淺析鉛酸蓄電池輕度極板硫酸鹽化處理方式

郭錦平

（海裝北京局駐邯鄲地區(qū)軍事代表室，河北 邯鄲056000）

1 蓄電池工作原理

鉛酸蓄電池工作是電能和化學(xué)能反復(fù)轉(zhuǎn)換的過程。蓄電池充電時，在外電場的作用下，在正負極板中的硫酸析出進入電解液，電解液中的硫酸濃度增加，同時正極板主要成分變?yōu)镻bO2，負極板變?yōu)榧働b。在放電時，負極板Pb 與電解液中的SO42-離子反應(yīng)生成PbSO4，并釋放電子經(jīng)負載進入正極形成電流，同時正負極PbO2得到電子并與SO42-反應(yīng)生成PbSO4，其反應(yīng)可以用下式表示。

2 硫酸鹽化機理和處理方式

酸性蓄電池在正常放電情況下，兩種極板上所形成的硫酸鉛是均勻分布的細粒結(jié)晶體，在充電時能夠還原成二氧化鉛及鉛。但是如果蓄電池放電過多或長期充電不足，則極板上將形成一層白色粗粒狀的硫酸鉛。這層硫酸鉛不易導(dǎo)電，極易堵塞極板空隙，且在充電時不易還原成二氧化鉛和鉛，使蓄電池容量減小、內(nèi)電阻加大，這種故障稱為蓄電池極板硫酸鹽化，也稱極板硬化。極板硫酸鹽化會影響電池使用性能，導(dǎo)致容量不足等一系列問題。如果極板硫化嚴重，即形成粗大的硫酸晶體，極板手感粗糙，明顯有顆粒感，且充電式發(fā)熱快，升壓高，電池容量大幅降低。這種情況較為復(fù)雜，處理起來比較困難且難以控制，效果也不明顯。因此只討論輕度極板硫酸鹽化處理方式。

輕度極板硫酸鹽化，可將蓄電池進行連續(xù)長時間的小電流充電，記載第二階段采用充電電流值一般的電流大小或者再小一些的電流持續(xù)長時間反復(fù)充電，直到電壓或電解液比重達到標(biāo)準。

3 實例操作

現(xiàn)結(jié)合一因硫酸鹽化而容量不足的退返12-QW-50 電池進行實際驗證。

表1 電池試驗計劃方案

按照表1 列出實驗方案依次進行試驗驗證，如圖1（1）所示，充電初期電池的端電壓上升非常快，達0.18V/s，測定20 小時率容量明顯不足,符合硫酸鹽化特征，為輕微硫酸鹽化。為此先進行硫酸鹽化處理，圖1（2）按照處理輕微硫酸鹽化方案進行試驗，即在按照說明書充電完成之后，再采用小電流長時間充電。處理之后測試20 小時率容量，結(jié)果符合要求。圖1（3），第三次重復(fù)操作，可以看到，充電初期，電壓上升速率有所減緩，且容量測試符合要求，可以確定引起容量不足原因為極板輕微硫酸鹽化，且經(jīng)過處理后情況得到改善。圖1（4），第四次試驗按照說明書充電方案充電，并作20 小時率容量，結(jié)果符合要求。

圖1 充電并做20 小時制放電試驗電壓曲線

4 結(jié)論

蓄電池長期處于放電狀態(tài)，由于已經(jīng)過放電或在自行放電導(dǎo)致電解液密度低，那些細小的硫酸鉛結(jié)晶體就容易溶解在電解液中，而粗大的硫酸鉛晶體不但不容易溶解，反而會互相連接而繼續(xù)變大，這種正反饋機制會不可避免的形成許多大塊的硫酸鉛晶體，減低活性物質(zhì)利用率，影響電池使用性能，最后甚至導(dǎo)致整個極板都硫化引起電池報廢等嚴重后果。按照此前提出的處理輕微硫酸鹽化方案，進行性能改善，結(jié)果證明此方式有一定效果。但并不能忽略對蓄電池的日常維護和小心使用，時刻注意蓄電池的狀態(tài)是否正常，防患于未然。