专利名称：2v大容量铅酸蓄电池负极不可逆硫化的反极修复法的制作方法
技术领域：
本发明属于铅酸蓄电池技术领域。
背景技术：
2V大容量铅酸蓄电池广泛应用予太阳能光伏发电、风力发电、通信电源、电力 交配电系统、铁路、船船通讯、UPS电源等领域中。在电池运行过程中，负极不可逆硫 酸盐化是重要失效模式之一。在正常条件下，铅酸蓄电池在放电时形成硫酸铅结晶，在 充电时能较为容易地还原为铅。如果电池的使用和维护不当，例如经常处于充电不足或 过放电，负极上就会逐渐生成一种粗大坚硬的硫酸铅重结晶晶体，这种硫酸铅结晶活性 低，溶解度小，使电池内电阻增大，充电接受能力降低，用传统的充电方法很难使其转 化为活性物质，从而减小了电池容量，甚至成为蓄电池寿命终止的原因。这种现场称为 负极不可逆硫酸盐化或负极硫化。目前较轻的负极不可逆硫酸盐化的去除方法主要有化学法(如添加修复液)和物 理方法(如电脉冲修复)。当电池容量下降60%以上的较严重硫化，已有的方法采用正负 极倒换，即正极作为负极，负极作为正极，进行反充电，修复过程中大电流通过极板， 导致电池电解液温升过高，加速正极极板的软化脱落、板栅合金的腐蚀，影响电池正极 的后期容量和寿命。通常反充电方法由于对正极极板损伤大，反充电法只能进行一次性 修复，如修复不成功，电池即报废。
发明内容
为了去除2V大容量铅酸蓄电池负极不可逆硫化，并且在电池修复过程中不对正 极造成损害，本发明提供一种负极不可逆硫化的反极修复法。本发明反极修复法基于以下工作原理铅酸蓄电池放电时，正极和负极均生成 硫酸铅，但是反应活性有明显差异。正极Pb02+3H++HS(V+2e-—PbSO4 (R)+2H20 (1)负极Pb+HS04— PbS04(0)+H++2e- (2)正极PbO2的还原产物硫酸铅PbSO4(R)具有非常高的反应活性，在电池充电过 程中易于转化为活性物质PbO2,这也是正极很少出现不可逆硫酸盐化的重要原因。负 极Pb的氧化产物硫酸铅PbSO4(O)反应活性低，难以转化为活性物质Pb。根据循环伏 安图，相对Hg/Hg2S04电极，在-0.96V附近，Pb向PbSO4(O)转变，大于1.4V时， 进而氧化为PbO2,其中可能伴随氧气析出；在1.2 0.8V范围，PbO2向PbSO4(R)转 变，-1.0 -2.0进而还原为Pb，其中低于-1.IV时开始有氢气析出。本发明通过反极修 复，将负极上的PbSO4 (O)氧化为PbO2,后转化为PbSO4(R),最后还原成Pb。负极PbSO4(O) PbO2 pbW) > Pb本发明按以下步骤进行操作(1)按电池厂商要求进行完全充电，或以2.4V恒压充电至电流5小时稳定不变。
(2)将蓄电池以0.1C放电率进行放电，终止电压为1.8V，并记录电池现有容量。(3)打开排气阀，露出排气口，从排气口处添加去离子水，将辅助电极放置于蓄 电池电解液中，将蓄电池充电仪正极与电池负极相连，充电仪负极与辅助电极相连，进 行充电从而将负极的硫酸铅PbSO4(O)转化为Pb02。辅助电极不能接触到电池的正极板 和负极板，以免引起短路。以电流0.1 0.25C进行充电，充电电量为1.5 2.0C。蓄电池原负极板PbS04(0)+2H20— Pb02+HS(V+3H++2e、2H20 —O2 +4H++4e"辅助电极H2+2e_—H2 个(4)将蓄电池充电仪正极与辅助电极相连，充电仪负极与电池负极相连，进行充 电从而将负极的PbO2转化为Pb。以电流0.1 0.25C进行充电，充电电量为1.2 1.5C。(5)而后，将充电仪正极改接到电池正极上继续进行充电。充电电流0.1C，直 至电池充满。以上操作过程中，控制电解液温度不超过45°C，当电池缺水时，及时补充去离 子水。辅助电极采用惰性电极，如光滑的钼金电极。由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比，具有下列优势和效果1、相比现有的添加修复剂的去除硫化方法，本发明仅添加去离子水，从而避免 弓丨入其它离子导致电池自放电增加。2、相比使用大电流去除硫化的修复方法，本发明是一种基于正极保护的负极除 硫化方法。负极去除硫化过程中，电池正极极板没有大电流通过，减轻了正极板栅的腐 蚀以及对正极后期容量和寿命的影响，从而有效保护了正极。修复后的负极板大颗粒 硫酸铅消失，正极板在修复前后变化甚微。修复后的容量可以恢复到额定容量的85 95%。
图1本发明的铅酸蓄电池负极反极修复示意图。图中1辅助电极、2铅酸蓄电池负极、3蓄电池电解液、4排气口、5铅酸蓄电 池正极、6铅酸蓄电池壳体、7铅酸蓄电池隔板、8蓄电池充电仪
具体实施例方式(5)对将要除硫化的2V大容量铅酸蓄电池进行完全充电。按电池厂商要求进行 完全充电，或以2.4V恒压充电至电流5小时稳定不变即认为充满。(6)将蓄电池以0.1C放电率进行放电，终止电压为1.8V，并记录电池现有容量。(7)图1是本发明负极反极修复实施例。通过4排气口，添加去离子水，当3 蓄电池电解液液面距离4排气口 1.0 1.5厘米即可停止添加。将1辅助电极放置于3蓄 电池电解液中。辅助电极不能接触到电池的正极极板和负极极板，以免引起短路。蓄电 池充电仪8正极与2铅酸蓄电池负极相连，充电仪8的负极与1辅助电极相连，进行充电 从而将负极的硫酸铅PbSO4 (O)转化为Pb02。充电电流0.1 0.25C，充电电量为1.5 2.0C。控制电解液温度不超过45°C，温度过高时，降低充电电流。(8)将8蓄电池充电仪正极与1辅助电极相连，充电仪负极与2铅酸电池负极相 连，进行充电从而将负极的PbO2转化为Pb，充电电流0.1 0.25C，充电电量为1..2 1.5C。(9)而后，取出1辅助电极，将8蓄电池充电仪正极改接到5铅酸蓄电池正极 上，充电仪负极仍旧接2铅酸蓄电池负极，进行正常充电，充电电流0.1C，直至电池充 满。修复过程完成。以上实施过程中，均需控制电解液温度不超过45°C，当电池缺水时，及时补充 去离子水，极板大量析出气体时，调整电流。
权利要求
1.2V大容量铅酸蓄电池负极不可逆硫化的反极修复法，其特征是包括如下步骤 通过4排气口，添加去离子水，将辅助电极⑴放置于蓄电池(3)电解液中，蓄电池⑶ 充电仪正极与铅酸蓄电池(2)负极相连，充电仪的负极与辅助电极(1)相连，进行充电从 而将负极的大颗粒活性低的硫酸铅转化为二氧化铅。
2.根据权利要求1所述2V大容量铅酸蓄电池负极不可逆硫化的反极修复法，其特征 是包括如下步骤(1)对将要除硫化的2V大容量铅酸蓄电池进行完全充电，以2.4V恒压充电至电流5 小时；(2)将上述蓄电池以0.1C放电率进行放电，终止电压为1.8V，并记录电池现有容量；(3)通过排气口(4)，添加去离子水，当蓄电池(3)电解液液面距离排气口(4)1.0 1.5厘米停止添加，将辅助电极1放置于蓄电池3电解液中，蓄电池充电仪正极与铅酸蓄 电池2负极相连，充电仪的负极与1辅助电极相连，充电电流0.1 0.25C，充电电量为 1.5 2.0C，控制电解液温度不超过45°C，温度过高时，降低充电电流；(4)将8蓄电池充电仪正极与1辅助电极相连，充电仪负极与2铅酸电池负极相连， 进行充电从而将负极的PbO2转化为Pb，充电电流0.1 0.25C，充电电量为1..2 1.5C， 而后，取出1辅助电极，将8蓄电池充电仪正极改接到5铅酸蓄电池正极上，充电仪负极 仍旧接2铅酸蓄电池负极，进行正常充电，充电电流0.1C，直至电池充满。
全文摘要
2V大容量铅酸蓄电池负极不可逆硫化是电池失效的重要原因之一。大颗粒硫酸铅活性低，充电时难以还原为铅。反极修复法将负极活性低的硫酸铅转化为二氧化铅，进而再还原为铅，从而达到去除硫化的目的。通过4排气口，添加去离子水，将1辅助电极放置于3电解液中，8蓄电池充电仪正极与2铅酸蓄电池负极相连，充电仪的负极与1辅助电极相连，进行反极修复去除负极活性低的硫酸铅。
文档编号H01M10/42GK102013530SQ20101053371
公开日2011年4月13日 申请日期2010年11月5日 优先权日2010年11月5日
发明者吴为康, 李资荣, 王淑莉, 裴锋 申请人:江西省电力科学研究院