何跃明
郴州技师学院
摘要：目前矿山电机车、汽车和电动车等行业在广泛使用铅酸蓄电池，存在使用寿命短、成本高，污染环境的问题，为降低使用成本，提高使用寿命，我们采用在电解液中加入修复液，通过试验结果，可以达到消除极板硫化，提高电瓶容量，延长使用寿命，本文通过具体事例介绍了修复液的功能，使用方法和应用效果。
关键词：电机车 铅酸蓄电池 修复液 极板 硫化
1铅酸蓄电池的使用现状
铅酸蓄电池（简称电瓶）是一种供电方便、安全可靠的直流电源，自1859年由法国普兰德氏问世以来，由于具有电势高。内阻小，原材料容易得到，制造方便简单，价格便宜，加之可以大电流放电，从而在矿山、汽车、通信、铁路、计算机、航空、航海、军事、应急灯等诸多领域得到了广泛采用。近年来由于交通兴业迅速崛起，铅酸蓄电池高速增长，电动自行车和摩托车用铅酸蓄电池，各种备用电源、储能电源、太阳能路灯等都在使用铅酸蓄电池。电瓶在使用过程中存在的问题是：由于电瓶的过充电和过放电以及电化腐蚀，造成极板硫化，使电瓶内阻增加、容量降低、寿命缩短，导致极板严重变形、脱落、断裂，使电瓶过早报废，不仅浪费资源，而且严重污染环境，使用电瓶的费用也不断增加。根据我们对矿山、汽车和电动自行车等行业的调查，一只新电瓶使用寿命一般在1-2年左右，汽车启动电瓶在2-3年左右，寿命短的不足1年就报废了，其中，电瓶内部结构完好的占75%以上。因此，让结构完好的电瓶消除极板硫化，提高容量，延长使用寿命，使电瓶"复活"，是一项具有很高的经济价值和社会价值，改善环境保护的利国利民的事业。
2铅酸蓄电池的工作原理
蓄电池的正极是二氧化铅（PbO2）,负极是绒状铅（Pb）,电解液是稀硫酸（H2SO4）溶液，比重为1.28左右。电瓶的充电过程是电能→化学能，放电过程是化学能→电能。放电时，正极板上的二氧化铅（PbO2）和负极板上的绒状铅（Pb）生成硫酸铅（PbSO4），而充电时，硫酸铅（PbSO4）又分别还原成二氧化铅（PbO2）和铅（Pb）。
放电时化学反应式为：
PbO2+2H2SO4+Pb-→PbSO4+2H2O+ PbSO4
由上式可知，在放电过程中，正负极板与硫酸反应都生成硫酸铅，这种硫酸铅的结构疏松，晶体非常小，电化学活性很高。随着连续放电，电解液中的硫酸逐渐减少，同时生成水，电解液的比重不断降低。因此可以根据电解液比重的变化，来判断电瓶的放电程度。
放电时生成硫酸铅的过程亦称为"盐化反应"或"硫化反应"，这种硫酸铅生成后的一段时间内活性很强。如果这段时间内未充电，没有及时转化为二氧化铅和绒状铅，随着温度下降，活性的硫酸铅会再结晶成为颗粒较大的晶体。这种白色的粗晶粒硫酸铅导电性能很差，难溶解，充电时也不能再还原绒状铅和二氧化铅了，形成了不可逆的盐化（硫化）现象，严重时，这些结晶体附着在电极板表面，造成内阻增大，电瓶容量下降。
充电时的化学反应式为：
PbSO4+2H2O+ PbSO4-→PbO2+2H2SO4+Pb
从上式得出，电瓶充电时，在电流的作用下，正负极板上原来被消耗的活性物质还原了，可见正常状态下，这种电化学反应是可逆的。充电的同时电解液中的硫酸成分逐渐增加，水分减少，电解液的比重逐渐升高。因此可以根据电解液的比重变化来判断电瓶的充电程度。
电瓶到了充电末期，正负极板上的硫酸铅绝大部分都变为二氧化铅和海绵状的铅。这时如果再继续充电，就会引起水的分解，正负极板上就均会产生大量的气泡冒出。正极溢出氧气（O2），负极溢出氢气（H），充电电流越大，电解液温度升高，冒出的气体就越甚。电瓶内部从而失水，将严重缩短电瓶寿命，所以充电末期电流不能过大。
3铅酸蓄电池损坏的原因
由上述化学反应方程式可以看出，在电瓶中，硫酸铅的形成并不是有害的，而是化学反应的必然现象。但是，如果经常过量放电或小电流过量深放电，长期充电不充分，电解液液面太低至极板的上部都没有浸在电解液内，充电时温度较高以及自放电等原因，都会使原来原来呈海绵状铅板上生成一层白色的颗粒粗大的硫酸铅晶体。一部分硫酸铅可以熔入电解液中，当温度下降时，溶液中的硫酸铅又再结晶吸附在极板上，当硫酸铅硬化时，统称为极板硬化。
硫化的极板，因硫化物堵塞了极板的毛孔，使电解液不能充分的渗进极板的毛孔，电解液与极板的作用面积相对缩小，致使电容量下降，硫化物导电性能差，使电瓶内阻增加，在充放电过程中，电瓶内部发热严重，就会引起水的分解，正负极板上就均会产生大量的气泡冒出。正极溢出氧气（O2），负极溢出氢气（H），电瓶内部从而失水，电极栅板变形，活性物质脱落，单格电池短路或断路等恶性循环发生，导致电瓶损坏加快。在正常充电情况下，很难将这层粗大的硫酸铅结晶体还原成活性二氧化铅和铅。如果不及时采取措施，将会导致因极板硫化严重而报废。
因此，抑制和消除电瓶极板的硫化，或使已经严重硫化的极板重新"复活"，是延长电瓶使用寿命的有效途径。
4铅酸蓄电池修复液的功能
修复液是电瓶添加剂。它主要成分是硫酸亚锡（SnSO4）。作用是能使电瓶极板上的结晶硫酸铅软化。当重新充电时，能加快电瓶的电化学反应，恢复活性物质二氧化铅和铅，提高电瓶的导电性能，减少硫化，降低电瓶的温度等，其主要功能如下：
4.1.消除和防止极板硫化，降低内阻，防止极板断裂或脱落，从而延长电瓶的使用寿命。旧电瓶延长寿命半年以上，新电瓶可延长寿命0.5--2倍。
4.2.使电瓶具有恢复和自我再生能力，使结构完好的报废电瓶"复活"，并使其容量增加，新电瓶可增加容量7%以上，旧电瓶相对增加（20--100）%，提高了电瓶的工作效率。
4.3.缩短充电时间，一般可缩短1/4左右，可减少电瓶内部发热，减少电瓶故障，降低电解液损耗，减轻维护量。
4.4.改善电瓶的使用条件，电瓶在寒冬酷暑环境下能保证正常供电和充电。
4.5.减少电瓶的自放电，可以从（1-2）%降低到（0.1-0.2）%。
5铅酸蓄电池修复液的使用方法
5.1.应用范围
各种铅酸蓄电池都可以使用，可在电瓶极板上形成保护层，对过充电和过放电的损害可减小到最低程度，特别适用于牵引电瓶，矿灯电瓶和重型电瓶。
对于电解液已经干枯的电瓶，只要极板、隔板、壳体等机械性能完好，重新加入电解液和修复液后，静置12-24小时后，按常规充电后即可投入使用。
准备长期搁置的电瓶，加入修复液可抑制或减少自由放电及由此引起的硫化。
5.2.使用方法
各种容量规格的新旧电瓶在加入修复液前，应按照规定先加足电解液，然后加入修复液，静置12-24小时，再按常规充电后投入使用，电瓶加入修复液工作一周左右，应对电解液比重进行调整，以后的使用则可按照维护条例办理。
修复液的加入量可参照这些数据进行，蓄电池容量1--15AH加15毫升，16--30 AH加30毫升，30--60 AH加60毫升，,61--135 AH加90毫升，136--200 AH加180毫升，201--500AH加270毫升。对于任何铅酸蓄电池只需加注一次。
5.3.注意事项
对严重硫化、短路、断路的电瓶，要倒出电瓶内部的沉淀物，更换损坏的极板、隔板，查出原因后，按常规加入电解液，调准比重后再加入修复液，充电后使用。
6修复液的应用效果
根据应用试验对比，总有效率达90%以上，效果显著的在85%以上，下表为矿山的使用效果数据。
实践证明，在铅酸蓄电池中使用修复液，可以消除极板硫化，改善电瓶的工作状态，是延长电瓶使用寿命的有效途径。
参考文献：
朱松然等：铅酸蓄电池技术 北京 机械工业出版社 1990
论文作者:何跃明
论文发表刊物:《中国教工》2019年第7期
论文发表时间:2019/7/26
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