芻議鉛酸蓄電池動(dòng)態(tài)除硫養(yǎng)護(hù)技術(shù)

云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司怒江供電局 馬翰超 陳玉文 熊云慷

近年來(lái)，隨著我國(guó)科學(xué)信息技術(shù)快速發(fā)展，電池的制造工藝、制造技術(shù)也取得了一系列的成就。鉛酸蓄電池不管是技術(shù)，還是制造工業(yè)都已經(jīng)達(dá)到了現(xiàn)有物理、化學(xué)、材料科學(xué)領(lǐng)域的較高水平。當(dāng)前，為了全面提高鉛酸蓄電池的維護(hù)水平，確保鉛酸蓄電池可靠經(jīng)濟(jì)運(yùn)作，需要改變傳統(tǒng)的維護(hù)理念，使用先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行跟蹤維護(hù)。因此，文本主要針對(duì)鉛酸蓄電池動(dòng)態(tài)除硫養(yǎng)護(hù)技術(shù)進(jìn)行探究，具有至關(guān)重要的現(xiàn)實(shí)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(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作，他會(huì)在基板上生成一種白色堅(jiān)硬的物質(zhì)，這種堅(jiān)硬的物質(zhì)稱(chēng)之為硫酸鉛結(jié)晶。電池組在進(jìn)行充電時(shí)，這種化學(xué)物質(zhì)非常難以轉(zhuǎn)化，長(zhǎng)時(shí)間的堆積在極板附近稱(chēng)之為硫化，由于硫酸鉛此種化學(xué)物質(zhì)，它的導(dǎo)電性能不高、內(nèi)阻較大，溶解速度較為緩慢，在進(jìn)行充電恢復(fù)時(shí)較為困難，會(huì)縮短鉛酸蓄電池的使用壽命，降低電池容量。一般來(lái)說(shuō)，正常的鉛酸蓄電池在放電時(shí)會(huì)形成硫酸鉛結(jié)晶，在充電時(shí)會(huì)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)還原為鉛物質(zhì)，如果在電池使用時(shí)保護(hù)不當(dāng)，或者是經(jīng)常的充電不足放電，會(huì)在電池的負(fù)極形成堅(jiān)硬的硫酸鉛，也會(huì)在電池的負(fù)極生成大量的氣體，導(dǎo)致電池充電接收能力較差。長(zhǎng)此以往，會(huì)導(dǎo)致鉛酸蓄電池失效，可能會(huì)出現(xiàn)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(dòng)態(tài)除硫背景

鉛酸蓄電池如果發(fā)生硫化會(huì)增加電池內(nèi)阻，降低電池容量，進(jìn)而發(fā)生嚴(yán)重的電極失效，導(dǎo)致電池充不上電，輕微的電池硫化可以采用簡(jiǎn)單的方式進(jìn)行修復(fù)，常見(jiàn)的有水療法、電流充電修復(fù)法、以及利用脈沖諧波諧振的方式進(jìn)行電池的修復(fù)。鉛酸蓄電池組容量一直以來(lái)都是技術(shù)人員最青睞的話(huà)題，按照現(xiàn)有的技術(shù)規(guī)范，蓄電池組容量需要每年進(jìn)行核定，如果在進(jìn)行核定操作時(shí)發(fā)現(xiàn)，每次容量達(dá)標(biāo)則能夠在下一個(gè)年度周期內(nèi)進(jìn)行時(shí)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(zhǎng)期處在浮充狀態(tài)下，會(huì)導(dǎo)致電池持續(xù)硫化降低，出現(xiàn)鉛酸蓄電池組管理空白區(qū)，無(wú)法對(duì)蓄電池的工作狀況進(jìn)行掌握，成為管理盲區(qū)，會(huì)引發(fā)不必要的安全事故。

電池組在使用時(shí)，按照化學(xué)原理鉛酸蓄電池充放電過(guò)程，它是一個(gè)可逆的電化學(xué)反應(yīng),在放電過(guò)程生成的硫酸鉛在充電時(shí)也會(huì)被完全氧化，生成為正極的二氧化鉛和負(fù)極的鉛。這樣用來(lái)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(huì)在蓄電池的正負(fù)極極板上進(jìn)行附著，嚴(yán)重地削弱化學(xué)反應(yīng)的活性和速率，導(dǎo)致電池的荷電能力下降，這個(gè)硫化過(guò)程是不可逆的。為了有效地掌握蓄電池組的荷電能力，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)可以使用電壓巡檢裝置以及內(nèi)阻檢測(cè)儀，通過(guò)實(shí)施監(jiān)管電池體內(nèi)的電壓以及內(nèi)阻參數(shù)，有效地獲得獲得相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)[1]。

也不是說(shuō)通過(guò)測(cè)試單體蓄電池內(nèi)阻能夠一定的了解蓄電池的荷電能力優(yōu)于鉛酸蓄電池，它的內(nèi)阻結(jié)構(gòu)是結(jié)構(gòu)化的。通常情況下主要包括歐姆內(nèi)阻、硫化內(nèi)阻以及極化內(nèi)阻。對(duì)于極化內(nèi)阻來(lái)說(shuō)，它的參數(shù)很小、甚至可以不計(jì)，在進(jìn)行內(nèi)阻測(cè)試時(shí)，主要是檢測(cè)歐姆內(nèi)阻以及硫化內(nèi)阻才能有效地了解蓄電池的硫化程度。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)探究，發(fā)現(xiàn)電壓巡檢以及內(nèi)阻測(cè)試都有一個(gè)共同的特征，需要將電壓和內(nèi)阻的狀態(tài)假定為短期靜態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，鉛酸蓄電池在放電時(shí)不僅會(huì)形成硫酸鉛結(jié)晶，也能夠減少蓄電池的硫化內(nèi)阻，結(jié)合實(shí)施檢測(cè)的方式對(duì)單體電池性能進(jìn)行控制。通過(guò)加載尖峰脈沖的方式減少硫化內(nèi)阻，進(jìn)而不斷提高單體電池的荷載能力[2]。

3 常見(jiàn)的鉛酸蓄電池動(dòng)態(tài)除硫養(yǎng)護(hù)技術(shù)

現(xiàn)階段常見(jiàn)的電池除硫技術(shù)主要有以下三種：

水療法。如果說(shuō)鉛酸蓄電池硫化并不嚴(yán)重，可以將液體溫度控制在30攝氏度至40攝氏度之間進(jìn)行充電。

大電流充電恢復(fù)方式。如果電池硫化是由于硫酸鹽化產(chǎn)生的，這時(shí)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(yuǎn)離零電荷點(diǎn)，使活性物質(zhì)從電極表面進(jìn)行脫落，能夠確保電池充放電順利進(jìn)行。使用此種方式，在高電流密度下，極化和歐姆壓降會(huì)有所增加，轉(zhuǎn)化為熱量，導(dǎo)致電池內(nèi)部溫度過(guò)高，產(chǎn)生大量氣體，在氣體的沖刷下，導(dǎo)致活性物質(zhì)脫落。

脈沖諧波諧振修復(fù)方法。根據(jù)現(xiàn)有的原子物理學(xué)以及固體物理學(xué)的相關(guān)理論，硫離子的能級(jí)狀態(tài)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(fā)生擊穿，這時(shí)絕緣層會(huì)發(fā)生破壞，硫酸鉛會(huì)呈現(xiàn)出導(dǎo)電狀態(tài)，這時(shí)需要對(duì)高電阻率的絕緣施加瞬間的高電壓，會(huì)擊穿硫酸鉛的結(jié)晶。如果脈沖寬度足夠短，可也在確保擊穿粗大硫酸鉛結(jié)晶的前提下，同時(shí)抑制氣體的形成，能夠及時(shí)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(jìn)行在線(xiàn)修復(fù)，可以將產(chǎn)生脈沖源的保護(hù)器連接在電池的正負(fù)極柱上，這時(shí)會(huì)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(xiàn)式的方式快速的產(chǎn)生脈沖，此種脈沖電流相對(duì)較大，產(chǎn)生脈沖的頻率過(guò)高，脈沖占空比較大，還具有自動(dòng)化的控制功能，此種修復(fù)儀主要是用來(lái)修復(fù)已經(jīng)硫化的鉛酸蓄電池，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)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(jìn)行程序的編寫(xiě)，如環(huán)境電池、荷電充放電、電壓等，以延長(zhǎng)電池的使用壽命為主，全面提高電池的修復(fù)能力，減少電池硫化的發(fā)生[4]。

總體來(lái)說(shuō)，在某業(yè)主鉛酸蓄電池中，如果各單體電池電壓參數(shù)不斷地接近單體電池電壓參數(shù)的平均值，呈現(xiàn)出收斂的態(tài)勢(shì)，則就表明該鉛酸蓄電池內(nèi)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(zhuǎn)變，這也是單體電池荷電能力的具體體現(xiàn)。通過(guò)大量的實(shí)踐研究，結(jié)合在線(xiàn)檢測(cè)、按需除硫等多種方式建立一體化的平臺(tái)管控模式，能幫助技術(shù)人員了解每個(gè)蓄電池組中的電壓內(nèi)阻的變化趨勢(shì)，全面延長(zhǎng)電池的使用期限，進(jìn)而保證各個(gè)電池能夠穩(wěn)定運(yùn)作，減少不必要故障的發(fā)生，及時(shí)地維護(hù)每只單體電池，全面提高人員的管理水平[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在鉛酸蓄電池動(dòng)態(tài)主流養(yǎng)護(hù)技術(shù)探究過(guò)程中，要以電池組性能可視化為主，方便管理人員隨時(shí)地掌握蓄電池使用性能。站在安全角度，要降低非計(jì)劃的停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)，保護(hù)資產(chǎn)，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(shù)量，在源頭上加大環(huán)境治理。全面提高自適應(yīng)均衡組內(nèi)單體蓄電池電壓，迅速的恢復(fù)整組蓄電池的性能，取得更為顯著的社會(huì)效益。