[發明專利]2V大容量鉛酸蓄電池負極不可逆硫化的反極修復法

有效

• 申請號: 201010533712.1
• 申請日: 2010-11-05
• 公開（公告）號: CN102013530A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 裴鋒;李資榮;王淑莉;吳為康
• 申請（專利權）人: 江西省電力科學研究院
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42
• 代理公司: 江西省專利事務所 36100
• 代理人: 李衛東

技術領域

本發明屬于鉛酸蓄電池技術領域。

背景技術

2V大容量鉛酸蓄電池廣泛應用予太陽能光伏發電、風力發電、通信電源、電力交配電系統、鐵路、船船通訊、UPS電源等領域中。在電池運行過程中，負極不可逆硫酸鹽化是重要失效模式之一。在正常條件下，鉛酸蓄電池在放電時形成硫酸鉛結晶，在充電時能較為容易地還原為鉛。如果電池的使用和維護不當，例如經常處于充電不足或過放電，負極上就會逐漸生成一種粗大堅硬的硫酸鉛重結晶晶體，這種硫酸鉛結晶活性低，溶解度小，使電池內電阻增大，充電接受能力降低，用傳統的充電方法很難使其轉化為活性物質，從而減小了電池容量，甚至成為蓄電池壽命終止的原因。這種現場稱為負極不可逆硫酸鹽化或負極硫化。

目前較輕的負極不可逆硫酸鹽化的去除方法主要有化學法(如添加修復液)和物理方法(如電脈沖修復)。當電池容量下降60％以上的較嚴重硫化，已有的方法采用正負極倒換，即正極作為負極，負極作為正極，進行反充電，修復過程中大電流通過極板，導致電池電解液溫升過高，加速正極極板的軟化脫落、板柵合金的腐蝕，影響電池正極的后期容量和壽命。通常反充電方法由于對正極極板損傷大，反充電法只能進行一次性修復，如修復不成功，電池即報廢。

發明內容

為了去除2V大容量鉛酸蓄電池負極不可逆硫化，并且在電池修復過程中不對正極造成損害，本發明提供一種負極不可逆硫化的反極修復法。

本發明反極修復法基于以下工作原理：鉛酸蓄電池放電時，正極和負極均生成硫酸鉛，但是反應活性有明顯差異。

正極：PbO₂+3H⁺+HSO₄^-+2e^-→PbSO₄(R)+2H₂O??(1)

負極：Pb+HSO₄^-→PbSO₄(O)+H⁺+2e^-??????????(2)

正極PbO₂的還原產物硫酸鉛PbSO₄(R)具有非常高的反應活性，在電池充電過程中易于轉化為活性物質PbO₂，這也是正極很少出現不可逆硫酸鹽化的重要原因。負極Pb的氧化產物硫酸鉛PbSO₄(O)反應活性低，難以轉化為活性物質Pb。根據循環伏安圖，相對Hg/Hg₂SO₄電極，在-0.96V附近，Pb向PbSO₄(O)轉變，大于1.4V時，進而氧化為PbO₂，其中可能伴隨氧氣析出；在1.2～0.8V范圍，PbO₂向PbSO₄(R)轉變，-1.0～-2.0進而還原為Pb，其中低于-1.1V時開始有氫氣析出。本發明通過反極修復，將負極上的PbSO₄(O)氧化為PbO₂，后轉化為PbSO₄(R)，最后還原成Pb。

負極：

本發明按以下步驟進行操作：

(1)按電池廠商要求進行完全充電，或以2.4V恒壓充電至電流5小時穩定不變。

(2)將蓄電池以0.1C放電率進行放電，終止電壓為1.8V，并記錄電池現有容量。

(3)打開排氣閥，露出排氣口，從排氣口處添加去離子水，將輔助電極放置于蓄電池電解液中，將蓄電池充電儀正極與電池負極相連，充電儀負極與輔助電極相連，進行充電從而將負極的硫酸鉛PbSO₄(O)轉化為PbO₂。輔助電極不能接觸到電池的正極板和負極板，以免引起短路。以電流0.1～0.25C進行充電，充電電量為1.5～2.0C。

蓄電池原負極板：PbSO₄(O)+2H₂O→PbO₂+HSO₄^-+3H⁺+2e^-，

????????????????2H₂O→O₂↑+4H⁺+4e^-

輔助電極：H₂+2e^-→H₂↑