电池修复原理及方法.docx
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电池修复原理及方法.docx
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电池修复原理及方法
市场上常见的一般有两大类:
一类是买冲消除硫化的设备,一类是活化仪。
市场上脉冲消除硫化的设备又分有源、无源两类:
无源类是利用电池自身的电能通过电子线路给电感储能,然后突然切断电流,电感储能瞬间释放,根据楞次定律e=-Ldi/dt,形成高的电流窄脉冲给电池反充电,如此反复进行。
典型的线路见《电子报》2002年合订本294页的《铅酸蓄电池容量恢复器》一文;有源类,用独立的电源,通过电子电路形成充、放电脉冲,对电池进行修复。
典型的产品就是美国的pulsetech的电池修复仪。
赵老师(即ABT-BJ赵铁良先生)在网上公开提供了维修参考的数据:
充电脉冲宽度900mS,间隔10mS,上升沿要陡直,除硫效果好;放电50mS;测试开路电压40mS;放电脉冲选用3欧姆电阻。
放电电流为3~4.5A。
从克服极化的角度来说,所加的负脉冲时间上要很短。
一般在时间上往往是正脉冲的3%以内。
幅度上来说,是正脉冲的1.5~3倍;去硫化脉冲频率取8.33KHZ。
这两类修复对极板损坏小,厂家称无损修复。
这类产品的名称很复杂,如“保护器”、“电池伴侣”、“延生器”、“电池宝”等等、效果参差不齐。
如果和电池长时间连接,有可以防止硫化的说法。
目前的这些产品基本上都是针对小容量电池的,对大容量电池的不多。
基本都是消除硫化有效,对正极软化(加水有黑液)的电池无效。
第二类就是国内比较流行的是活化仪,这类仪器实际就是给电池进行一次或者多次深度充、放电。
目前还有一些产品,属于过充电修复。
如果不太计较电池寿命,采用这种修复方法是立竿见影的。
采用深度放电和充电,电池容量可以上升,这是世界公认的。
但是对电池寿命可能有伤害,本网站许多帖子,仅仅围绕过充电可以将电池正极板把表面的α氧化铅到β氧化铅的转换,完成电池容量的提升,在修复中采用这种措施容易形成不可恢复的容量下降。
有些反退给电池厂商的电池,就是使用了这类方法修复。
笔者根据自己的实践认为,好的过放、过充电修复,只要严格限制电流和时间,参考极板制造时类似化成的做法,的确有很好的结果。
关键是判断,不是千篇一律,统统进行反充。
举一个前几天的实例吧,我到网友老三的店里串门,正好刚换下一组电摩的4只17Ah电池,准备(120元)卖给收旧电池的,我告诉他们不要卖,应该能修理,于是拿回检修,简要叙述一下:
例三,上述电池4只,浙江长兴产的,但不是天能的。
因为是刚换下的,就没有作其他测试和充电。
开路电压依次为:
1号13.42V;2号13.36V;3号13.18.V;4号12.4V。
很明显,缺水。
开盖,给前三只每格加6再+4毫升,4号加6再+2毫升,静止两小时开始充电,开始10A,2分钟后改为3A,半小时后改为阶梯,陆续开始产汽,1-3号各格产汽比较一致,4号有5个格号产汽先后比较一致,它们产汽后,靠近阳极的格仍不大量产生汽。
停止充电,检测容量,1-3号接近新品,4号只有1.5Ah。
1-3号每格又加4毫升水,并用阶梯充到所有格析汽;单独充4号1小时后,5A放电,检测端电压,从13.2V降到10.5V为20分钟,降到8.32V只用了不到5分钟,继续用5A放电,保持8.15V左右可到1小时,停止检查。
为什么停止呢,结论有了:
靠近阳极那个格坏了,坏格容量约1.5Ah。
简单用理论解释一下:
从13.2V降到10.5V20分钟,就是坏格(已经大大低于1.7V了)具有不到1.5Ah的证明;继续5A放电,坏格降到0V,其余5个好格(10V)对坏格进行反充电,坏格反向充到将近2V时稳定时间长,电池端电压为5个好格电压的和减去坏格反极电压,即10-2=8V。
不必要再继续了,否则对5个好格也有损坏。
告诉大家如何判断那个为坏格,这类电池加液孔比10Ah的小得多,用自制镀铅工具几秒就能判定那个格为坏格,本例5个格析汽,靠近阳极的格不析汽,应首先检测它,检测结果证实。
该坏格坏了了,并且是部分脱落。
单独处理该格,使其容量到了10Ah。
至此维修完成,容量1-3号接近新的,4号10Ah(其中5个好格的容量和1-3号一样接近新的)。
我要提醒网友,商业维修,就不要修4号了。
通过这个例子,告诉大家分析判断的过程。
我是玩,只有大容量的才进一步判断什么问题,要不要修,例如本例,对部分断格的,故障还要继续,我用一只22Ah的镍铬电池并联到坏格上,继续使用。
如果是100Ah的,不修,而是短路该坏格继续使用,当然,需调整充电机(降低电压)和控制器(降低欠压保护电压)
关于阴、阳极板制造和化成见朱老师书的413页以及409-450页
给大家介绍一个不开盖检查是否硫化的方法:
用可调恒流源调到0.05C左右给电池充电,注意符合下述情况就是硫化,以12V电瓶为例,开始电压高于15V(硫化严重的偏离值大),并且随充电时间的增加,电压降低,向15V靠拢;如果改为恒压充电,则电流有增加趋势。
这是我的经验,而一般书籍仅仅讲,发热,析汽早,容量小等等。
我曾经先后给几位到家造访的业内大学生当场演示过判断方法,分别比较了几个硫化程度不同的铅蓄电池。
可调恒流源是我1978年设计的“新星多功能充电器”,曾经编入我写的《黑白电视机装修教材》的附录,当时是36V变压器,分立元件线性的,后来又改进成集成电路线性的和电子开关控制的恒流式的。
电池失效不完全是失水和硫化,目前人们关心的是电摩电池,热门话题是阳极软化。
关于软化共有三种论点,大家熟悉的α二氧化铅和β二氧化铅仅仅是其中之一。
请大家看朱老师书的150页-160页。
正常电池恒流充电,端电压上升;恒压充电,电流下降2镀铅就是用自行车辐条磨尖一端,然后镀铅,或者铜丝镀铅,镀铅的目的,防止铁,铜等接触电解液,铅就是废电瓶的废极板,板栅3打孔,要有经验或看过拆开的电池,确认连接条的位置,实践一下就知道了。
电池失效不完全是失水和硫化,目前人们关心的是电摩电池,热门话题是阳极软化。
关于软化共有三种论点,大家熟悉的α二氧化铅和β二氧化铅仅仅是其中之一。
请大家看朱老师书的150页-160页。
前面已经讲过,未坏的阴极极板可以替代阳极,电信部门电源室的操作规程也有对反极(正极反充为负极,负极反充为正极)单格电池的处理。
我仔细观察过透明外壳的电池过放电,反充的过程。
当然,我是用小电流进行的,观察到极板的颜色变化是逐渐的,串联各格也不是同时的。
我在维修各种电瓶时,对常规处理无效的电池,常用的杀手锏就是进行放电、反充,偶尔疏忽,出现电流非常大的情况。
需要提醒大家的是,发现后要及时终止,电源功率要足够,或者有限流措施。
讲解反充的目的,在于它的“特殊功效”,后面适当时候还要讲,否则容易使某些读者造成误解。
我的实践证明,非生产的把阳极变为阴极、把阴极变为阳极虽然是可行的,但是容量、自放电等指标和阴阳极正常的电池是没法相比的。
因此,1不要盲目统统反充电,否则“得”小于“失”。
2对单格采用该法,一般是奏效的,不适于电动车商业维修,广告目的另当别论。
3关于胶体电池早期失效(PCL),普遍可以低倍率放电至电压为0,以特殊充电制度充电处理可以恢复的问题,和我前面讲的内容不属同一回事。
关于电池的早期失效、钝化、胶体电池早期失效(PCL)的问题朱教授在多处做了深刻的剖析,甚至使用了“但是惊人的是PCL的可逆性”这样一反严肃的语言(书第二版163页),并且给出了非常具体的方法和步骤,并且给出了对付铅钙合金板栅早期失效的日本专利,在电解液中加入钾皂和乙二胺四乙酸钾的具体浓度。
关于阳极活性物质软化脱落,朱老师对世界三种主要论点都做了详细的介绍。
首推的就是大家熟悉的α二氧化铅和β二氧化铅变体模型,α二氧化铅是骨架,循环中逐渐变为β二氧化铅,导致活性物质软化脱落。
我们银行有朱老师书中提到的检测设备,只要含有金、银、铜、铅、铁,屏幕上一目了然,并且显示含量,遗憾的是没有二氧化铅的谱线。
我要强调的是如下几点:
化学法生产的二氧化铅缺乏电化学活性,不适宜在蓄电池中(见朱老师书135页)。
α二氧化铅和β二氧化铅的平衡电势、特性、相互转化条件见朱老师书136-138页。
第二种观点,就是具有质子和电子传输功能的凝胶.晶体体系,认为正极活性物质的最小单位是α二氧化铅、β二氧化铅的晶体和凝胶的小颗粒,而不是晶体,充放电反应机理详见朱老师书138-139页。
这种观点认为随着循环的进行,无定形态逐渐晶形化,即结晶度增加,水化聚合物数目减小,凝胶区电阻增加,颗粒间的电接触恶化,导致活性物质软化脱落(见朱老师书158页)。
第三种观点,视整个电极为一个结构整体。
正极活性物质中存在两种尺寸的孔,随充放电的进行,孔的结构进行重排,出现珊瑚状结构。
一方面颗粒密集,表面收缩,同时小孔汇聚成大孔,逐渐使原来正极较为均匀的孔分布结构溃散。
活性物质形成若干密集的团块,当团块缺乏足够的连接时就会脱落,(见朱老师书158-160页)。
关于镀铅工具的使用和工作原理,用途1,检测某单格电压。
使用方法,将两只镀铅工具分别接数字电压表的红、黑表笔,表置直流电压的20伏档,将镀铅端分别通过加液孔插入相邻的两个单格里,接触电解液。
这时,电压读数即为该(电压为负极)单格的开路电压。
测试原理是镀铅端插入的格,镀铅端和该格的负极同为铅,因而电位相同,该格的负极和下格的正极又通过内部连接条相连,也就是说镀铅端和该格的负极同电位,和下一格的正极也是同电位。
同理,下一格的镀铅工具和所在格的的负极同电位,和前一格的镀铅工具之间的电压就是该格的电压。
再具体说明一下吧,我们将12V电瓶的正极编号为1,所在格加液孔为2,下一格加液孔为3,再下一格加液孔4……12V电瓶的负极编号为8。
那么,1-2间电压为第一格电压;2-3间电压为第二格电压;3-4间电压为第三格电压;4-5间电压为第三格电压;5-6间电压为第五格电压;6-7间电压为第六格电压。
7-8之间电压应为0V,前述电压为近似的。
如果加液孔比较大,能同时塞进两个镀铅工具,那么可以测得该格电压的精确值。
方法是,将两只镀铅工具插入同一个孔,分别接触该格的阴、阳极的板栅外框。
注意镀铅工具之间绝缘,还要注意捅板栅栅格外框的时候,力气要小,不要损坏板栅和极板。
镀铅工具接触极板的方法测得的电压值比仅接触电解液的方法准确,不仅适合非充、放电时的静态状态,还适合充、放电时的动态状态。
因为充、放电时存在极化电压。
充电时极化电压和静态电压同方向,因此极板间高于静态电压;放电时极化电压和静态电压方向相反,因此极板间低于静态电压。
用途2,镀铅工具还用于单独处理单格问题充、放电以及短路坏格时作为引线使用。
需要在外壳上部对准连接条的适当位置打眼,要根据实际情况确定。
用镇流器串联控制变压器初级,次级24V经桥式整流加电容滤波输出;为了降低输出电压,在变压器初级并联由可控硅组成的控制电路,如果仅仅可调,不用加负反馈,即开环控制;如果稳定输出电压,需要加电压负反馈,即闭环控制。
那只开关在“维修”位置时,可控硅导通最差,输出不稳压,输出就是反充;开关在“充电”位置时,可控硅导通角度根据控制电路而定,从图1-3看,XY似乎是稳压,稳压值选在15V或稍多一点。
这就是第一帖说的,限压限流式充电方式,限压就是电压负反馈稳定电压,限流是串联的镇流器起的作用。
根据电压电流表指示,100W的控制变压器,需要串联1-2只镇流器即可,可控硅控制功率模块250W就行。
可控硅的原理就不在这里讲了,可以到可控硅应用网站学习,那里适合初学者。
可以买个调光台灯的模块(1-2元)弄个25-60W灯泡练习一下调光。
练好了再买500W调温的可控硅模块(6元左右)装上,进一步练调压。
这类可控硅导通角调整属于简单的阻容(RC)移相,适合初学者。
如果想稳压,用光电耦合器隔离,电压取样负反馈在低压输出侧;光电耦合器光电三极管部分在高压(市电)侧。
还有一种光控可控硅类,就可以大大简化这个电压负反馈闭合环,考虑到大部分县城级买不到就不罗嗦了。
我在1982年就设计了工频带负脉冲的充电器,至今还没见过相同的电路和产品。
美国人马斯在1
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- 电池 修复 原理 方法