CN201853779U - 液晶语音复合离子蓄电池修复仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液晶语音复合离子蓄电池修复仪，用于对铅酸蓄电池进行修复充电。该修复仪由整流，开关电源，复合离子信号产生模块，同步干扰抑制离子复合模块，定时离子发生器模块，充电保护模块，采样单元和微控制单元MCU构成。微控制单元MCU从采样单元接收携带电池状态信息的反馈信号，调整开关电源的幅度输出，控制离子信号产生模块和同步干扰抑制离子复合模块以生成适应待修复蓄电池当前状态的复合离子信号，经由充电保护模块对待修复蓄电池修复，调整α-pbO₂和β-pbO₂的比例达到1∶1.25，对废旧电池的修复率达95％，修复一次可以达到新电池寿命的95％的时间，并可以重复修复。

Description

液晶语音复合离子蓄电池修复仪 

技术领域

本实用新型涉及蓄电池的修复技术领域，更具体而言，涉及一种复合离子蓄电池修复仪。 

背景技术

电池从诞生至今已有100多年的历史，随着科技发展，电池的种类日趋繁多，其技术含量也在不断增加。我国是一个电池生产和消费的大国，一年需求量达150亿之巨，占世界总量的1/3以上，其使用范围涉及金融、电信、邮政、税务、工商、交通、政务及其它众多行业。需求广泛，用量巨大。 

众所周知，铅酸蓄电池以其价格低廉、工艺简便、性能可靠和适应性强等诸多优势，已成为目前使用最广泛的化学电池之一。中国每年铅酸蓄电池产量高达3000万KW·h，销售额高达80亿元，年报废量大于5000万只，且年增长率达30％，在电信、金融、UPS、IT、通讯、广电、电力、汽车、铁路、太阳能、风能等各行各业普遍应用。但同时由于铅酸蓄电池在放电过程中的硫化现象，造成了自身使用寿命缩短，设计寿命8-10年，但其实际使用寿命仅1-2年。我国每年有5000万只电池进入报废行列。不仅耗费了大量的资源成本，同时更是对生态环境构成了严重威胁。 

研究证明，电池在实际使用过程中如果使用和维护不善，例如：经常充电不 足，不及时充电、长期过放电、深度放电等原因，通常在一两年之内就会出现充电困难，容量降低等现象，过早失效报废。据权威部门统计，仅2003年国内报废的各种电池高达百亿只以上，一般的中小城市即达数万只以上，大中型城市则达几十万乃数百万只。电池的过早报废不仅浪费能源而且严重污染环境。 

一节1号电池烂在地里，能使1平方米的土壤永久失去利用价值，一粒纽扣电池可使600吨水受污染，相当于一个人一生的饮水量。废铅酸电池对环境污染危害大，在国际公约《控制危险废物越境转移及其处置的巴塞尔公约》附件″巴塞尔公约所辖废物名录A″中A1160处注明：″废铅酸蓄电池，完整或破碎的″。在全球关注环保问题的今天，废旧电池所带来的污染日渐突出，而在电池污染中，铅酸蓄电池尤为明显。以2003年为例，国内报废的铅酸电池近一亿只，一般的中小城市即达数万只以上，大中型城市则达几十万乃至数百万只。铅酸蓄电池的过早报废不仅浪费能源，而且严重污染环境，国家规定各地废旧电池不得外运，只能自行消化处理。因此，铅酸蓄电池的日常保养和维护、废旧电池的回收再利用，已成为业内的关注热点。 

2003年10月9日，国家环境保护总局和国家发展与改革委员会、建设部、科技部、商务部联合发布了《废电池污染防治技术政策》，该技述政策作为指导性文件，自发布之日起实施。在该文件第8章《废酸蓄电池污染防治》中，对于报废的铅酸蓄电池应该如何处理并防止污染有了明确的阐述，在第6.14条提到：″鼓励开展废电池资源再生的科学技术研究，开发经济、高效的废电池资源再生工艺，提高废电池的资源再生率″。 

密封铅酸蓄电池在存放或使用过程中，存在自放电或使用放电，当12V电池被放电到10.5V/1CA或10V/1CA时，必须及时对蓄电池进行充电，否则将造成过放电而损坏蓄电池。另外，如静态放置或浮充工作一定时期不充电或放电，蓄电池将可能因内阻较大充不进电而损坏报废。这是由于铅酸蓄电池一般采用铅钙合金板栅，在深度放电或长期浮充不放电过程中，其板栅与活性物质相接触界面发生硫酸盐化，在界面产生很大电阻，即蓄电池内阻增大，这时普通充电机是充不进去电的。目前，对因放置或浮充时间过长而损坏的密封铅酸蓄电池，只有作报废处理。《电子报》1996年6月23日第25期3版″谈废旧蓄电池的修复方法″介绍用如图1所示的电路进行高电压充电，存在着不足之处：第一，蓄电池与220V交流电通过电容直接降压相联，充电不安全；第二，只能对一定容量的蓄电池进行充电，无过充电保护，充电电流小，充电时间太长，如6V3AH蓄电池充电时间为30～35小时。如充电电流控制不好，将引起爆响，造成蓄电池内部开路而彻底损坏。

因此，亟需提供一种能够安全、高效对蓄电池进行修复的设备。 

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种复合离子蓄电池修复仪，能对因放置或浮充时间过长已损坏无法使用的蓄电池进行修复并充电。 

根据本实用新型，提供一种复合离子蓄电池修复仪，其特征包括：将市电220V交流电进行整流变压，作为离子信号产生模块(201)，定时离子生器模块(801)的输入信号。离子信号产生模块(201)定时离子发生器模块(801)及微控制单元MCU(301)相连； 

离子信号产生模块(201)，开关电源(101)、同步干扰抑制离子复合模块(401)及微控制单元MCU(301)相连，分别在微控制单元MCU(301)的控制下，由来自开关电源(101)的电流产生正离子信号和负离子信号，以送往同步抑制离子复合模块(401)； 

同步抑制离子复合模块(401)，与离子信号产生模块(201)、充电保护模块(501)及微控制单元MCU(301)相连，在微控制单元MCU(301)的控制下，将来自离子信号产生模块(201)的正负离子合成为复合离子信号，并输出给充电保护模块(501)； 

充电保护模块(501)，同步抑制离子复合信号模块(401)及待修复蓄电池(701)相连，接收所合成的复合离子，对待修复蓄电池(701)进行充电修复，同时提供充电修复过程中的过流过压保护； 

采样单元(601)，与待修复蓄电池(701)及微控制单元MCU(301)相连，对待修复蓄电池(701)的当前状态进行检测，获取蓄电池当前状态信息并反馈至微控制单元MCU(301)，从而自适应地调整离子信号的幅度和波形； 

微控制单元MCU(301)，离子信号产生模块(201)、定时离子发生器模块(801)，开关电源(101)以及同步干扰抑制离子复合模块(401)交互连接，并且连接至采样单元(601)，从采样单元(601)接收反馈信号，根据反馈信号所携带的信息，调整开关电源(101)的幅度输出，控制离子信号生成模块以产生适应待修复蓄电池(701)当前状态的离子信号，同时控制同步干扰抑制离子复合模块(401)生成适应待修复蓄电池(701)当前状态的复合离子波形，经由充电保护模块(501)对待修复蓄电池进行充电修复。 

根据本实用新型的优先实施例，其中所述蓄电池当前状态信息包括电池内阻和温度，硫酸盐结晶颗粒大小，和硫酸盐结晶程度。 

本实用新型的复合离子蓄电池修复仪，消除电极板极化，能及时消除电极板的氧化或硫化及充电过程中的极化现象，从而克服了传统脉冲式电池修复仪修 复效果差，维持时间短的缺陷。 

本实用新型的复合离子蓄电池修复机利用MCU控制模块进行全自动控制，利用离子自动跟踪扫描电池极板上的硫代质子，并对其发出正负变频阶梯频率，使电池板上的硫酸铅传发生共抚使其还原成硫离子，铅离子打通离子通道充激活原活性物质，使其具备更强的电代学转力降低电池内阻彻底清除电池硫化，恢复到原标准空量的95％以上，甚至100％。 

本实用新型所采用的复合离子全自动调解PBO2(二氧化铅)的比例使其达到标准值1∶1.25，使硫化物质分解还厚率达到95％-99.9％电池才会表现出良好的性能。 

本实用新型的复合离子蓄电池修复技术，它能根据硫酸铅结晶体的具体几何尺寸对其发出不同频率的离子，至使结晶体分解还原。同时MCU能够根据检测数据自动分配每个串联电池板上的铅离子和硫离子数量，使每个蓄电池恢复如新。 

本实用新型的复合离子蓄电池修复仪能够对硫化的废旧蓄电池进行全自动修复，只需打开电源，无需人工，由MCU控制自动修复完成，不需要加任何化学添加剂，修复成本几乎为零。 

电池在修复过程中彻底清除分解了电池因硫化过充和欠充问题，不论硫化程度轻重，修复即可完全解决。电池修复后，充电量足，行程里程延长。电池使用寿命延长2-5倍，一般情况下电池2-5年不需要再更换，容量不下降天天用新电瓶。在使用期内电池不硫化而恢复额定容量外，还能增加电容量。 

本实用新型的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是 显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。 

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中： 

图1是本实用新型的结构原理框图。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细描述。需要注意的是，根据本实用新型的复合离子蓄电池修复仪的实施方式仅仅作为例子，但本实用新型不限于该具体实施方式。 

蓄电池在充电和放电时产生如下反应：pbO2+pb+2H2SO4＝2pbSO4+2H2O在充电时，在电能的作用下，转化为pbO2和H2SO4。也就是说充电是由电能转化为化学能的过程。放电时，正极板接受了负极板送来的电子，铅离子由正4价变为正2价。与硫酸根接触生成难溶于水的硫酸铅，负极的铅由于输出2个电子，变成正2价，同样也生成硫酸铅。也就是说放电时，再由贮存的化学能转为电能。 

正极板活性物质的主更成分是二氧化铅，具有较强的氧化性，放电时，与硫酸发生反应生成硫酸铅，并吸收电子。二氧化铅有两种类型晶格，简单地讲就是两种二氧化铅，一种是α-pbO2另一种是β-pbO2。两种二氧化铅的差别很大，它们所起的作用也不相同。β-pbO2给出的容量是α-pbO2的1.5～3倍，而α-pbO2具有较好的机械强度，它的存在，正极板活性物质不宜软化脱落，只有α-pbO2和β-pbO2的比例达到1∶1.25时，铅蓄电池才会表现出良好的性能。 

正极活性物质在放电状态下，与电解质中的硫酸发生反应生成硫酸铅与水，其反应式如下：pbO2+3H++HSO4-+2e＝pbSO4+2H2O，充电时，在外线路的作用下转化为pbO2与H2SO4，放电时，二氧化铅的pb4+接受了负极送来的电子形成pb+2与溶液中的硫酸根离子结合生成pbSO4。当硫酸铅达到一定量时，变成沉淀物附着在极板上。充电时硫酸铅中的铅离子的电子被外线路带走转化为二氧化铅。将水中氢离子留在溶液中，氧离子与铅离子结合生成二氧化铅进入晶格，形成正极活性物质。 

在铅酸蓄电池里，为了供负极板活性物质充分与电解液发生反应，故将铅制成多孔海绵状，又称为海绵铅，在放电时，铅给出外线路电子形成pb+2与溶液的硫酸根结合生成硫酸铅，充电时pbSO4首先溶解成pb2+与SO4，Pb+2接受电子进行阴极还原生成铅，进入负极活性物质晶格。 

随着蓄电池的作用次数增加，放电容量不断缩小，由于人们对电池的使用要求不一，所以报废标准也不相同。一般来讲，正常使用电池，容量低于额定容量60％，即为报废电池。需要维护或维修，由于电池的制造条件，使用方式有差别，最终导致电池报废的原因也各不相同。 

1、不可逆的硫酸盐化，主要形成原因是电池缺水长期充电不足、大电流放电、长期存放等原因。 

2、α-pbO2和β-pbO2比例失调，容量比较大β-pbO2的转换为α-pbO2，主要形成原因是电池硫化、大电流放电、自然老化、长期存储等原因。 

3、铅粉脱落，主要原因是产品制造工艺差，α-pbO2和β-pbO2比例失调，大电流放电，长期存储等原因。 

4、断极、断格，外部振荡，长期存放，电池制造工艺差等原因。 

其中因不可逆硫酸盐化，α-pbO2和β-pbO2比例失调，占电池报废总量的90％以上，所以蓄电池90％以上都可以用修复机修复。10％的蓄电池可以修理后再修复。 

图1示出了本实用新型复合离子蓄电池修复仪的结构原理方框图。参见图1，该复合离子蓄电池修复仪括：将市电220V交流电进行整流变压，作为离子信号产生模块(201)，定时离子发生器模块(801)的输入信号。离子信号产生模块(201)和定时离子发生器模块(801)，分别在微控制单元MCU(301)的控制下，由来开关电源(101)的电流生成正离子信号和负离子信号，以送往同步干扰抑制离子复合模块(401)。同步干扰抑制离子复合模块(401)，在微控制单元MCU(301)的控制下，将来自离子信号产生模块(201)的正负离子合成为复合离子信号，并输出给充电保护模块(501)。充电保护模块(501)接收所合成的复合离子，对待修复蓄电池(701)进行充电修复，同时提供充电修复过程中的过流过压保护。采样单元(601)对待修复蓄电池的当前状态进行检测，获取如电池内阻，硫酸盐结晶颗粒大小，硫酸盐结晶程度等蓄电池当前状态信息，并反馈至微控制单元MCU(301)，从而自适应地调整离子信号的幅度、波形，从而最好地消除硫化和结晶，并促使大型结晶颗粒常溶解。 

微控制单元MCU(301)，与离子信号生成模块(201)、开关电源(101)以及同步干扰抑制离子复合模块(401)进行交互，并且从采样单元(601)接收反馈信号，根据反馈信号所携带的信息，调整开关电源(101)的幅度输出，控制离子信号产生模块以生成适应待修复蓄电池(701)当前状态的离子信号，同时控制同步干扰抑制离子复合模块(401)生成适应待修复蓄电池(701)当前状态的复合离子波形，经由充电保护模块(501)对待修复蓄电池进行充电修复。 

根据本实用新型的复合离子蓄电池修复仪，克服传统的利用脉冲修复效果差，维持时间短、不能调节α-pbO2(α二氧化铅)和β-pbO2(β二氧化铅)的比例等弱点。 

下表列出了复合离子蓄电池修复仪与其它脉冲修复机相比较的性能对比。 

本实用新型能够在MCU的控制下自动跟踪发出复合离子，对电池极板和硫化物质智能地发射复合离子，同时自动检测每块电池的内阻，硫酸盐结晶颗粒大小，结晶程度，消除硫化和结晶，并促使大型结晶颗粒溶解。 

本实用新型自动调节α-pbO2和β-pbO2的比例达到1∶1.25。两种二氧化铅的差别很大，它们所起的作用也不相同。β-pbO2给出的容量是α-pbO2的1.5～3倍，而α-pbO2具有较好的机械强度，它的存在，正极板活性物质不宜软化脱落，只有α-pbO2和β-pbO2的比例达到1∶1.25时，蓄电池才会表现出良好的性能。 

本实用新型的复合离子蓄电池修复仪的使用范围相当广泛，电动自行车、电动三轮车、汽车、摩托车、轮船、手机、普通五号、七号等蓄电池均可修复。 

本实用新型的复合离子蓄电池修复仪能够实现元损修复，修复率达95％以上。并且能够自动控制，修复、充电、维护自动完成。可以同时分别修复多组蓄电池，如4组、14组、36组、40组、70组、100组等。该复合离子蓄电池修复仪的修复效果持久，修复后效果是原电池寿命的95％。优选地，复合离子蓄电池修复仪还可以采用数字和液晶电子显示电池电压、内阻，电池状况一目了然。并且可以自带防反接、短路功能，保征仪器长久正常工作。电源部分可以采用开关电源和节电设计，从而拥有长期工作保障，并大大降低修复成本。 

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。 

Claims (1)

1.一种液晶语音复合离子蓄电池修复仪，其特征是：

将市电220V交流电进行整流变压，作为离子信号产生模块(201)、定时离子发生器模块(801)的输入信号，离子信号产生模块(201)定时离子发生器模块(801)及微控制单元MCU(301)相连；

离子信号产生模块(201)，开关电源(101)、同步干扰抑制离子复合模块(401)及微控制单元MCU(301)相连，分别在微控制单元MCU(301)的控制下，由来自开关电源(101)的电流产生正离子信号和负离子信号，以送往同步抑制离子复合模块(401)；

同步抑制离子复合模块(401)，与离子信号产生模块(201)、充电保护模块(501)及微控制单元MCU(301)相连，在微控制单元MCU(301)的控制下，将来自离子信号产生模块(201)的正负离子合成为复合离子信号，并输出给充电保护模块(501)；

充电保护模块(501)，同步抑制离子复合信号模块(401)及待修复蓄电池(701)相连，接收所合成的复合离子；

采样单元(601)，与待修复蓄电池(701)及微控制单元MCU(301)相连，对待修复蓄电池(701)的当前状态进行检测，获取蓄电池当前状态信息并反馈至微控制单元MCU(301)；

微控制单元MCU(301)，离子信号产生模块(201)、定时离子发生器模块(801)，开关电源(101)以及同步干扰抑制离子复合模块(401)交互连接，并且连接至采样单元(601)。 

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