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铅酸蓄电池维护维修一般操作流程

时间:2023-11-05 百科知识 版权反馈
【摘要】:以12V电池为例,用0.05C的电流充,开始端电压高于甚至大大高于15V,随充电时间增长逐渐降低靠近15V,电池微热。以标称12V电池的反弹电压为例,反弹电压在12.2V左右,同时容量有一半左右的,一般存在单格落后。反弹电压低于12V但接近12V、同时容量比较低的,一般6格均衡,并且可能有严重的硫化现象。电动自行车控制器欠压保护值变低,电机退磁,使用超过一年的电池,货运三轮车用电池,使用超过6个月的电池等。

一、铅酸蓄电池维护维修一般操作流程

检查电池是否有维护、维修价值→对症下药进行处理→检测处理效果→确定继续维修还是淘汰→继续维修→检测效果、配组。

1.检查电池是否有维护、维修价值

一般来说,电池具有以下特征之一就失去了商业维修的意义:(1)严重变形;(2)内部短路;(3)内部断路;(4)极板活性物质严重脱落。

外部严重变形的电池内部一定严重失水,活性物质大量脱落,还可能伴随有极板短路,这样的电池没有维修价值。外部没有形变而内部严重短路或严重断路的电池,用蓄电池检测仪也就是图3-5和图3-6所示的内阻表一测就知。为简化叙述,本文以后称图3-5和图3-6所示的蓄电池检测仪为内阻表,用内阻表测试结果指大功率小阻值电阻并联情况下的结果。断路的电池空载端电压可能不低,用内阻表测试,指针跌落在黄区甚至为零。极板轻度短路或似断非断的电池,建议用图3-12所示的大功率可调电源确诊。极板活性物质严重脱落的,加水和充电时电解液浑浊。为简化叙述,本文以后称活性物质严重脱落为脱粉。不打开电池,综合容量情况和放电曲线也能大概确定脱粉情况。

快速确定电池是否容易维修:

(1)用内阻表测试1min,指针下降后很快稳定,然后稍微上升者。

(2)如果是未充电饱和的电池,需进一步确定。用额定容量25%(0.25C)的恒定电流连续充电15min,电压上升幅度小的容易维修,这个问题前面已经说过。

(3)先把电池激活后,用1C的电流连续充电5min,电压不超过15V,或者上升后马上下降就可以修复,电压上升越少,修复的机会越大。

(4)铅锑合金板栅电池相对铅钙合金板栅电池好修。

2.诊断技巧

(1)判断硫化的技巧

1)储存时间久,没有及时补充电的电池一般存在硫化。对储存电池(自放电小的优良新电池)最好一个月充一次电;自放电大的电池,一般10~15天充一次可防止硫化的产生。

2)长时间充电不足,相当一部分是由充电器参数变坏引起。如果用数字万用表直流电压200V挡检测充电器空载时的输出电压,折算低于2.35V每格,就可以基本确定存在硫化。

使用如图6-1所示的三段式充电器通用检测仪可以检测4个参数。高恒压值折合低于2.42V每格、低恒压值低于2.35V每格以及转折电流远远大于30mA/A·h都可能引起充电不足。充电器红灯一变绿灯就停止充电的不正确充电习惯也可能引起充电不足,正确的方法是充电器红灯变绿灯后继续充几小时。还有一条就是大部分电动车电池故障都是电池失水后引发的并发症和后遗症,例如失水往往伴随着硫化。

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图6-1 自制充电器通用检测仪

3)一充就满,红灯很快变绿灯,甚至始终是绿灯,一放就光,车续行里程明显变短。以12V电池为例,用0.05C的电流充,开始端电压高于甚至大大高于15V,随充电时间增长逐渐降低靠近15V,电池微热。

对一般电动车新电池,充足电解液密度为1.35的,通过电池开路端电压可以估算电池剩余电量:

电池剩余电量=(开路电压-额定电压)×100%

例如:额定电压12V开路电压为12.3V的电池,剩余电量=(12.3-12)×100%=30%;当开路电压小于11V,就判定为过放电或硫化。

过放电和硫化进一步区别的方法:过放电用普通充电器可以充电,而且开始电流比较大红灯;用普通充电器给硫化电池充电,充不进去或电流很小绿灯。

理论值:1A·h对应硫酸当量是1.82964g/A·h(2个电子),3.66928g/A·h(1个电子);对应铅当量是1.9326g/A·h;对应二氧化铅当量是2.23108g/A·h(4个电子),6.46216g/A·h(2个电子);对应硫酸铅当量是5.65723g/A·h;对应水当量是0.33608g/A·h(2个电子),0.67216g/A·h(1个电子)。

实际值:以6-DZM-10为例,极板的正极重量为40g,负极的重量为26g,单格片数(8负7正)为15片,一个单格在97%饱和度的时候,实际吸收的酸量为94ml。富液加酸量为105ml/单格。

(2)不开盖判断存在单格落后

放电到截止电压的时间明显变短,但是停止放电后反弹电压高,一般表明存在落后格。如果各格均衡,停止放电后反弹电压一般较低。

道理很简单:单格的电动势根据经验公式E0=0.85+d。落后格容量小,按正常放电率的电流放电,落后格电压将迅速降低,牵连整个电池端电压迅速降低到截止电压。这时停止放电,落后格已经是过放电了,其电解液密度下降很多,而5个正常格因放电不多,电解液相对密度d下降很少,所以反弹电压高。不难理解,6个格均衡的话,放到截止电压时,各格的电解液相对密度d都下降很多,所以反弹电压就低。

反弹电压指电池按2h率电流连续放电到截止电压,停止放电后30s时的端空载电压。以标称12V电池的反弹电压为例,反弹电压在12.2V左右,同时容量有一半左右的,一般存在单格落后。反弹电压低于12V但接近12V、同时容量比较低的,一般6格均衡,并且可能有严重的硫化现象。这样的电池经补水去硫化处理,容量会上升非常多。

开盖检测单格落后是最直观可靠的方法,需要使用镀铅工具,原理和方法详见图3-4所示镀铅工具及其应用。

(3)阳极软化的判断

根据使用情况,一般是经常被大电流放电、深放电的电池。例如经常重载骑行的电动摩托车,使用超过8个月的电池。电动自行车控制器欠压保护值变低,电机退磁,使用超过一年的电池,货运三轮车用电池,使用超过6个月的电池等。

不开盖检测,如果放电曲线平台上升或无明显下降,但放电末期拐点大幅度上升,甚至可以达到12V的(指12V电池),极板软化的可能性较大。放电曲线平台指图1-1所示放电特性曲线的B段1.95V为中心的那段,12V电池折算为端电压=1.95V×6≈11.5V。

检验方法是:过度充电后,容量可以恢复比较高,没有单格落后和缺水等异常问题,经3个正常充、放循环容量下降幅度达到12%以上的,我们初步判定为正极软化。

还有一个方法就是:学会判定板栅合金的成分,一般的软化发生在铅钙合金的机会占90%以上。判定板栅合金的方法,本文既介绍过根据产地、品牌,也介绍过测试析气电压,还介绍过根据充电末期恒压值和电流值经验值等多种方法。

(4)失水的判断

用手电照明向加液孔内观察,极板顶部干涸就是明显失水,失水隔板是雪白的、干白不亮。不失水的表象是湿润的,用牙签或纸捻试探,接触极板顶部的部分是湿润的。

不开盖判断,电池变形无论大小都存在失水现象。充电器红灯转绿灯困难,充电时电池温升明显,一般也存在失水现象。电池使用超过10个月,并且刚经过一个夏天,12V电池空载端电压大于13.4~13.6V,存在失水的几率较大。原理是失水后,电解液密度大,根据经验公式电池电动势高。需要区别的是,有些厂家为了应付检测部门关于电池初期容量这一指标,电池出厂时电解液的密度比较大。这样的电池端电压比较高,有的甚至高达13.8V,但是寿命短。用涓流恒压值明显大于2.35V/格的充电器,长时间充电也会造成电池失水。

(5)可以进行过放电修理的电池

电池过放电再充起来,一般容量会增加,原因之一是过放电使部分不参与正常放电的α二氧化铅参与放电生成硫酸铅,这部分硫酸铅充电后因为是酸性环境转换为β二氧化铅,β二氧化铅荷电能力比α二氧化铅强而荷电多,所以电池容量变大,副作用是加速阳极软化。但是,电动车电池属于紧装配,近似管式电池阳极有抗脱落的特点,经得起偶尔的过放电。

原因之二是有些活性物质时间长了会老化、钝化,还有极板不均匀,经深放电和过放电后,再经过强充会有不同程度的激活和恢复,相当于重新化成。

很多电池是可以进行过放电修理的,例如充、放循环少于200次的胶体电池,充、放循环少于100次的电摩AGM电池。

(6)判断极板活性物的脱落

极板活性物质脱落的诊断,如果是放电后大量脱落,譬如个别极板虚焊脱落,电解液密度低,原因是硫酸根被“固定”在硫酸铅里;如果是充电后大量脱落,譬如个别极板虚焊脱落,电解液密度高,并且放电后密度变化不大,原因是充电后硫酸被“释放”,电解液密度最高,放电虽然“消耗”硫酸,但是极板能参加电化学反应的活性物质少了,消耗硫酸也相应减小了。

从加液孔观察电解液颜色更直观:1)红褐色浑浊为正极活性物质“脱落”或“游离”。经过充放电循环自动消失为“游离”,常出现于新电池的初充电,主要成分为二氧化铅,消失到哪里呢?一部分被吸附在极板上,另外一部分以白色硫酸铅形式沉淀于AGM,看不见。经过充放电循环无法消失为“脱落”,常见于过充电的电池,成分为硫酸铅与二氧化铅的混合物,为什么不被还原?因为大量脱离组织后,没有及时得到还原,时间久了,没有活性,无法还原。2)青灰色(偏黑)浑浊,常见于负极因合金原因造成松散,成分为硫酸铅与负极添加剂的混合物。是什么原因呢?主要由于负极合金的杂质元素铋、锌、碲等含量超标,电解质中有机物超标。3)白色膏状物为胶体电解质。4)白色糊状物为隔离板解体。5)单格黑色膏状物为有机物掉入。

(7)自放电的定量检测

利用如图1-4所示得康DK-BDC01型充电器显示输入电池电量的功能,这一工作变得非常简单。将电池充饱电放置到指定的日子,然后使用DK-BDC01型充电器充电到电流值下降到0.3A以下,按动“查询”键显示输入电池的电量值,这个值就是这几天自放电的量。

(8)新电池落后电池的确定

新电池组(没有维护过)发现行驶里程短,打开电池盒,用内阻表对单块电池检测。默念至5s,表针跌落较大的就是落后电池。

(9)关于铅钙合金板栅的判断方法

1)咨询电池生产厂商应该是最可靠的。

2)根据电池生产厂所在区域,一般一个地区的产品相近。本书第一章给出了一部分电池产地和板栅合金的种类,以供参考。

3)根据用途,例如品牌UPS配套电池一般铅钙合金板栅居多。

4)根据维修效果,如果按铅锑合金的办法维修效果不明显的,可以按铅钙合金处理。

5)根据析气电压,铅钙合金板栅的析气电压比铅锑合金的理论值大约高100mV/格,实际经验值为200~250mV/12V。用测量明显析氧气时的端电压判断什么合金应该说是准确的,但需要知道经验公式和电解液的密度,有可调稳压电源和精密电压表,详见第一章。

比较经济实用的商业电池维修,按简、繁、易、难概括起来为:三板斧、四绝招、一短路。三板斧→指加水,去硫化处理,适量过放电、过充电;四绝招→指加药、清零、强充、循环;一短路→指短路极板严重损坏的坏格。

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