專利名稱：鉛酸蓄電池復原活性劑和鉛酸蓄電池硫酸鹽化復原方法
技術領域：
本發明涉及鉛酸蓄電池的再生利用，具體地說，涉及一種鉛酸蓄電池復原活性劑和硫酸鹽化復原方法。
背景技術：
目前，現有的在國內出現的幾種修復方法中，針對鉛酸蓄電池(以下簡稱為“電池”)極板硫化有以下幾種方法1)水療法如果電池硫化不太嚴重，可以使用較稀的電解液，密度在1.100g/cm3以下，即向電池中加水稀釋電解液，以提高硫酸鉛的溶解度。并用20h率以下的電流，在液溫30℃～40℃的范圍內較長時間充電，可能得以恢復。如果電解液密度較高，則充電時只進行水分解，活性物質難以恢復。
2)大電流充電若認為吸附是造成硫酸鹽化的原因，則可以用高電流密度充電(達100mA./cm2)。在這樣的電流密度下，負極可以達到很負的電勢值，這時遠離零電荷點，使φ-φ(0)＜0，改變了電極表面帶電的符號，表面活性物質會發生脫附，特別是對陰離子型的表面活性物質，這種有害的表面活性物質從電極表面上脫附以后，就可以使充電順利進行。目前國內幾乎沒有人使用這種方法處理不可逆硫酸鹽化，可能出于以下考慮高電流密度下極化和歐姆壓降增加，這部分能量轉化為熱，使蓄電池內部溫度升高，同時又有大量的氣體析出，尤其是正極大量氣析出氣體，其沖刷作用易使活性物質脫落。復原效果好但破壞性也大。
3)脈沖修復按照原子物理學和固體物理學的原理，硫離子具有5個不同的能級狀態，通常處于亞穩定能級狀態的離子趨向與遷落到最穩定的共價鍵能級而存在。在最低能級(即共價鍵能級狀態)，硫以包含8個原子的環形分子形式存在，這8個原子的環形分子模式是一種穩定的組合，難以被打碎，形成電池的不可逆硫酸鹽化——硫化。多次發生這樣的情況，就形成了一層類似與絕緣層一樣的硫酸鉛結晶。要打碎這些硫酸鹽層的束縛，就要提升原子的能級到一定的程度，這時候在外層原子加帶的電子被激活到下一個更高的能帶，使原子之間解除束縛。每一個特定的能級都有唯一的諧振頻率，必須提供給一些能量，才能夠使得被激活得分子遷移到更高得能級狀態，太低得能量無法達到躍遷所需要得能量要求，但是，過高的能量會使已經脫離了束縛而躍遷的原子處于不穩定狀態，又回落到原來的能級。這樣，必須通過多次諧振，使其一次脫離束縛，達到最活躍的能級狀態而又沒有回落的原來的能級，這樣，就轉化為溶解于電解液的自由離子，而參與電化學反應。很高的電壓可以實現，就是大電流高電壓充電的方法，諧振也可以實現，就是脈沖諧波諧振的方法。
從固體物理上來講，任何絕緣層在足夠高的電壓下都可以擊穿。一旦絕緣層被擊穿，粗大的硫酸鉛就會呈現導電狀態。如果對高電阻率的絕緣體施加瞬間的高電壓，也可以擊穿大的硫酸鉛結晶。如果這個高電壓足夠短，并且進行限流，在打穿絕緣層的條件下，充電電流不大，也不至于形成大量析氣。電池析氣量取決于充電電流和充電時間，如果脈沖寬度足夠短，占空比足夠大，就可以在保證擊穿粗大硫酸鉛結晶的條件下，同時發生的微充電來不及形成析氣。這樣，實現了脈沖消除硫化。
脈沖修復方法中上海吉古公司的產品比較超前，吉古公司的方法屬于小電流脈沖發生。但這種方式屬于無損修復，對于無損修復來說，工程技術人員需要有很豐富的時間經驗和理論基礎來掌握關鍵參數，但其對脈沖修復的微妙參數還沒有完全掌握，以致其修復時間比較長。
4)脈沖+活化劑修復這種修復辦法綜合了化學和物理兩種修復辦法，目前走在前面的要數清華大學的鉛酸蓄電池電池超級復原方法，但清華大學的方法是為電池界所不能夠接受的，其首要原因應該是修復以后的自放電增加到電池難以合格的狀態，而電池自放電大，對于遇到貯存的使用條件，電池會更加嚴重的硫化。
對于密封電池來說，水療法是無法進行的。另外，水療法的成本和使用工時都比較大。現在有了脈沖修復的方法，已經很少見到水療法了。
發明內容
本發明克服了上述缺點，提出了一種鉛酸蓄電池活化劑的配方。
本發明的另一目的是提供一種鉛酸蓄電池硫酸鹽化復原方法。
本發明解決具技術問題所采取的技術方案是鉛酸蓄電池復原活性劑由硫酸鈉、硫酸銨、二氧化錳、活性碳、酒石酸、蒸餾水組成。
每1000ml的蒸餾水中含有2～5g硫酸鈉、3～6g硫酸銨、2～5g二氧化錳、1～5g活性碳和1～5g酒石酸。
活性劑的作用是硫酸銨與硫酸鈉共同構成脫氧劑，在鉛酸蓄電池的使用過程中，極板由于過充、過放溫度等影響造成的失水或硫化等原因，一方面造成酸化，活性差，鉛板松散，氧化鉛脫落，電解液變紅或黑褐色。嚴重者電池內部造成硫酸鉛化(即俗稱硫化)，呈現出大顆粒附著與極板上，硫化更嚴重者，出現樹枝狀的晶體，單格內正負極板搭橋短路造成自放電嚴重，電池發熱。這種脫氧化劑的脫氧化作用是協助脈沖振蕩修復儀促使硫酸鉛大顆粒快速分解與還原，同時由于此活性劑中不含有強酸，即硫酸，不但補充了電池中失去的水份，解決了失水問題，同時電池內溶液中PH值下降到電池使用的最佳狀態。
在電池充電過程中，要產生部分的氫氧離子，在電池來不及吸收所有的氫氧離子時，則有部分氫氧離子自結合成氫氣和氧氣，這種氣體無論在電解液中，以及附著在極板上，都會阻礙帶電離子的移動，造成電壓電流輸出異常，即發現極化現象。二氧化錳和活性碳組成“去極化劑”可以防止極化現象的發生，同時活性碳懸浮在電解液中，或吸附于極板上，增加了化學反應面積，化學反應可以更強烈，輸出電流強勁有力。
鉛酸蓄電池硫酸鹽化復原方法，由以下步驟順序構成A.蓄電池經檢測后進行以0.1C-0.3C初充電，初充電持續半小時至一小時；B.然后加入活化液進行活化，活化液加入量為每單體安時添加0.4～4ml活化劑；C.在0.1-0.3C電流下進行激活；
D.在電池溫度降至30℃以下放電；E.原環境使用模擬。
以下對本發明做具體說明。
第一部分電池檢查修復時，檢查電瓶外觀，無斷極板，無破裂漏液，無鼓包變形，才有修復的價值。打開電池蓋，如發現電解液變混變發紅不清、渾濁時沒有修復價值。用蓄電池專用電阻儀測量電池，則電池電阻很大，這種電池也是難以修復的。
對于挑選完的待修電池，用脈沖振蕩修復儀的輸出端子充滿后，用放電儀進行放電，待放到每塊蓄電池的電壓為1.8V時停止放電，打開上蓋，用鑷子拿下密封橡膠帽，用量杯加注的激活劑。用聚光燈或手電向電池內照看，發現內部的石棉干白，則應添加多一些。敞開口，再用脈沖振蕩修復儀修復。在修復之前應先對應正負極接好電線與夾子，正負極對應不得接錯，查看選擇的修復電壓是否與電池組電壓相對應，一定要對應連接好，或者選擇合適的修復模式，如固定脈沖或可調制的脈沖，然后接通220V電源。
一般脈沖修復儀有單一制式，比如36V的，48V的，更好的組合式、多功能數顯式，含有36V脈沖端子，48V脈沖端子，48V脈沖可控制式輸出端子以有V汽車電瓶修復專用輸出端子，同時含有時間控制，溫度控制等各種控制功能，保證電池可以安全有效快速修復。在選擇脈沖式修復端子時，電流表反指針應隨電流的通斷而擺動。
在選擇加強型脈動調制端子時，應根據電池的硫化程度合理選擇脈沖的幅度與頻率，當調節PWM脈寬控制旋鈕，則相對應的電流表會隨旋鈕的轉動而改變電流的振蕩幅度，達到加強修復的目的。
當單塊電池電壓上升到2.6V～2.8V或者脈沖的電流指針擺動幅度很小時，應視為修復完畢，在修復過程中，針對個別電池組可以利用時間控制來控制修復時間或者利用溫度探頭測電池的溫度，當溫度上升到所設定的極限時，則修復儀相對應的電路會停止工作起到保護電池的作用，同時也避免了事故的發生。當對電池進行放電測其容量時，放電時間短、容量達不到要求，且內阻也大，應對該電池組重復修復2～3次，達到容量要求為止。對該組中個別異常電池可以用同類新舊的相近電池進行更換，以求得整組的性能效果。
A.目測檢查
B.儀器檢查(單塊電池)
C.其他檢測·針對密封閥控等貧液式電池，可用稱量質量的方式粗略判斷電池內缺水狀況。
·某些電池內電解液缺少，需要補充一定的去離子水，補充至淹沒極板即可。
·針對開口等富液型電池，可測量電池的比重，并可在初充電過程中觀察電池內活性物質脫落情況。
·用精度就較高的內阻檢測儀檢測電池內阻。
第二部分初放電初放電時，以0.1-0.2C電流對電池進行初放電，帶負載后觀察電池電壓與開路電壓相比下降情況，對下降迅速的電池予以標記。初放電應持續一定時間至所有電池單體下降到1.98V左右，以便進行初充電檢查。
初放電后，記錄開路電壓后，立即以0.1C-0.3C電流對電池進行初充電，充電過程中觀察電池狀況(見下表)，初充電應持續半小時到一小時左右，如遇到電池比重異常，初充電時間應相應延長，直到確認其充電無反應后結束。
原容量檢查·經過初充放電，判斷電池存在不同程度硫化問題，可用電池正常使用時的充電設備對電池進行充電，直至達到正常使用狀況的滿容量標記。
·達到滿容量標記后的電池，應采用0.1C電流(電池活化后的容量檢測應與此相同，以便前后容量對比)對電池放電以檢查電池原始容量。此檢查不儀僅是對電池原容量的檢測，同時也是為了電池活化作準備。對于原始容量低于50％的電池，可放電至單體電壓發下降到1.90V時終止放電。
第三部分活化·活化及添加量按照添加比例，正常情況下，按照每單體每安時添加1-1.5ml活化劑，新電池活源容量超過75％的電池，可按照0.4-0.8ml的比例添加，如電池情況非常嚴重的，可按照2-4ml的比例添加。
·添加前先觀察電池內電解液情況，如電解液較多，需要取出一部分以便添加活化液。
·應將活化液緩慢加入電池，避免電池內反應劇烈使電解液外溢。
·對于大型電池需要添加較多活化液的，可分幾次添加，避免一次加入反應劇烈。
·對于密封閥控式等貧液電池，活化劑添加完畢后，以液面高過極板1-2厘米為宜，液面不夠的應補充去離子水。
·活化液添加完畢后，需要將電池靜置1小時以上，以便活化液有效成分在電池內充分擴散。靜置完畢后應再次檢查電池內液面高度并作相應處理。
第四部分激活·激活電流根據電池硫化情況在0.1-0.3C調整，如果電池情況較好，可在0.15C左右即可。電流應根據電池表現情況逐步提升，不可一下達到激活電流以避免因電池內阻突然變化造成的損壞。
·因原始容量檢查時已經將電池內余電放完，電池可接受相對正常充電電流大的激活電流而不發生劇烈的冒泡和溫度上升。
·激活約2-3個小時，然后應降低活化電流，約0.1C左右。
·激活過程中的冒泡是正常現象。
·激活后期，部分電池會因電解水劇烈冒泡，這時應觀察氣泡是否主要在匯流排處產生，如是，則應降低電流。
·激活后期，由于電流的轉換效率變低，電池溫度會逐漸上升，應根據電池溫度情況調整電流。
·正常的電池發熱時電池整體均勻發熱，局部硫化嚴重會導致局部過熱但會很快消除，如電池長時間局部過熱，這類電池一般不具備恢復條件，應該在電池檢查的初充電步驟予以剔除。
·電池基礎電壓建立后，應維持0.1C電流以等待電解液比重上升。
·正常電池滿容量時，單體在0.1C電流下電壓應在2.7～2.8之間，過高或過低都不正常。
·如激活過程中，如電池電壓在某一峰值后緩慢回落，回落到一定程度后再緩慢回升到2.7～2.8范圍內，是正常現象。如電池端電壓達到某一峰值后迅速回落，但無論再怎么活化，電壓始終不再上升甚至繼續下落，為電池內部短路。
·電解液的比重上升所需時間較長，正常恢復的電池電解液的比重約在1.26～1.30之間，有些活化劑添加量較多的電池比重可能較低。
·當電池滿足操作手冊要求的結束條件，且電池電壓恢復正常，活化即可結束。
第五部分放電·放電是活化過程中重要的一環，不僅僅是檢驗活化的效果，也可以通過放電，促使活化劑有效成分更深入電池內部。
·放電前應將電池靜置一段時間，以便電池內電解液均衡分布，并應等電池溫度下降到30℃以下。
·放電方法應與檢測時初放電一致。在時間不緊迫的情況下，應優先選擇10小時率放電，這樣檢測出來的容量才是正確的。
·放電時，可將電池蓋蓋上，避免放電時電池內水過分損失。
·放電過程應做好就記錄，可對比初放電記錄。
·放電情況順利，容量顯示達到滿容量時，應終止放電，以保護電池。
·放電容量超過電池標稱容量的情況，是因為電池出廠時，有一定的冗余容量。
·如放電中，由某些電池恢復有限，應在其達到終止電壓后從電池組中取出，其他電池繼續放電，以了解所有電池恢復情況。
·放電結束后應根據活化資料，放電資料，判斷電池恢復情況。對于恢復情況較好的電池，應進行下一步原環境使用模擬的準備；對于恢復情況落后的電池，可按照激活步驟再次激活。
·放電完畢后的電池應參考下一環節馬上充電。
第六部分原環境使用模擬·原環境模擬是非常重要的一個環節。某些電池，放電時顯示容量恢復，但其內阻還沒有完全調整到新電池的水平，這樣的電池，在原環境恒壓限流的使用方式下，會因為內阻過高造成端電壓上升過快，最終導致電池充電不足，放電容量降低。
·原環境使用模擬應盡量與電池的真實使用環境一致。
·通過原環境模擬顯示電池情況合格的電池可交付用戶使用。
·原環境模擬使用顯示電池容量與恢復容量差距很大的電池，應用普通充電機和放電儀按0.1C充放電，1-2個循環后，再次進行原環境使用模擬。合格后方可交付用戶使用。
通過本發明可以使報廢的鉛酸蓄電池重新具有良好的電性能指標，其容量恢復到原標稱容量的90％以上。
具體實施例方式
第一部分活化劑的配制實施例1用量筒量取1000ml的蒸餾水倒入一個塑料容器中，用天平稱取3g硫酸鈉和5g硫酸銨倒入容器的蒸餾水中，邊加入邊用玻璃棒攪拌，等溶液的溫度復原至25℃時，加入3g二氧化錳、2g酒石酸和2g活性碳，并不停攪拌均勻，直至完全溶解即可。
實施例2用量筒量取1000ml的蒸餾水倒入一個塑料容器中，用天平稱取2g硫酸鈉和3g硫酸銨倒入容器的蒸餾水中，邊加入邊用玻璃棒攪拌，等溶液的溫度復原至25℃時，加入2g二氧化錳、1g酒石酸和1g活性碳，并不停攪拌均勻，直至完全溶解即可。
實施例3用量筒量取1000ml的蒸餾水倒入一個塑料容器中，用天平稱取5g硫酸鈉和6g硫酸銨倒入容器的蒸餾水中，邊加入邊用玻璃棒攪拌，等溶液的溫度復原至25℃時，加入5g二氧化錳、5g酒石酸和5g活性碳，并不停攪拌均勻，直至完全溶解即可。
第二部分對鉛酸蓄電池的硫酸鹽化復原處理實施例4蓄電池經檢測后進行以0.15C初充電，初充電持續一小時；然后加入活化液進行活化，活化液加入量為每單體安時添加1.2ml實施例1的活化劑；0.15C電流下進行激活；在電池溫度降至30℃以下放電，選擇10小時率放電；原環境使用模擬。
其活化后容量為285AH，原標稱容量為300AH，恢復到原標稱容量的95％。
實施例5蓄電池經檢測后進行以0.3C初充電，初充電持續半小時；電池活源容量超過75％的電池，按照每單體安時0.6ml的比例添加實施例2的活化劑，進行活化；0.1C電流下進行激活；在電池溫度降至30℃以下放電，選擇10小時率放電；原環境使用模擬。
其活化后容量為276AH，原標稱容量為300AH，恢復到原標稱容量的92％。
實施例6蓄電池經檢測后進行以0.1C初充電，初充電持續一小時；電池破壞情況非常嚴重的，按照每單體安時3ml的比例添加實施例3的活化劑，進行活化；0.3C電流下進行激活；
在電池溫度降至30℃以下放電，選擇10小時率放電；原環境使用模擬。
其活化后容量為279AH，原標稱容量為300AH，恢復到原標稱容量的93％。
以上對本發明所提供的鉛酸蓄電池復原活性劑和鉛酸蓄電池硫酸鹽化復原方法進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式
及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
權利要求
1.一種鉛酸蓄電池復原活性劑，其特征在于由硫酸鈉、硫酸銨、二氧化錳、活性碳、酒石酸、蒸餾水組成。
2.根據權利要求1所述的鉛酸蓄電池復原活性劑，其特征在于每1000ml的蒸餾水中含有2～5g硫酸鈉、3～6g硫酸銨、2～5g二氧化錳、1～5g活性碳和1～5g酒石酸。
3.根據權利要求1所述的鉛酸蓄電池復原活性劑，其特征在于每1000ml的蒸餾水中含有3g硫酸鈉、5g硫酸銨、3g二氧化錳、2g活性碳和2g酒石酸。
4.一種鉛酸蓄電池硫酸鹽化復原方法，其特征在于，由以下步驟順序構成A.蓄電池經檢測后進行以0.1C-0.3C初充電，初充電持續半小時至一小時；B.然后加入活化液進行活化，活化液加入量為每單體安時添加0.4～4ml活化劑；C.在0.1-0.3C電流下進行激活；D.在電池溫度降至30℃以下放電；E.原環境使用模擬。
5.根據權利要求4所述的鉛酸蓄電池硫酸鹽化復原方法，其特征在于所述的活化液加入量為每單體安時添加1-1.5ml。
6.根據權利要求4所述的鉛酸蓄電池硫酸鹽化復原方法，其特征在于所述的活化液加入量為每單體安時添加0.4-0.8ml。
7.根據權利要求4所述的鉛酸蓄電池硫酸鹽化復原方法，其特征在于所述的活化液加入量為每單體安時添加2-4ml。
全文摘要
本發明公開了一種鉛酸蓄電池復原活性劑和鉛酸蓄電池硫酸鹽化復原方法。鉛酸蓄電池復原活性劑由硫酸鈉、硫酸銨、二氧化錳、活性炭、酒石酸、蒸餾水組成。鉛酸蓄電池硫酸鹽化復原方法由初充電、活化、激活、放電和使用模擬等步驟構成。本發明可以使報廢的鉛酸蓄電池重新具有良好的電性能指標，其容量恢復到原標稱容量的90％以上。
文檔編號H01M10/42GK101022181SQ20061000780
公開日2007年8月22日 申請日期2006年2月15日 優先權日2006年2月15日
發明者王一鋒, 陳建峰 申請人:王一鋒, 陳建峰