电池再生装置的制作方法

本实用新型有关于一种电池再生装置，特别有关于一种通过对电池进行变频充放电的电池再生装置。

背景技术：

铅酸电池的使用寿命，常受限于其中电极所覆盖的硫酸铅。铅酸电池内氧化还原反应(reduction-oxidation reaction)，须直接与电极的铅或氧化铅进行反应。然而，多次充放电后，电极覆盖的硫酸铅会逐渐增多。当电极覆盖的硫酸铅越多以及其结晶结构逐渐增大时，会阻碍电极与硫酸液间的氧化还原反应，充放电效率会严重下降。参照图1，其显示的硫酸铅的结晶结构介于2～5μm，此时之铅酸电池若未做定期的完整充放电，就会出现图1下方所示的结晶结构大于10μm的状况。然而，所述定期的完整充放电，通常因长期置于车内(仅使用部分之蓄电量)、或其他原因，而未能彻底执行。当发现铅酸电池蓄电能力不足时，如何清除硫酸铅遂成为难题。

传统清除硫酸铅方式，又称为铅酸电池再生技术(battery recovery technology)，为移除铅酸电池(待再生电池)内的旧硫酸液，并加入新的硫酸液。此方式虽可恢复氧化还原反应所需的硫酸液比重，却不能减少电极上覆盖的硫酸铅。所以，对于加入新的硫酸液，这一方法仍未能解决硫酸铅覆盖电极的困扰，替换新的硫酸液后，铅酸电池仅能维持数个月的储电寿命。

另一传统铅酸电池再生方式，是通过一充电机对铅酸电池进行大电流强制充电。所述大电流强制充电，虽可消除覆盖电极之一部分硫酸铅，但因充电高温造成电极氧化等缺点，使得铅酸电池受到非常大的损伤，且电池再生效果有限。

又一传统铅酸电池再生方式，是通过使用药剂，将覆盖电极的硫酸铅溶解倒掉后，再补充新的硫酸液。此方法虽解决硫酸铅之困扰，再生过程中反而造成电极变薄。此外，替换硫酸液后，铅酸电池仅维持数个月的储电寿命，实不符合市场成本需求。

有鉴于此，如何能提供一大幅降低电池结构破坏风险且高效率之电池再生装置，实为市场上及技术上需克服的一大难题，十分重要。

技术实现要素：

为达到上述及其他目的，本实用新型提供一种电池再生装置。

就其中一个观点，本实用新型提供一种电池再生装置，其包含一频率产生器以及充放电器。频率产生器，用以依序产生多个变频控制讯号，变频控制讯号的频率分别属于多个频率范围。充放电器，用以电性连接于电池的电极，充放电器根据变频控制讯号的频率，对电池进行充放电。

一实施例中，各频率范围其中包含一主频率，此主频率位于对应频率范围。各频率范围对应的主频率之间，具有一倍数关系。

一实施例中，各变频控制讯号，为对应频率范围内的线性扫频讯号。

一实施例中，电池为一铅酸电池，其包含：一第一电极、一第二电极、以及电性耦接于第一、二电极间的硫酸液。于充放电前，硫酸液具有一还原前比重，还原前比重低于一初始比重。

一实施例中，当电池的硫酸液面过低时，加入硫酸液中的补充液为纯水。

一实施例中，硫酸液的初始比重为1.3。一实施例中，硫酸液于充放电后的比重，相当于初始比重。

一实施例中，其中在充放电后，覆盖于电极的硫酸铅，具有小于5μm之结晶结构。

附图说明

图1为铅酸电池未完整充放电所形成的硫酸铅结晶结构示意图。

图2为本实用新型一实施例中的电池再生装置示意图。

图3为本实用新型一实施例中的多个频率范围以及其对应的主频率示意图。

图4为本实用新型一实施例的变频控制讯号的频率切换方式示意图。

图5为本实用新型一实施例中的电池再生装置方块示意图。

具体实施方式

有关本实用新型之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式之较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。本实用新型中的图式均属示意，主要意在表示各装置以及各组件之间之功能作用关系，至于形状与尺寸则并未依照比例绘制。需要说明的是，在附图中，结构相似的单元是以相同标号表示。此外，在不冲突的情况下，本发明中各实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图2为本实用新型一实施例中的电池再生装置示意图，参照图2，显示本发明所提供一种电池再生装置100，可高效率且安全地还原电池Bat。电池再生装置100包含一频率产生器10以及充放电器20。频率产生器10，用以依序产生多个变频控制讯号Sv，变频控制讯号Sv的频率分别属于多个频率范围(例如，图3所示之频率范围R1、R2)。充放电器20，用以电性连接于电池的电极E1、E2，充放电器20根据变频控制讯号Sv之频率，对电池Bat进行充放电。

根据本发明，电池Bat在充放电时，会产生电极E1、E2间的相对运动。例如，充电时，电极E1、E2间相靠近；放电时，电极E1、E2间相远离。加上充放电之频率控制，可使电极E1、E2出现振动。本发明通过这种振动，可使电极E1、E2上覆盖的硫酸铅，加速与硫酸液的氧化还原反应，也可使部分的结晶结构振离开电极E1、E2，直接与硫酸液产生还原反应，提升硫酸液的比重。此外，因电极E1、E2与其上覆盖的硫酸铅，皆有其谐振频率(Resonant frequency)。根据结构的动态特性，同一谐振频率下结构的振动模态(Vibration mode)为固定，即同一谐振频率下结构易破坏点是相同的；但不同谐振频率下结构易破坏点是不同的。因此，根据不同的频率范围的变频控制讯号，对电池进行充放电，既可避免因单一谐振频率之振动，造成对电池的局部结构破坏。多个频率范围中谐振频率之振动，分别具有不同位置的最大振幅点，可避免振动能量过度集中于部分局部结构，不会造成不必要的结构损坏。此外，同一谐振频率下覆盖的硫酸铅的结晶结构所能降低的尺寸相似；例如频率较低时，可针对小尺寸的硫酸铅结晶结构，而频率较高时，可针对更小尺寸硫酸铅的结晶结构。因此，长时间在同一谐振频率下振动，会重复对同一位置的结构强度造成伤害，且所能降低硫酸铅的结晶结构也受限于特定尺寸范围。因此，本发明特别提出；多个频率范围中不同谐振频率之充放电，又具有降低不同尺寸之硫酸铅结晶结构的效果。如此一来，本发明具有大幅降低电池结构破坏风险且高效率的电池再生效果。

电池生产出厂时，虽根据同一设计与制程，仍会有些微差异，故其谐振频率会有差异。前述的充放电频率若仅根据单一谐振频率，可能因电池结构特性的差异而具有稍微不同的谐振频率，从而导致电池再生效果不佳。因此本发明提出通过在各频率范围内以变频充放电的方式，可包含频率范围内中各可能的谐振频率，以确实达到还原效果。

图3为本实用新型一实施例中的多个频率范围以及其对应的主频率示意图，又参照图3，显示一实施例中，各频率范围R1、R2中包各含一主频率，所述主频率位于对应的频率范围内，可对应于各对应频率范围内的谐振频率。或者，从另一角度上看，各频率范围R1、R2可视为以谐振频率为主频率，并以谐振频率的容许误差为所述主频率对应的频率范围。因此，各频率范围彼此独立，例如图3中频率范围R1、R2，在频域上彼此间不重迭。

一实施例中，各频率范围的主频率间，具有一倍数关系。例如，频率范围R1的主频率为7.8kHz，而频率范围R2的主频率为15.6kHz，即频率范围R2的主频率为7.8kHz的两倍。

前述的频率范围，其数量不限于图式中两组。若有需要，例如针对更小尺寸的结晶结构，也可设定更多个频率范围，以达到另一较佳的电池再生结果。例如，四个频率范围，以达到另一还原效果。而其对应的主频率分别为7.8kHz、15.6kHz、23.4kHz、以及31.2kHz。

一实施例中，可根据不同的频率范围，交替对电池进行充放电。例如，先从较低频率范围的变频方式，再替换为较高频率范围的变频方式，使覆盖电极最外层的硫酸铅开始，逐次降低其结晶结构之尺寸(例如，从块状硫酸铅结晶、转换为片状硫酸铅结晶、再转换为粉状硫酸铅结晶)。之后，又一次从较低频率范围的变频方式，再替换为较高频率范围的变频方式，使较内侧(较靠近电极)的硫酸铅逐次降低其结晶结构的尺寸。如此重复交替，以清除电极上之硫酸铅。

一实施例中，变频控制讯号Sv，可为一线性扫频讯号，其频率随时间变化，且在对应频率范围内随时间而线性改变频率。例如，随时间而增加其频率、或者随时间而降低其频率。或者如图4，其中变频控制讯号1，随时间而先降低其频率、后增加其频率；或者如变频控制讯号2随时间而先增加其频率、后降低其频率。本发明的变频控制讯号Sv也可不受限于线性扫频讯号，例如变频控制讯号Sv可于对应频率范围内数个固定频率间切换。使用者可依据需要，而决定变频方式。

参照图2，电池Bat为一铅酸电池，其包含：一第一电极E1、一第二电极E2(电极主成分为铅与氧化铅)、以及电性耦接于第一、二电极E1、E2间的硫酸液。如图所示，硫酸铅包覆于电极E1、E2上，影响电池Bat的蓄电效能。在还原充放电前，硫酸液具有一还原前比重，多次充放电造成硫酸铅包覆于电极E1、E2上，故还原前比重低于一初始比重。一实施例中，硫酸液之初始比重为1.3。

虽图2中电池以铅酸电池为例，使用者仍可依据本实用新型，而还原其他种类电池。其可还原之电池条件为：可通过多个频率范围对应的变频讯号，降低电池的电极与蓄电体之间因反应而产生的累积物，且此累积物为阻碍蓄电效能的关键之一。凡属于此类电池，皆可应用本实用新型之电池再生技术，达到非破坏性提升电池效能之目的。

对于待还原的铅酸电池，电池的硫酸有时出现液面过低的问题，而液面过低会影响蓄电效能。根据本发明，当电池的硫酸液面过低时，加入硫酸液的补充液为纯水，非如一些现有技术中以新的硫酸液替换旧的硫酸液。如此，本实用新型的操作过程中，不会产生新的污染。纯水加入硫酸液后，只须通过变频方式，就可将硫酸液的比重恢复到初始比重；即硫酸液在还原充放电后的比重，相当于初始比重。如此，可知本实用新型为一稳定且环保的技术。

一实施例中，其中在充放电后，覆盖于电极E1、E2的硫酸铅，具有小于5μm的结晶结构。小于5μm结晶结构的硫酸铅，易与硫酸液产生还原反应，产生逐渐减少覆盖于电极E1、E2之硫酸铅的效果。

本实用新型所提供之电池再生装置，其所提供之还原时间很短，例如一般常用电瓶，一天之内就可还原完成。

一实施例中，充放电器20可包含一功率放大器与一放电器，分别用于电池Bat的充电与放电。参照图5显示一电池再生装置200的实施例，其中除频率产生器10与充放电器20外，电池再生装置200也包含一微处理器与一电源供应器。电源供应器连接功率放大器，微处理器控制频率产生器10以产生充电所需的变频频率，以控制对电池Bat的变频充电。微处理器又控制频率产生器10以产生放电所需的变频频率，以控制对电池Bat的变频放电。功率放大器与放电器，皆电性连接于电池电极E1、E2，对电池Bat进行充放电。

以上已针对数个较佳实施例来说明本实用新型，唯以上所述者，仅系为使熟悉本技术者易于了解本实用新型的内容而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实例所作的任何细微修改，等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。