酸蓄电池1的另一极；

(2).接通电源，去硫化充电器4的开关拨至维护档，向铅酸蓄电池1充电。由于各种铅酸蓄电池的型号和容量的不同，其修复激活电流一般情况在1A—180A，对电动车电池的激活电流一般为1A—10A。电池实际使用时充电电流，按铅酸蓄电池的标称容量的10小时放电率的电流为基准。充电时，去硫化充电器4红灯间歇闪亮为正常工作，电池正常激活时电池槽中均匀的冒出气泡，温度45-50℃，电池槽中微微的冒出酸味，电解液的比重慢慢升高，检查激活电压不高于3V/单格，绿灯亮表示充电完毕。此时电解液比重达到1.26-1.28。充电时间在8—12小时之间即能达到这一标准；

(3)对通讯、金融、UPS、广电、电力、太阳能、风能、军事等铅酸蓄电池用修复仪器直接配合修复剂修复。

四、以上步骤为一个充电及修复循环过程，以后当铅酸蓄电池1在使用后需充电时，都需进行一次以上步骤的修复循环过程，当以上述步骤完成了5-7个修复循环过程以后，铅酸蓄电池1就得到了修复；以后再需充电时，充电器3接通电源，去硫化充电器4的开关拨至充电档，直接快速充电。

在本发明中，充电器3、电池均衡器2和去硫化充电器4均是现有的市场上销售的产品。充电器3是通用产品，我们所使用的电池均衡器2是由中控华清科技(北京)有限公司生产的产品。电池均衡器2的型号为AR12V/10AH，去硫化充电器4的型号为AR12CD；所售的去硫化充电器4产品上有两个电源档，一是高速充电档，即普通充电档；一是慢速充电档，即以上步骤中所说的维护档。

相关的技术参数：

1)适用电压：12V单体电池(组)或2V、48V电池(组)；

2)适用电池型号：10AH、12AH、14AH、17AH、20AH、25AH、120AH等各类蓄电池(组)或100AH到3000AH等蓄电池(组)。

3)应用范围：广泛应用于电动车(电动自行车)、电动三轮车、电摩、叉车、旅游观光车、汽货车等各类车串联、并联铅酸蓄电池(组)或通讯、金融、UPS、广电、电力、太阳能、风能、军事等铅酸蓄电池；

4)工作温度：60摄氏度以下。

电池均衡器对蓄电池的防病功能：电池均衡器在直流充电的基础上，有效控制电池组的充电电压，限高补低，避免过充，防止电池的个体差异造成电池端电压不平衡趋势恶化。

去硫化充电器对蓄电池的维护功能：慢脉冲充电技术能防止结晶形成，运用慢脉冲技术，常效防止电池硫化，电池不升温失水少，不但能大幅度提高电池的容量，而且能使充电器温度下降、使用寿命延长。

ZKH-180智能修复仪器系列设备集充电、修复、快速充电及在线监测于一体，减少企业成本，降低维护人员的劳动强度，为蓄电池和UPS电源维护提供全面科学的检测修复手段。

其原理是：本发明修复仪器在大于常规充电电流数倍的激活电流下，将注入的修复剂的电池激活、打通、逐步降低内阻、消除硫化，从而实现因硫化现象报废的电池的再生使用。放电仪器：进行恒流放电，准确测量电池容量，其是修复过程中的重要环节，不仅检测修复的效果，也通过放电促进修复剂有效成分更深入电池内部。

修复剂修复故障蓄电池：修复仪器与修复剂配合使用，能使电池承受高频大电流的电化学过程，对粗大硫酸铅结晶软化、催化，使不可逆硫酸铅电离水解，激活内阻巨大的硫化电池，恢复电池容量，降低内阻，改善和加强蓄电池的低温使用性能，提高蓄电池耐过充过放的能力，延长寿命。所述的修复剂为无色透明液体，使电池可以承受高于常规充电电流的激活电流而又不损坏电池。当电池硫化到一定程度，将修复剂注入电池中，通过修复仪器修复，能快速分解极板结晶，改变电解质成份，提高导电性能，彻底解决了因电池因硫化现象严重，导致使用寿命缩短电池提前报废等现象。

本发明对于严重损坏或报废的电池无效。在修复前应检查：

1)检测待修复蓄电池(组)是否符合修复条件，观察电池是否漏液变形等，观察电解液清洁度，(过于浑浊是活性物质脱落)；

2)是否有物理性损坏，观察电池是否有漏液、变形、极拄腐蚀等；

3)电池是否有无短路断路。

(注意以上几种状况严重的电池不再能修复。)

本技术复原时对300AH以上的电池修复操作场地要求条件：一般要求操作现场能够提供380伏电源(民用蓄电池可使用220伏电源)，有良好的通风系统和其它必要的安全保障措施，所用设备可以提供现场复原或维护服务。

如需到特定环境下进行操作，请根据特定环境的标准安全规程进行判断。我们的设备是按一般工业用标准设计，未考虑特定环境的防护措施(如防水、防尘等)，用户不可在没有必要安全保证的地点进行操作。

电池置放处，除了要避开阳光直射之外，无论是长期储存或是暂时性都必须离地150mm(6英时)，而且存放架表面不可使用金属、以及耐酸性及排水性要良好的材质。

综合充电及使用场所之环境条件要求：

1.充电场所之条件：

避免雨水及阳光直射。

通风良好，没有火气，现场附近也没有产生火气的可能。

震动及灰尘要稀少。

检查，保养之空间要充足。

建材要用不燃性材料，耐酸性及排水性要好。

充电工作场所必需设有红色紧急断电开关。

2.使用场所之条件：

路面要平坦且倾斜度要小。

避开火气的场所(包括研磨机的火花)。

不要淋雨。

避免阳光直射以及在高温室内使用。

可携式ABC三用灭火器必需长期配备。

综上所述：本发明专利一提供的是一种通过调节电池自身参数(AR电池自修复技术)或通过加入修复剂而修复报废或容量下降的各类车用及各个行业的铅酸蓄电池(组)技术。

本发明二采用的方法是一种电化学的综合方法，其主要目的就是将不可逆的粗大坚硬的硫酸盐晶体迅速地打碎分解，使蓄电池恢复到正常的使用状态。同时将专门配置的修复剂注入蓄电池内，再用特定的高频、高压电流对电池进行激活。这种方法的主要特点是迅速、有效消除电池硫化。修复剂的加入，一方面加速了原本不导电的硫酸铅分解，另一方面也保证了蓄电池在加高频高压进行激活时温度不过度升高，有效地保护了蓄电池。

采用这种方法处理的蓄电池，极板上的大晶体全部被分解，电解液的酸根离子大大增加，比重也恢复到正常水平。蓄电池又复原到一个新的初始状态。对于绝大多数正常使用的蓄电池，经过这样的复原处理，使其容量可恢复到原标称容量的90％以上，从而实现了因硫化现象报废的铅酸蓄电池的再生利用。

下面列表显示国家信息产业部邮电工业产品质量监督检验中心的检测结果(被检测物为失效55.0％的蓄电池)：

 

成分	例1	例2	例3	例4	例5
						无水碳酸钾	5％	6％	7％	8％	9％
碳酸钠	0.5％	0.6％	0.7％	0.8％	0.9％
						乙酸钠	1.2％	1.4％	1.6％	1.7％	1.8％
硅酸钠	2.5％	2.8％	3.0％	3.3％	3.5％
						铝粉	0.01％	0.015％	0.020％	0.025％	0.029％
硫酸钠	2％	3％	4％	5％	6％
						去离子水	其余	其余	其余	其余	其余

在例1的情况下：

由于添加的浓度较低，反应速度较慢，在脉冲的作用下恢复的时间较长，而且恢复到蓄电池标称容量的50％。

在例2的情况下：

反应速度有所变化，蓄电池恢复到标称容量的60％。

在例3的情况下：

蓄电池恢复到标称容量的75％

在例4的情况下：

去硫化反应加速，并且基本不产生热量，蓄电池恢复到原标称容量的92％。

在例5的情况下：

反应情况和例4差不多，经测试，蓄电池最终容量恢复到原标称容量的99％。

结论：

本发明修复剂充分应用较活泼金属离子与该硫酸盐中铅离子作用消除硫酸盐，使其分解对蓄电池有用的硫酸根离子和铅离子，同时用电流脉冲来加速反应，避免由于使用过程中产生大颗粒结晶体而使蓄电池失效。

以上实施施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据已实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种废旧铅酸蓄电池的修复系统，包括一个铅酸蓄电池和蓄电池修复仪器，其特征在于：在铅酸蓄电池的每一组电池上都并联有一个电池均衡器与蓄电池连为一体；蓄电池充电器输出端的一端接于铅酸蓄电池的一极，蓄电池充电器输出端的另一端和一个蓄电池修复仪器串连后接到铅酸蓄电池的另一极上。

2、根据权利要求1所述的修复系统，其特征在于，所述蓄电池修复仪器为去硫化充电器。

3、一种使用权利要求1的修复系统修复铅酸蓄电池的方法，以电动车为例，其特征在于，其方法是由以下步骤组成：

一)安装电池均衡器

(1).打开电动车或各类车用蓄电池电池盒盖；

(2).在每组蓄电池上都并联一个电池均衡器，蓄电池正极与电池均衡器正极相连，蓄电池负极与电池均衡器负极相连，平时不再卸下；

(3).复原电动车电池盒盖；

二)注入修复液

(1).当需要修复蓄电池时，打开电动车电池盒盖，将各单体电池上面板打开；

(2).取出孔洞上的密封胶盖；

(3).给每孔注入修复剂；

(4).盖上密封胶盖；复原电动车电池盒盖；

三)连接蓄电池修复仪器——去硫化充电器

(1).将蓄电池充电器输出端的一端接于铅酸蓄电池的一极，蓄电池充电器输出端的另一端和一个去硫化充电器串连后接到铅酸蓄电池的另一极；

(2).接通电源，去硫化充电器的开关拨至维护档，向铅酸蓄电池充电；

四)以上步骤为一个充电及修复循环过程，以后当铅酸蓄电池在使用后需充电时，都需进行一次以上步骤的修复循环过程，当以上述步骤完成了5-7个修复循环过程以后，铅酸蓄电池就得到了修复；以后再需充电时，充电器接通电源，去硫化充电器的开关拨至充电档，直接快速充电。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步骤二)中，修复剂按重量百分比由以下成分组成：

无水碳酸钾5—9％，碳酸钠0.5—0.9％，乙酸钠1.2—1.8％，硅酸钠2.5—3.5％，铝粉0.01—0.029％，硫酸钠2—6％，去离子水78.771—88.79％。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，修复剂由以下成分组成：

无水碳酸钾9％，碳酸钠0.9％，乙酸钠1.8％，硅酸钠3.5％，铝粉0.029％，硫酸钠6％，去离子水78.771％。

6、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：在所述步骤二)(3)中，添加铅酸蓄电池修复液，正常使用电池维护单格添加量和硫化报废电池的单格添加量1-4ML/Ah·2v.修复剂，静置30分钟让其充分化学反应。

7、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：在所述步骤三)(2)中，向铅酸蓄电池充电时，充电电流1A-10A(针对电动车类电池)；去硫化充电器红灯间歇闪亮为正常工作，电池正常激活时电池槽中均匀的冒出气泡，温度45-50℃，电解液的比重慢慢升高，检查激活电压不高于3V/单格，绿灯亮表示充电完毕，此时电解液比重达到1.26-1.28，充电时间在8—12小时之间。

8、一种使用权利要求1的修复系统修复铅酸蓄电池的方法，以对通讯、金融、UPS、广电、电力、太阳能、风能或军事等铅酸蓄电池修复为例，其特征在于，用修复仪器直接配合修复剂修复。

9、一种权利要求3的修复铅酸蓄电池方法中使用的修复剂，其特征在于，修复剂按重量百分比由以下成分组成：

无水碳酸钾5—9％，碳酸钠0.5—0.9％，乙酸钠1.2—1.8％，硅酸钠2.5—3.5％，铝粉0.01—0.029％，硫酸钠2—6％，去离子水78.771—88.79％。

10、根据权利要求9所述的修复剂，其特征在于，修复剂按重量百分比由以下成分组成：

无水碳酸钾9％，碳酸钠0.9％，乙酸钠1.8％，硅酸钠3.5％，铝粉0.029％，硫酸钠6％，去离子水78.771％。

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