電池又稱化學電源,是能為用電器提供直流電源的裝置,化學電源是通過氧化還原的電化學反應,將化學能轉化為電能.一次電池是一次性應用的電池,二次電池是可多次反復使用的電池,因此這里的二次實際上是多次的意思.二次電池又稱為可充電電池或蓄電池。

相對于零電平或某一基準電平幅值為正的脈沖叫正極性脈沖,簡稱正脈沖,反之,則為負脈沖.正負脈沖按一定占空比出現(xiàn)的稱組合脈沖.二十世紀以來,隨著人們對負脈沖的認識的不斷提高,負脈沖的應用范圍不斷擴大,在許多領域都得到了廣泛的應用,如:能源、醫(yī)療、勘探、等。下面以鉛酸蓄電池和鋰離子電池為例，介紹一下組合脈沖修復機和組合脈沖充電器對蓄電池的維護與修復原理:

基礎部分

一、 鉛酸蓄電池

鉛酸蓄電池是蓄電池的一種.以其低廉的價格, 良好的高倍率放電性能,應用非常廣泛,如汽車、摩托車、火車、輪船、通信以及UPS等均需運用.鉛酸蓄電池主要由正極板、負極板、電解液、容器、極柱、隔膜、可導電的物質等組成。(一) 正極板(正極活性物質)

正極板活性物質的主要成分是二氧化鉛.具有較強的氧化性,放電時,與硫酸發(fā)生反應生成硫酸鉛,并吸收電子,二氧化鉛有兩種類型晶格,一種是α—Pb02 另一種是β—Pb02.這兩種二氧化鉛活性物質差別很大,它們在正極板所起的作用也不相同.ß—Pb02 給出的容量是α—PbO2 的1.5~~~3倍.而α—Pb02具有較好的機械強度,它的存在,正極板活性物質不宜軟化脫落,只有α—Pb02 和βα—PbO2 的比例達到0.8時,鉛蓄電池會表現(xiàn)出良好的性能 .

正極活性物質在放電狀態(tài)下,與電解質硫酸發(fā)生反應生成硫酸鉛與水.其反應式如下:Pb02+3H++HSO4+2e==PbSO4+2H2O 充電時,在外線路的作用下轉化為ρbO2與H2SO4放電時,二氧化鉛的ρb4+接受了負極送來的電子形成ρb+2與溶液中的硫酸根離子結合生成ρbSO4 .當硫酸鉛達到一定量時,變成沉淀物附著在極板上.充電時硫酸鉛中的鉛離子 的電子被外線路帶走轉化為 二氧化鉛.將水中 氫離子留在溶液中.氧離子與鉛離子結合生成二氧化鉛進入晶格,形成正極活性物質.

(二)負極板(負極活性物質)

在鉛酸蓄電池里,為了供負極活性物質充分與電解液發(fā)生反應,故將鉛制成多孔海棉狀,又稱為海綿鉛,在放電時,鉛給出外線路電子形成 Pb+2 與溶液的硫酸根 結合生成硫酸鉛,充電時,部分PbSO4首先溶解成Pb2+與SO4.Pb+2接受電子還原成鉛進入負極活性物質晶格。

( 三)電解液

硫酸是鉛酸蓄電池電解液中的重要原材料之一,市場上濃硫酸一般分為兩種:一種是工業(yè)用濃硫酸,純度較低,不適用于鉛酸蓄電池;另一種為純度較高的分析純,較適合于鉛酸蓄電池,硫酸的分子量為98,濃硫酸中硫酸含量為98%是無色透明油狀液體,具有很強的吸水性和腐蝕性,與水結合后,可放出大量的熱.所以在電解液配制過程中,一定要注意防護,以免出現(xiàn)危險,配制時,千萬不要把水加入濃硫酸中,而是將濃硫酸緩慢加入水中。鉛酸蓄電池電解液配制過程中,對水的要求較高,水中含雜質的多少,直接影響電池的質量.鉛蓄電池用水外觀是無色透明的,殘渣含量應小于0.01%.一般檢驗水的標準用電阻率(Ωcm)或電導率來表示,比較簡單的方法是:采用電阻率測量法:用數(shù)字式萬用表將檔位撥至20MΩ處,將萬用表兩只表筆相距1厘米,測出水的電阻阻值在5——10MΩ即可。

(四) 隔板

隔板也是鉛蓄電池主要組成部分之一,其質量對電池影響很大,隔板的主要功能是防止電池正負極板短路,蓄電池中,對隔板的要求是:采用多孔質隔板,允許電解液自由擴散和離子遷移,要有比較小的電阻,隔板孔徑要小.空隙總面積要大,要防止脫落的活性物質 到達對方的極板. 因此, 隔板的孔徑要小, 孔數(shù)要多。

二、電池修復過程中常用的名詞:

1.不可逆的硫酸鹽化

不可逆的硫酸鹽化,簡稱硫酸鹽化.鉛酸蓄電池在放電時,正負極板都產(chǎn)生一種化合 即硫酸鉛,硫酸鉛是一種難溶于水,不導電的物質,在正常情況下,蓄電池在放電后形成的硫酸鉛結晶比較小,充電時,在電的作用下,比較容易地溶解并還原成鉛.如果使用不當,常常充電不足、失水、過放電等.硫酸鉛就會形成粗大堅硬的結晶體,這時就很難用一般的方法將其還原成鉛,所以被稱之為不可逆的硫酸鹽化,由于硫酸鹽化,一方面,它可以阻擋硫酸與其他活性物質接觸并發(fā)生反應:另一方面,使活性物質數(shù)量減少,它可引起蓄電池容易下降,嚴重時會造成蓄電池壽命終止.

2.活性物質的脫落

在我們修復廢舊電池時,有些電池加水修復后,從注水孔內流出一些紅褐色液體.即為脫落的活性物質,活性物質脫落原因有以下幾種解釋:1、電池受外力的影響,如振動,摔打等.2、α—PbO2.βPbO2變體模型.αPbO2是活性物質骨架,當電池在充放電時,一部分α—PbO2轉化為β—PbO2從而導致軟化脫落.3、隨著循環(huán)進行,活性物質由無定性態(tài)逐漸晶形化,即結晶度增加,水化聚合物鏈數(shù)目減少,凝膠壓電阻增加,晶粒間電接觸惡化,該活性物質脫落.4、還有人們認為,隨著充電和放電的不斷進行,活性物質形成若干密集的團塊,當團塊間缺乏足夠的連接時,活性物質就會脫落,電池失效.

3.電池的電壓

電池正負兩極的電勢差稱蓄電池的電壓,一般用萬用表來測量.在電池修復過程中,其電壓有三種表現(xiàn)形式:第一種叫空載電壓,又稱為開路電壓,就是電池即不充電又無負載的情況下測量到的電池電壓:第二種叫負載電壓,就是電池放電過程中某個時段所測量的電池電壓.第三種叫在線電壓,就是電池在充電過程中某一時刻所測量的電壓,了解三種電壓測量方法,對判斷電池是否斷路或短路;電池內阻計算具有重要的意義.

4.蓄電池的容量

蓄電池的容量是衡量蓄電池性能的一項重要指標.一般用安時來表示.放電時間(小時)與放電電流(安培)的總稱,即容量=放電時間×放電電流.電池的實際容量,取決于電池中活性物質的多少和活性物質的利用率.活性物質是量越多,活性物質利用率就越高,電池的容量也就越大.反之容量越小,影響電池容量的因素很多,常見的有以下幾種: