電瓶維護和充放電裝置的制作及運用

摘 要：電瓶在長時間使用后容量會下降，對其原因進行分析，主要是電瓶擱置的時間過長，出現了硫化現象，存放的溫度過高以及充電過量等。文章對解決電瓶容量下降的方法進行分析，研究了電瓶的存放溫度與存放時間之間的關系，給出了對應的解決方法；針對其中的全充全放電修復法研制了相應的充放電裝置。

關鍵詞：電瓶維護；放電裝置；電瓶容量

引言

使用不當或是維護保養不合理都會造成電瓶的損壞，給工廠的生產造成不便。電瓶容量的下降使用萬用表無法測量出來，這樣一來，常常會造成容量不足的電瓶被使用于生產中。對此，需要采用大功率充放電設備對電瓶進行充放電，對電瓶容量進行修復，并且檢測電瓶容量，從而使之滿足生產需要。

1 電瓶容量下降原因

對使用中的電瓶容量下降導致損壞的原因進行分析，主要包括：極板出現硫化現象、存放的溫度太高、存放的時間過長、放電后沒有及時進行充電，充電過量等。其中，對于鉛酸電瓶來說，其電極采用的是鉛及其氧化物，其電解液是硫酸溶液。當電瓶出現極板硫化時，在正極板上會出現二氧化鉛，同時在負極板上出現海綿狀鉛；電平在放電過程中，兩個極板都會被硫化[1]。在正常情況下，鉛酸電瓶放電不宜過度，否則，其中的細小硫酸鉛晶體將會凝結成較大的晶體，最終附著在極板上，增大極板的電阻，它在充電過程中難以恢復原狀，造成電瓶的容量降低，同時縮短電瓶的使用壽命。造成極板硫化的原因包括：電瓶在初次充電時沒有充夠，或者是在初次充電時，間斷的時間較長；電瓶長期充電不足；電瓶放電后沒有進行及時充電；經常對電瓶進行過量充電；電瓶中電解液的濃度過大；電瓶長期沒有使用，擱置的時間太久；電瓶放置的環境中溫度過高等[2]。

分析環境溫度與電瓶放置時間之間的關系。一般情況下，鉛酸電瓶長時間存放于放電狀態下，在其極板上會出現硫酸鉛晶體，它具有絕緣的作用，將會對電瓶的充電能力造成較大影響，硫酸鉛晶體越多，電瓶的充電能力下降得越快。電瓶在存放過程中容量自動減小的現象被稱為：自放電現象，它代表了電瓶的荷電保持能力。采用規定時間內電瓶自放電占總容量的比例來表示自放電率。電瓶存放的時間與溫度具有較為密切的關系。當升高環境溫度，電瓶的自放電率會升高，電瓶的存放時間就會減小。表1給出了電瓶在不同溫度下的存放時間[3]。

表1 電瓶在不同溫度下的存放時間

2 修復電瓶容量的方法

通過對電瓶容量下降原因的分析，本節給出了幾種修復電瓶容量的方法：（1）脈沖修復法。采用脈沖修復法的主要機理是消除電瓶硫化。在修復電瓶的過程中，根據產品體現出的功能需要，采用60-300V之間的瞬時電壓，并保證足夠短的脈沖寬度和較大的占空比，就能夠實現大硫酸鉛結晶的擊穿沒，此時，微充電現象無法形成析氣，阻止了電瓶出現硫化現象；（2）強電修復法。這種方法是利用充電過程中的持續高電壓以及大電流對電瓶進行修復。就前者來說，它利用的是高于電瓶標稱電壓1.3～1.5倍的電壓進行電瓶修復，在此過程中，要保證充電時間不宜太久，防止電瓶因為析氣現象而發熱，這種方法在極板軟化程度較低的電瓶中具有較好的修復效果；對于后者來說，它利用的是高于平時充電電流的1.5～2.0倍的電流進行電瓶修復；（3）全充全放電修復法。在這種方法中，首先將電瓶充滿電，然后進行充分放電。這種方法對于輕度損傷的電平來說，具有較好的修復效果，同時對于輕度硫化的電平來說，它可以將其中的活性物質充分激活，有效提高電瓶的容量，采用這種方法的關鍵在于放電要充分[4]。

3 研制充放電裝置

針對全充全放電修復法，現對相應的充放電裝置的研制進行分析。首先分析充放電裝置的指標設計，圖1給出了在25℃時，在不同放電倍率下，鉛酸電瓶的放電特性曲線，其中，C表示20小時的額定容量，當沒有特殊標注時，C表示電瓶的額定容量。如：對于ES系列的閥控式密封電瓶來說，其額定容量是按照20小時率電流放電至1.75V/單體來計算的。從圖1可以看出，當增大放電倍率時，放電的時間也會大大縮短，否則，放電的時間會增長。在設計電瓶充放電裝置的過程中，應該根據電瓶的具體情況，縮短充放電的周期，通常會選擇0.1-1C的放電倍率[5]。

圖1 鉛酸電瓶放電特性曲線（25℃）

接下來是進行充放電裝置的制作。要采購專用元器件會較為困難。因此，選擇較為常見和易于購買的元器件進行電路的制作。在充電部分，采用可調壓和大電流的電瓶充電機；在放電控制上，采用穩壓二極管實現穩壓，在通斷控制上，采用繼電器；在選擇放電負載上，采用汽車大小燈，并且通過串并聯的方式來調節功率大小；選擇時間計時器時，可以選擇微型鬧鐘的響鈴；在放電回路中串聯入30A的電流表對放電電流進行監視；采用摩托車電子調節器中的單觸點繼電器作為繼電器。在此過程中要注意：不能無限增加放電負載，要保證滿足電平的檢測放電電流，同時也應該符合繼電器能夠承受的電流，選擇合適的放電負載。圖2給出了電瓶充放電裝置連接示意圖。在計算中，截止電壓按照10.8V來計算。

圖2 電瓶充放電裝置示意圖

4 結束語

對于電瓶來說，制作和使用相應的充放電維護裝置，能夠對眾多電瓶進行修復，有效提高電瓶的容量，滿足設備的需要，為生產的順利進行提供保障，實現降低成本的目的，同時也為今后再出現類似問題提供思路。文章對解決電瓶容量下降的方法進行分析，研究了電瓶的存放溫度與存放時間之間的關系，給出了對應的解決方法；針對其中的全充全放電修復法研制了相應的充放電裝置。

參考文獻

[1]包有富，等.深循環用鉛酸電瓶充電模式的探索[J].電瓶，2002，（1）：15-17.

[2]雷在明，等.鉛酸型免維護電瓶惰化問題的快速修復技術[J].石油儀器，2002，16（3）.

[3]胡信國，等.鉛酸電瓶過放電后容量恢復性能研究[J].電瓶，2001，（4）：29-31.

[4]張樹永.鉛蓄電瓶正極活性物質軟化脫落機理的研究進展[J].電源技術，1994（6）.

[5]潘香英，等.閥控鉛酸蓄電瓶早期容量衰減的研究進展[A].第二十七屆全國化學與物理電源學術年會論文集，2006.