芻議鉛酸蓄電池動態除硫養護技術

云南電網有限責任公司怒江供電局 馬翰超 陳玉文 熊云慷

近年來，隨著我國科學信息技術快速發展，電池的制造工藝、制造技術也取得了一系列的成就。鉛酸蓄電池不管是技術，還是制造工業都已經達到了現有物理、化學、材料科學領域的較高水平。當前，為了全面提高鉛酸蓄電池的維護水平，確保鉛酸蓄電池可靠經濟運作，需要改變傳統的維護理念，使用先進的技術進行跟蹤維護。因此，文本主要針對鉛酸蓄電池動態除硫養護技術進行探究，具有至關重要的現實意義。

1 鉛酸蓄電池硫化的原因

通常情況下，如果鉛酸蓄電池長時間運作，他會在基板上生成一種白色堅硬的物質，這種堅硬的物質稱之為硫酸鉛結晶。電池組在進行充電時，這種化學物質非常難以轉化，長時間的堆積在極板附近稱之為硫化，由于硫酸鉛此種化學物質，它的導電性能不高、內阻較大，溶解速度較為緩慢，在進行充電恢復時較為困難，會縮短鉛酸蓄電池的使用壽命，降低電池容量。一般來說，正常的鉛酸蓄電池在放電時會形成硫酸鉛結晶，在充電時會通過化學反應還原為鉛物質，如果在電池使用時保護不當，或者是經常的充電不足放電，會在電池的負極形成堅硬的硫酸鉛，也會在電池的負極生成大量的氣體，導致電池充電接收能力較差。長此以往，會導致鉛酸蓄電池失效，可能會出現失水、硫化、正極板軟化、短路等，造成極大的損失。

2 鉛酸蓄電池動態除硫背景

鉛酸蓄電池如果發生硫化會增加電池內阻，降低電池容量，進而發生嚴重的電極失效，導致電池充不上電，輕微的電池硫化可以采用簡單的方式進行修復，常見的有水療法、電流充電修復法、以及利用脈沖諧波諧振的方式進行電池的修復。鉛酸蓄電池組容量一直以來都是技術人員最青睞的話題，按照現有的技術規范，蓄電池組容量需要每年進行核定，如果在進行核定操作時發現，每次容量達標則能夠在下一個年度周期內進行時就使用，也就表明該鉛酸蓄電池組它是合格的。鉛酸蓄電池如果長期處在浮充狀態下，會導致電池持續硫化降低，出現鉛酸蓄電池組管理空白區，無法對蓄電池的工作狀況進行掌握，成為管理盲區，會引發不必要的安全事故。

電池組在使用時，按照化學原理鉛酸蓄電池充放電過程，它是一個可逆的電化學反應,在放電過程生成的硫酸鉛在充電時也會被完全氧化，生成為正極的二氧化鉛和負極的鉛。這樣用來維持電池的電容量，然而如果生成的硫酸鉛不能完全還原，剩余的硫酸鉛會在蓄電池的正負極極板上進行附著，嚴重地削弱化學反應的活性和速率，導致電池的荷電能力下降，這個硫化過程是不可逆的。為了有效地掌握蓄電池組的荷電能力，在進行實驗時可以使用電壓巡檢裝置以及內阻檢測儀，通過實施監管電池體內的電壓以及內阻參數，有效地獲得獲得相應的技術參數[1]。

也不是說通過測試單體蓄電池內阻能夠一定的了解蓄電池的荷電能力優于鉛酸蓄電池，它的內阻結構是結構化的。通常情況下主要包括歐姆內阻、硫化內阻以及極化內阻。對于極化內阻來說，它的參數很小、甚至可以不計，在進行內阻測試時，主要是檢測歐姆內阻以及硫化內阻才能有效地了解蓄電池的硫化程度。通過大量的實驗探究，發現電壓巡檢以及內阻測試都有一個共同的特征，需要將電壓和內阻的狀態假定為短期靜態進行檢測，鉛酸蓄電池在放電時不僅會形成硫酸鉛結晶，也能夠減少蓄電池的硫化內阻，結合實施檢測的方式對單體電池性能進行控制。通過加載尖峰脈沖的方式減少硫化內阻，進而不斷提高單體電池的荷載能力[2]。

3 常見的鉛酸蓄電池動態除硫養護技術

現階段常見的電池除硫技術主要有以下三種：

水療法。如果說鉛酸蓄電池硫化并不嚴重，可以將液體溫度控制在30攝氏度至40攝氏度之間進行充電。

大電流充電恢復方式。如果電池硫化是由于硫酸鹽化產生的，這時可以使用高電流密度充電的方式。確保電流密度是每平方厘米100毫安[3]，還要遠離零電荷點，使活性物質從電極表面進行脫落，能夠確保電池充放電順利進行。使用此種方式，在高電流密度下，極化和歐姆壓降會有所增加，轉化為熱量，導致電池內部溫度過高，產生大量氣體，在氣體的沖刷下，導致活性物質脫落。

脈沖諧波諧振修復方法。根據現有的原子物理學以及固體物理學的相關理論，硫離子的能級狀態是不同的，但在物理層面，任何絕緣體在足夠高的電壓下都可以發生擊穿，這時絕緣層會發生破壞，硫酸鉛會呈現出導電狀態，這時需要對高電阻率的絕緣施加瞬間的高電壓，會擊穿硫酸鉛的結晶。如果脈沖寬度足夠短，可也在確保擊穿粗大硫酸鉛結晶的前提下，同時抑制氣體的形成，能夠及時的消除硫化。

脈沖諧波諧振法能有效地消除和抑制電池硫化，一方面它可以進行在線修復，可以將產生脈沖源的保護器連接在電池的正負極柱上，這時會有脈沖輸送到電池表面，此種方式所消耗的能源較少，然而效率較低；另一方面也可采用離線式的方式快速的產生脈沖，此種脈沖電流相對較大，產生脈沖的頻率過高，脈沖占空比較大，還具有自動化的控制功能，此種修復儀主要是用來修復已經硫化的鉛酸蓄電池，可以通過計算機系統添加程序控制充放電的充放氣，需要參考放電中的各種要素進行程序的編寫，如環境電池、荷電充放電、電壓等，以延長電池的使用壽命為主，全面提高電池的修復能力，減少電池硫化的發生[4]。

總體來說，在某業主鉛酸蓄電池中，如果各單體電池電壓參數不斷地接近單體電池電壓參數的平均值，呈現出收斂的態勢，則就表明該鉛酸蓄電池內部各單體的電壓更加均衡，確保蓄電池組能夠向著較高的性能轉變，這也是單體電池荷電能力的具體體現。通過大量的實踐研究，結合在線檢測、按需除硫等多種方式建立一體化的平臺管控模式，能幫助技術人員了解每個蓄電池組中的電壓內阻的變化趨勢，全面延長電池的使用期限，進而保證各個電池能夠穩定運作，減少不必要故障的發生，及時地維護每只單體電池，全面提高人員的管理水平[5]。

4 結語

綜上所述，在鉛酸蓄電池動態主流養護技術探究過程中，要以電池組性能可視化為主，方便管理人員隨時地掌握蓄電池使用性能。站在安全角度，要降低非計劃的停機風險，保護資產，改變蓄電池組的單體電池失效，能有效地抑制固體污染物的廢棄、控制鉛酸蓄電池的丟棄數量，在源頭上加大環境治理。全面提高自適應均衡組內單體蓄電池電壓，迅速的恢復整組蓄電池的性能，取得更為顯著的社會效益。