叉車蓄電池硫化產生原因和后續處理

張 偉/文

叉車蓄電池硫化產生原因和后續處理

張 偉/文

本文針對鉛酸蓄電池硫化產生的原因、表現和不良后果進行了分析，并主要介紹了兩種處理方法：大電流沖擊法和小電流恢復法。相比之下，小電流恢復法更加高效，效果顯著且無副作用。

電動叉車、鉛酸蓄電池、硫化、小電流脫硫恢復法

鉛酸蓄電池作為電動叉車中主要的部件之一，關乎叉車持續工作時間的長短。叉車在日常工作中，因為場地、充電時間等因素影響，會經常造成鉛酸蓄電池硫化，進而進一步縮短電池工作時間與使用壽命。而頻繁的更換電池也會給使用者帶來極大的經濟損失。本文從蓄電池硫化產生的原因、如何預防電池硫化、如何處理已經硫化的蓄電池等幾方面進行分析和說明，從而達到延長蓄電池使用壽命的目標。

一、鉛酸蓄電池硫化的原因

首先，我們需要了解一下鉛酸蓄電池的工作原理和反應過程。從下面的化學反應方程式可以看到，通常情況下鉛酸蓄電池在放電過程中由鉛和氧化鉛與硫酸進行反應，生成硫酸鉛和水，反應過程中產生電能。而在充電的過程中硫酸鉛會還原成鉛。但充電不足等原因，會造成硫酸鉛無法完全還原成鉛，就會在電池負極板上堆積越來越多的結晶的硫酸鉛，俗稱為“硫化”。

產生硫化的主要原因，可能有以下幾種：

1.出廠前電池初充電沒做好，以及長期閑置的電池沒有定期充電；

2.蓄電池電解液的密度過高，使硫酸鉛溶解困難（多見于充電過程不完整的用戶）；

3.電池過放電，電池在使用中無法避免過放電的發生；

4.電池放電后沒有進行及時充電，或者是充電不完整；

5.鉛原材料純度不高，導致電池自放電甚至過放電嚴重；

6.補水不及時，電解液不能覆蓋電池極板，導致極板在空氣中深度氧化。

以上多種狀況都極有可能導致鉛酸蓄電池的硫化，硫化后的蓄電池中部硫酸鉛結成晶體，這些晶體在充電過程中被凍結住了，普通的充電電流無法將這些晶體打開。以至于充入電池的電能不能被有效地轉換成化學能儲存起來，從而使得電池的容量不斷下降，電動叉車的使用時間會進一步縮短。

二、硫化電池出現的現象

叉車蓄電池

表1：小電流脫硫恢復法應用實例

鉛酸電池硫化的初期表現為電池容量衰減，電池在充滿電以后的實際放電容量下降，用戶感覺電池越來越不夠用。充電過程中充電時間縮短，電池表現為很快充滿了電。充電時電池耗水很快、充電過程中電池發熱嚴重。后期還會在電池正極柱周圍的面板上出現明顯的鼓包等現象。

三、不及時解決引發的不良后果

硫化問題如果不及時解決，電池的容量就會不斷衰減；用戶感覺電池不夠用，就會增加電池隨機充電的次數；不飽和充電的次數越多，就越容易加速電池的硫化，由此形成了一個惡性循環。

市場上大多數的充電機都不能對電池的硫化部分進行識別，充電機給電池進行一次滿充的總電量是被定時或者定量的。根據能量守恒定律，輸入電池的電能如果不能被完全轉換成化學能，就會轉換成其它能量的形式發散出來，通常表現為大量電解水，以及電池發熱嚴重。

四、避免鉛酸蓄電池硫化的措施

1.為電動叉車選擇合適的蓄電池容量，保證電動叉車能滿足用戶要求的工作時長，避免頻繁對電池進行不完整充電；

2.盡量避免蓄電池過度放電，電池放電之后進行迅速的補充充電；

3.電池充電時間和過程必須完整。目前先進的高頻充電機都能為蓄電池設置匹配的充電曲線，用戶只需要按照廠商建議，保證蓄電池的充電時間；

4.經常檢查蓄電池電解液液面，保持液面高于極板。

五、已經產生硫化電池的處理方法

1.大電流沖擊法

傳統的“脫硫”，是以高電壓大電流的模式對電池進行強充，如圖1。這種方法對電池的沖擊大、副作用也大。通常的方法是將充電的總電量設定為被維修電池容量的300%～400%（也就是通常所說的“三充兩放電”或“四充三放電”），能耗非常高而且強充的過程中會使電池升溫很快，一般需要把電池安排在有循環冷卻水的條件下進行，否則經高溫沖刷的電池極板上會有大量的活性物質脫落。一般采用這種方式的脫硫機都是大型柜機，體積大、成本高，而且都需要三相380V工業用電來支持。同時對于操作人員的技術水平要求較高，需要實時監控電池的溫度變化，并且隨溫度變化及時調整電流和電壓。

圖1：傳統脫硫機

圖2：高頻充電機

2.小電流恢復法

現在很多新型的高頻充電機能使得充電機設置很多參數，從而保證了100%適合蓄電池，并不受電池類型限制，很多安全原則也可用來設置編程。運用高壓低電流對于結晶體的特殊功效，慢慢刺激，并結合智能的恒壓恒流自動切換，效果顯著且無副作用。

高頻充電機的普遍特點都是體積小巧、重量輕、方便攜帶，只需要普通50Hz/220V單相交流電即可工作，如圖2。

高頻充電機的基本原理為，開始階段利用高頻技術將交流AC電壓轉換成直流DC電壓。高頻開關晶體管接受直流電并生成頻率高達50～100kHz的脈沖電壓。第一個優點是轉換電壓的高頻變壓器可以擁有更輕的重量、更小的體積和更高的效率。當電壓通過第二級整流器和第二級濾波器，并通過高頻變壓器和扼流圈到達電池，微處理器就會自動根據相關充電參數（尤其針對主電源電壓）對目標數值和實際數值進行檢查和修正，通常控制電路（光耦合器）會最后將正確的數值傳送給高頻開關晶體管的控制器。這個過程保證了充電過程的高效性，小電流脫硫恢復法應用實例，如表1。

六、結語

如果說硫化是電池長期血脈不暢、氣血淤積所累積下來的慢性病，那么慢病還需慢藥治。傳統的脫硫方法如同是大火煮粥，火力太猛不僅會使粥湯溢出來，還容易使底下燒糊；而高頻充電機的小電流恢復法則如同小火慢燉，恰到好處。

作者為拓碧亞機電(上海)有限公司銷售總監