一种铅酸蓄电池修复方法与流程 专利技术说明

电气元件制品的制造及其应用技术1.本发明涉及电池修复技术领域，尤其涉及一种铅酸蓄电池修复方法。背景技术：2.铅酸电池在通信、汽车、航运、轨道交通、国家电力电网等领域中有广泛的应用。尤其是，铅酸电池具有价格低、安全性好、性能稳定、技术成熟等优点而备受推崇。随着我国光伏和风电产业的发展，电化学储能技术及其产品有巨大的需求，研究开发安全可靠，长期稳定，性能优良的储能技术及其产品具有现实的应用价值。3.我国是铅酸电池使用大国，铅酸电池的理论设计寿命是10年，但是实际使用寿命只有3年左右，甚至更低；相应地，电池的容量下降到标称容量的60％以下甚至降到40％以下，结果导致每年我国有上亿支铅酸电池被淘汰。这其中有相当多的电池可以修复后继续使用。由于受修复技术尤其是修复液的限制，这些电池不仅没有发挥作用，而且污染了生态环境，造成了资源的浪费。为此，人们开始寻找电池修复技术，以期延长使用寿命。申请号为cn2014102980305的专利，公开了一种以硫酸钙、硫酸镁、聚乙烯醇为修复剂的修复液；申请号为cn2007101072562的专利，公开了一种以浓硫酸、硫酸镁、硫酸锌、硫酸铝、硫酸钾、磷酸、丙三醇、酒石酸、edta和碳酸钠为修复剂的环保型修复液；申请号为cn2012101606842的专利公开了一种以纳米氮化硅、聚乙二醇、聚n-吡咯烷酮、聚丙烯酸钠和聚乙烯酰胺为修复剂的修复液；cn2013102004924公开了硫酸铜与氯化钠组成的修复液；cn2013103352192公开了硫酸盐、硅酸盐和表面活性剂组成的修复液；cn2021112746041公开了一种由edta与硫酸盐组成的修复液；cn2017114928480和cn2018101986656也公开了利用硫酸盐和表面活性剂组成的修复液；cn2016105320096公开了一种纳米氮化硅电池修复液。上述发明专利对推动电池修复液的技术进步起到了积极作用，同时，难以解决极板“硫化”导致电极绝缘的难题。4.铅酸电池在放电过程中，正负极都生成pbso4：5.pbo2+h2so4+2h++2e＝pbso4+2h2o(正极)6.pb+h2so4＝pbso4+2h++2e(负极)7.新生态的pbso4其结构疏松，颗粒尺寸非常小，电化学活性高。这种活性很高的硫酸铅在充电时可以在电流作用下重新生成正极活性物质二氧化铅和负极海绵状活性物质单质铅。通过这种稳定的可逆循环过程，电池实现了储存电能和释放电能的作用。8.然而，铅酸电池的长期存放以及在使用过程中的间歇存放，实际上是新生态小颗粒硫酸铅在进行陈化。陈化导致小颗粒的硫酸铅变成大颗粒的硫酸铅(俗称“硫化”)。其本质是化学重结晶。根据成核理论，小颗粒硫酸铅的表面能比较大，为了降低其表面能，小颗粒就会发生溶解作用，溶解后的pb(ii)离子再聚集到晶核上，从而晶粒不断长大。根据吸附理论，pbso4会优先吸附构晶离子。在铅酸电池电解液中，so42-是pbso4的构晶离子，将优先被吸附于pbso4表面，形成表面带负电荷的团簇如图1所示。9.如果电解质溶液中存在可溶性的带正电荷的阳离子，那么，这些阳离子就可以被吸附在这个团簇的表面，“中和”所带负电荷，从而阻止pb2+在团簇表面的沉积，以此阻止硫酸铅的“硫化”作用，实现铅酸电池的延寿和电池的再生修复。技术实现要素：10.本发明用er3+所带的正电荷，中和硫酸铅团簇所带负电荷，从而阻止电极活性物质的“硫化”作用，实现铅酸电池的延寿及电池的再生修复。11.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：12.一种铅酸蓄电池修复方法，包括以下步骤：13.s1：稀释硫酸，量取2.0-5.0ml浓硫酸，在搅拌下沿着烧杯壁将其滴加到70ml的二次蒸馏水中，然后快速加二次蒸馏水稀释至100.0ml，得硫酸稀溶液；14.s2：配置修复液，称取er2(so4)3●8h2o试剂5.0-12.0g，加入到上述稀硫酸中，搅拌溶解，得其质量浓度为5.0％-12.0％的含铒电池修复液；15.s3：加注修复，取s2中铒电池修复液，按照0.5-1.5ml/ah的量，抽真空加注到铅酸蓄电池中，静置1h。16.作为本发明的进一步方案：所述s3中加注后，分别按照0.0125c和0.075c的电流恒流充电2h，然后用c10电流恒流充电10h，最后恒压2.45v×n(n为单节电池数)至电流为0.1i10后继续充电1h。17.作为本发明的进一步方案：所述s3中加注后取6-dzm-20在0.25a恒流下充电10h,然后在1.5a恒流下充电10h,再用2a电流恒流充电10h，最后恒压14.7v至电流为0.1i10后继续充电1h。18.作为本发明的进一步方案：所述er2(so4)3●8h2o在20℃时的浓度为3.0-15.0％。19.作为本发明的进一步方案：所述配制硫酸铒溶液所用的稀硫酸浓度常温下为1.0-5.0％。20.本发明的有益效果为：21.1、通过使用硫酸铒(er2(so4)3●8h2o)作为铅酸蓄电池的修复液，在加入蓄电池中后，er3+离子在电池电解液中被吸附于细小pbso4颗粒表面，形成对pbso4颗粒的保护层，硫酸根所带负电荷被带正电荷的铒离子中和后，阻止了pb2+被吸附，从而阻止pbso4颗粒“硫化”变大，有利于电池的受电能力，电池容量可以恢复到标称容量的95.0％以上。因此，铒离子既起到电池的延寿作用，又起到充电时的修复作用。附图说明22.图1为本发明硫酸铅吸附构晶离子硫酸根所形成的团簇示意图；23.图2为本发明er3+被吸附于pbso4颗粒表面，排斥pb2+的吸附的示意图。24.图3为本发明提出的一种铅酸蓄电池修复方法的流程示意图。具体实施方式25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。26.实施例127.参照图1-3，一种铅酸蓄电池修复方法，包括以下步骤：28.s1：稀释硫酸，量取2.0ml浓硫酸，在搅拌下沿着烧杯壁将其滴加到70ml的二次蒸馏水中，然后快速加二次蒸馏水稀释至100.0ml，得硫酸稀溶液；29.s2：配置修复液，称取er2(so4)3●8h2o试剂5.0g，加入到上述稀硫酸中，搅拌溶解，得其质量浓度为5.0％的含铒电池修复液；30.s3：加注修复，取s2中铒电池修复液，按照1.5ml/ah的量，抽真空加注到铅酸蓄电池中，静置1h。31.实施例232.参照图1-3，一种铅酸蓄电池修复方法，包括以下步骤：33.s1：稀释硫酸，量取3.0ml浓硫酸，在搅拌下沿着烧杯壁将其滴加到70ml的二次蒸馏水中，然后快速加二次蒸馏水稀释至100.0ml，得硫酸稀溶液；34.s2：配置修复液，称取er2(so4)3●8h2o试剂8.0g，加入到上述稀硫酸中，搅拌溶解，得其质量浓度为8.0％的含铒电池修复液；35.s3：加注修复，取s2中铒电池修复液，按照1.0ml/ah的量，抽真空加注到铅酸蓄电池中，静置1h。36.本发明中，分别按照0.0125c和0.075c的电流恒流充电2h，然后用c10电流恒流充电10h，最后恒压2.45v×n(n为单节电池数)至电流为0.1i10后继续充电1h。37.采用c10放电率测其容量，直至容量恢复率大于95.0％。38.实施例339.参照图1-3，一种铅酸蓄电池修复方法，包括以下步骤：40.s1：稀释硫酸，量取5.0ml浓硫酸，在搅拌下沿着烧杯壁将其滴加到70ml的二次蒸馏水中，然后快速加二次蒸馏水稀释至100.0ml，得硫酸稀溶液；41.s2：配置修复液，称取er2(so4)3●8h2o试剂12.0g，加入到上述稀硫酸中，搅拌溶解，得其质量浓度为12.0％的含铒电池修复液；42.s3：加注修复，取s2中铒电池修复液，按照0.5ml/ah的量，抽真空加注到铅酸蓄电池中，静置1h。43.本发明中，取6-dzm-20在0.25a恒流下充电10h,然后在1.5a恒流下充电10h,再用2a电流恒流充电10h，最后恒压14.7v至电流为0.1i10后继续充电1h。44.采用c10放电率测其容量，直至容量恢复率大于95.0％。45.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。









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