云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司怒江供電局 馬翰超 陳玉文 熊云慷

近年來，隨著我國科學(xué)信息技術(shù)快速發(fā)展，電池的制造工藝、制造技術(shù)也取得了一系列的成就。鉛酸蓄電池不管是技術(shù)，還是制造工業(yè)都已經(jīng)達(dá)到了現(xiàn)有物理、化學(xué)、材料科學(xué)領(lǐng)域的較高水平。當(dāng)前，為了全面提高鉛酸蓄電池的維護(hù)水平，確保鉛酸蓄電池可靠經(jīng)濟(jì)運(yùn)作，需要改變傳統(tǒng)的維護(hù)理念，使用先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行跟蹤維護(hù)。因此，文本主要針對鉛酸蓄電池動態(tài)除硫養(yǎng)護(hù)技術(shù)進(jìn)行探究，具有至關(guān)重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 鉛酸蓄電池硫化的原因

通常情況下，如果鉛酸蓄電池長時間運(yùn)作，他會在基板上生成一種白色堅(jiān)硬的物質(zhì)，這種堅(jiān)硬的物質(zhì)稱之為硫酸鉛結(jié)晶。電池組在進(jìn)行充電時，這種化學(xué)物質(zhì)非常難以轉(zhuǎn)化，長時間的堆積在極板附近稱之為硫化，由于硫酸鉛此種化學(xué)物質(zhì)，它的導(dǎo)電性能不高、內(nèi)阻較大，溶解速度較為緩慢，在進(jìn)行充電恢復(fù)時較為困難，會縮短鉛酸蓄電池的使用壽命，降低電池容量。一般來說，正常的鉛酸蓄電池在放電時會形成硫酸鉛結(jié)晶，在充電時會通過化學(xué)反應(yīng)還原為鉛物質(zhì)，如果在電池使用時保護(hù)不當(dāng)，或者是經(jīng)常的充電不足放電，會在電池的負(fù)極形成堅(jiān)硬的硫酸鉛，也會在電池的負(fù)極生成大量的氣體，導(dǎo)致電池充電接收能力較差。長此以往，會導(dǎo)致鉛酸蓄電池失效，可能會出現(xiàn)失水、硫化、正極板軟化、短路等，造成極大的損失。

2 鉛酸蓄電池動態(tài)除硫背景

鉛酸蓄電池如果發(fā)生硫化會增加電池內(nèi)阻，降低電池容量，進(jìn)而發(fā)生嚴(yán)重的電極失效，導(dǎo)致電池充不上電，輕微的電池硫化可以采用簡單的方式進(jìn)行修復(fù)，常見的有水療法、電流充電修復(fù)法、以及利用脈沖諧波諧振的方式進(jìn)行電池的修復(fù)。鉛酸蓄電池組容量一直以來都是技術(shù)人員最青睞的話題，按照現(xiàn)有的技術(shù)規(guī)范，蓄電池組容量需要每年進(jìn)行核定，如果在進(jìn)行核定操作時發(fā)現(xiàn)，每次容量達(dá)標(biāo)則能夠在下一個年度周期內(nèi)進(jìn)行時就使用，也就表明該鉛酸蓄電池組它是合格的。鉛酸蓄電池如果長期處在浮充狀態(tài)下，會導(dǎo)致電池持續(xù)硫化降低，出現(xiàn)鉛酸蓄電池組管理空白區(qū)，無法對蓄電池的工作狀況進(jìn)行掌握，成為管理盲區(qū)，會引發(fā)不必要的安全事故。

電池組在使用時，按照化學(xué)原理鉛酸蓄電池充放電過程，它是一個可逆的電化學(xué)反應(yīng),在放電過程生成的硫酸鉛在充電時也會被完全氧化，生成為正極的二氧化鉛和負(fù)極的鉛。這樣用來維持電池的電容量，然而如果生成的硫酸鉛不能完全還原，剩余的硫酸鉛會在蓄電池的正負(fù)極極板上進(jìn)行附著，嚴(yán)重地削弱化學(xué)反應(yīng)的活性和速率，導(dǎo)致電池的荷電能力下降，這個硫化過程是不可逆的。為了有效地掌握蓄電池組的荷電能力，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時可以使用電壓巡檢裝置以及內(nèi)阻檢測儀，通過實(shí)施監(jiān)管電池體內(nèi)的電壓以及內(nèi)阻參數(shù)，有效地獲得獲得相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)[1]。

也不是說通過測試單體蓄電池內(nèi)阻能夠一定的了解蓄電池的荷電能力優(yōu)于鉛酸蓄電池，它的內(nèi)阻結(jié)構(gòu)是結(jié)構(gòu)化的。通常情況下主要包括歐姆內(nèi)阻、硫化內(nèi)阻以及極化內(nèi)阻。對于極化內(nèi)阻來說，它的參數(shù)很小、甚至可以不計(jì)，在進(jìn)行內(nèi)阻測試時，主要是檢測歐姆內(nèi)阻以及硫化內(nèi)阻才能有效地了解蓄電池的硫化程度。通過大量的實(shí)驗(yàn)探究，發(fā)現(xiàn)電壓巡檢以及內(nèi)阻測試都有一個共同的特征，需要將電壓和內(nèi)阻的狀態(tài)假定為短期靜態(tài)進(jìn)行檢測，鉛酸蓄電池在放電時不僅會形成硫酸鉛結(jié)晶，也能夠減少蓄電池的硫化內(nèi)阻，結(jié)合實(shí)施檢測的方式對單體電池性能進(jìn)行控制。通過加載尖峰脈沖的方式減少硫化內(nèi)阻，進(jìn)而不斷提高單體電池的荷載能力[2]。

3 常見的鉛酸蓄電池動態(tài)除硫養(yǎng)護(hù)技術(shù)

現(xiàn)階段常見的電池除硫技術(shù)主要有以下三種：

水療法。如果說鉛酸蓄電池硫化并不嚴(yán)重，可以將液體溫度控制在30攝氏度至40攝氏度之間進(jìn)行充電。

大電流充電恢復(fù)方式。如果電池硫化是由于硫酸鹽化產(chǎn)生的，這時可以使用高電流密度充電的方式。確保電流密度是每平方厘米100毫安[3]，還要遠(yuǎn)離零電荷點(diǎn)，使活性物質(zhì)從電極表面進(jìn)行脫落，能夠確保電池充放電順利進(jìn)行。使用此種方式，在高電流密度下，極化和歐姆壓降會有所增加，轉(zhuǎn)化為熱量，導(dǎo)致電池內(nèi)部溫度過高，產(chǎn)生大量氣體，在氣體的沖刷下，導(dǎo)致活性物質(zhì)脫落。

脈沖諧波諧振修復(fù)方法。根據(jù)現(xiàn)有的原子物理學(xué)以及固體物理學(xué)的相關(guān)理論，硫離子的能級狀態(tài)是不同的，但在物理層面，任何絕緣體在足夠高的電壓下都可以發(fā)生擊穿，這時絕緣層會發(fā)生破壞，硫酸鉛會呈現(xiàn)出導(dǎo)電狀態(tài)，這時需要對高電阻率的絕緣施加瞬間的高電壓，會擊穿硫酸鉛的結(jié)晶。如果脈沖寬度足夠短，可也在確保擊穿粗大硫酸鉛結(jié)晶的前提下，同時抑制氣體的形成，能夠及時的消除硫化。

脈沖諧波諧振法能有效地消除和抑制電池硫化，一方面它可以進(jìn)行在線修復(fù)，可以將產(chǎn)生脈沖源的保護(hù)器連接在電池的正負(fù)極柱上，這時會有脈沖輸送到電池表面，此種方式所消耗的能源較少，然而效率較低；另一方面也可采用離線式的方式快速的產(chǎn)生脈沖，此種脈沖電流相對較大，產(chǎn)生脈沖的頻率過高，脈沖占空比較大，還具有自動化的控制功能，此種修復(fù)儀主要是用來修復(fù)已經(jīng)硫化的鉛酸蓄電池，可以通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)添加程序控制充放電的充放氣，需要參考放電中的各種要素進(jìn)行程序的編寫，如環(huán)境電池、荷電充放電、電壓等，以延長電池的使用壽命為主，全面提高電池的修復(fù)能力，減少電池硫化的發(fā)生[4]。

總體來說，在某業(yè)主鉛酸蓄電池中，如果各單體電池電壓參數(shù)不斷地接近單體電池電壓參數(shù)的平均值，呈現(xiàn)出收斂的態(tài)勢，則就表明該鉛酸蓄電池內(nèi)部各單體的電壓更加均衡，確保蓄電池組能夠向著較高的性能轉(zhuǎn)變，這也是單體電池荷電能力的具體體現(xiàn)。通過大量的實(shí)踐研究，結(jié)合在線檢測、按需除硫等多種方式建立一體化的平臺管控模式，能幫助技術(shù)人員了解每個蓄電池組中的電壓內(nèi)阻的變化趨勢，全面延長電池的使用期限，進(jìn)而保證各個電池能夠穩(wěn)定運(yùn)作，減少不必要故障的發(fā)生，及時地維護(hù)每只單體電池，全面提高人員的管理水平[5]。

4 結(jié)語

綜上所述，在鉛酸蓄電池動態(tài)主流養(yǎng)護(hù)技術(shù)探究過程中，要以電池組性能可視化為主，方便管理人員隨時地掌握蓄電池使用性能。站在安全角度，要降低非計(jì)劃的停機(jī)風(fēng)險，保護(hù)資產(chǎn)，改變蓄電池組的單體電池失效，能有效地抑制固體污染物的廢棄、控制鉛酸蓄電池的丟棄數(shù)量，在源頭上加大環(huán)境治理。全面提高自適應(yīng)均衡組內(nèi)單體蓄電池電壓，迅速的恢復(fù)整組蓄電池的性能，取得更為顯著的社會效益。