电池修复基础

1、铅酸蓄电池基础知识及维护的方法前 言铅酸蓄电池自发明至今，已有百余年的历史了。由于其适用范围广，性能稳定，价格相对低廉而得到广泛的应用。许多人对它是既熟悉又陌生，熟悉是因为常用或接触它，陌生是因为看不见它的内部结构，不了解它。为了便于开展电池修复业务，有必要知道些电池的基础知识。一、铅酸蓄电池的构造与工作原理（一）铅酸蓄电池的-PbO2（+）电解液H2SO4隔板图1-1 铅酸电池基本结构（）Pb构造在耐腐蚀的容器里装些稀硫酸，然后立着放一片主要成分是二氧化铅的极板，一片用金属铅作成的极板，再在它们中间夹片用橡胶等绝缘且耐腐蚀的材料做成的隔板，将两片极板隔开，就做成了一只单体铅酸蓄电池。用万用表

2、的红、黑表笔分别接触这两块极板，可以量出它的电压约为2V。主要成分是二氧化铅（PbO2）的极板叫正极板，用金属铅（Pb）作成的极板叫负极板，稀硫酸叫电解液。将一定规格长、宽、厚度、重量的极板通过一块铅条（汇流排）焊接组成极板组，正、负极板组交叉组装在一起，一般形式是负极板/隔板/正极板/隔板/负极板/隔板/正极板。装入耐腐蚀的容器中，再灌注一定数量的电解液（稀硫酸），就可作成一定储电量（容量，比如电池上标的10AH、20AH、100AH等）的单体电池，其电压也是2V。将不同数量的相同的单体电池串联(一个电池的正极与一个电池的负极相连)组装在一起，就可作成一定规格电压和容量的电池。常见6V电池为

3、3个2V单体电池串联组成、12V的为6个2V单体电池串联组成。目前市面上常见的铅酸蓄电池外形多为塑料外壳的长方体形，每个电池不论大小都有两个端极（接线柱）。在电池上与正极板组相连向外输电的叫正极柱（正极端），它的电压高，正极接线柱旁边有“+”或红色标识；与负极板组相连的叫负极柱（负极端）。它的电压低，负极接线柱旁边有“-”或黑色标识。电池放电时电流的方向是由正极出，负极入；充电时相反，由正极入，负极出。常见的铅酸蓄电池根据外型结构可分为开口式（俗称水电池）、富液免维护式、阀控密封式（俗称干电池）。开口式、富液免维护式为富液电池，电解液液面须高于极板。阀控密封式又分为两类：一类为贫液式，即阴极吸

4、收式极板细玻璃纤维膜电池；另一类为胶体电池。对它们的要求是即使是将阀帽摘掉，也倒不出水（电解液）来。在电池充电时开口式可通过注液口孔盖的小孔排气，由注液口补水调酸。富液免维护式由两侧排气口排气，不能补水调酸。阀控密封式装有单向排气阀，电池内气压大到一定值时，顶开阀帽排气，压力小后又关闭，外部气体不能进入电池内部，对电池补水调酸需摘掉阀帽。（二）铅酸蓄电池的工作原理电池是用装在它内部的物质自发地起化学反应而向外输电的，有些电池用了一段时间不好用了（电压低了）后就要废弃，这种电池叫一次电池，比如装在手电筒内的干电池。有些电池用了一段时间不好用了（电压低了）后，通过充电又可恢复再次使用，叫二次电池，

5、铅酸蓄电池就是二次电池，这里的二次是多次的意思。铅酸蓄电池在充满电后,正极板是二氧化铅(PbO2),负极板是金属铅(Pb), 电解液是稀硫酸(H2SO4)，这三种东西在电池工作-放电时，被消耗而放出电来；然后又通过充电而恢复，已备下一次使用。所以，电池做工放电，化学能电能；电池充电，电能化学能。正极板的二氧化铅(PbO2)、负极板的金属铅(Pb)、电解液硫酸(H2SO4)放电时自发发生化学反应释放电能，充电时参加电化学反应储备电能，是电池的活性物质。e e IPbPb2+PbSO4PbO2Pb2+PbSO4负极()（+）正极负载R H+H2OOH-SO42-HSO4-电解液e e IPbPb2

6、+PbSO4PbO2Pb2+PbSO4负极()（+）正极负载RH+OH-H2OSO4-HSO4电解液具体在放电时，负极的铅有一部分被硫酸吃掉（发生氧化反应），产生硫酸铅(PbSO4)和氢离子（H+），这个过程中释放出电子(e)，产生电流，通过负载（灯泡、电动机等用电设备）传到正极板（电流方向和电子运动的方向相反，是由正极到负极）。正极的二氧化铅有一部分吸收负极传来的电子，同时也被硫酸吃掉（发生还原反应），生成硫酸铅和水，电池将储存的化学能转化为电能释放出来。电池放电时，电压是下降的，硫酸的浓度也是下降的。负极上的反应： Pb + H2SO4 PbSO4 + 2H+ +2e正极上的反应： PbO

7、2 + H2SO4 +2H+ + 2e PbSO4 + 2H2O充电时，在电流的作用下，正、负极恢复原状，电解液中的硫酸浓度回升，电池的电压升高，电池被还原，其过程与上面所说放电过程相反，电能转化为化学能储存起来，为下一步工作准备，这样就可反复循环使用。电池放电和充电的反应原理总表述如下： 正极电解液 负极正极 电解液 负极放电 PbO2 + 2H2SO4 + Pb PbSO4 + 2H2O + PbSO4充电电池在放电时，随着电能的释放，电池中硫酸被消耗，浓度下降，电池的电压下降。充电时随着活性物质的恢复，硫酸浓度回升，电池的电压升高。但电池在充电后期随着电压的提高，伴随着有电解水的副反应的

8、发生（电池充电后期有气体排出），电池充电是放热的，一部分电能被浪费掉。因此以某一电流值放电若干时间，再以同样电流给电池充与原放电时间相同时间的电，电池是不能充饱的，一般充电电量为放电电量的120%140%。（三）不同类型电池的特点铅酸蓄电池一般做成长方体，壳体上标注有电压和容量，以及电池的类型。其电压表示其串联的单体的数量，例如，6V是3只串联的，常见规格的是12V。其容量为标称容量，是该电池在25的环境温度下，以一定的电流放至一定的电压所能放出的最低电量，单位为安时（AH）。它的结构特点是根据用途来设计的。铅酸蓄电池根据用途分为启动型、固定型、动力型。这里简单介绍一下。1、 启动型：一般标有

9、字母Q，用于内燃机的启动。使用20小时率标注电池的容量。结构特点是极板薄、片数多，可瞬间释放出强大的电流，不需要深度放电。所配硫酸浓度较低，为1.28g/cm3。2、 固定型：一般标有字母G,使用10小时率标注容量。结构特点是极板厚、片数少，不需放大电流，但电池寿命须较长，长达十年以上，硫酸浓度低，为1.22 g/cm3。3、 动力型：一般标有字母D，使用2小时率、5小时率标注容量。结构特点是极板厚度介于前二者之间、片数多，不仅需要放大电流，而且放电较深，有时达全放电，因此电池循环使用性能要好，硫酸浓度较高，为1.30 g/cm3以上。电池为阴阳结合的明显例证，正、负极物质相当，活力相近，才能

10、有好的效果。若一方有不足或缺失损坏，电池容量必然不足或报废。通俗点说，就是正、负极都必须是好的，包括电解液也是足的。然而电池使用过程中，正、负极物质都会损耗，若出厂时品质就不太好，充电器的充电模式有缺陷（阀控式密封电池对充电的要求很高），使用时又不太注意保护，则电池的效能下降很快，其使用寿命远低于设计寿命。为了便于下一步探讨电池和电池组在使用过程中，经常会出现的问题，我们再搞明白几个名词。1、开路电压:电池不与任何东西（负载）连接时，由两个柱头处所测量出的电压，单位是伏（V）。2、容量：电池在一定条件下放电，所放出的电量，单位是安时（AH）。一定条件是指温度和放电率（也就是在某温度下用一定的放

11、电电流）。对同一只电池在不同的温度和放电率下,得到的容量是不同的（表一）,它们是等价的。大部分电动自行车电池上所标的10AH,是指这个电池在出厂时，在25、两小时率（5A电流）下放电所测得的容量。而电池上所标注的容量，为该电池的标称容量（又称额定容量），是该电池在出厂后按照国家标准试验所必须达到的最低容量。表一 不同放电率下的容量（25）小时率（h）电池容量比值（%）小时率（h）电池容量比值（%）101003757.597.7261.1583.3151.43、放电终止电压：电池在放电末期，电压下降很快，所能放出的电量很有限，且电压降的越低，对电池的寿命影响越大，所以为了保护电池，规定了不同放电

12、条件下的最低电压，叫做该放电条件下的放电终止电压。一般在单体1.6V1.8V之间。4、硫酸的比重：电池储电状况如何，也就是电池电量饱和度可以通过测量电池内硫酸的浓度来判断。浓度高，电池电量饱和度高。而硫酸的浓度通过用比重计测量硫酸的比重可知，浓度高，比重大；反之，比重小。硫酸比重的大小可由比重计内浮标上读出。市面上所售的电池原液比重为1.28 g/cm3，质量百分比浓度为36.8。5、过充电与过放电：过充电是说电池已充满，充电器还不能识别，继续给电池以较大的电流充电。而过放电是说电池电压放到了规定的最低保护电压后，还继续放电。6、电池的自放电就是铅蓄电池在外电路断开时，其容量的无益消耗。也就是

13、电池在存储期间容量减少（跑电）的现象。7、电池的失效是说电池充满电后，其储存的电量已无法达到行业规定的最低要求。电池失效应与电池报废相区别，失效的电池是可以修复的。电动车电池是作动力源的电池，其容量须不低于标称容量的70%。由于科技的发展，目前已研制开发出许多性能优于铅酸蓄电池的新型蓄电池。但铅酸蓄电池因其成本低、能在恶劣条件下工作等优点，仍大量广泛使用。其原理虽说简单，但内容相当丰富，有些问题目前还在研究探讨中。随着技术的进步，出现了许多新的品种和类型，电池维护保养的技术也大大地进步了。以前失效丢弃的电池，经修复许多又焕发了活力。二、电池使用过程中可能和必然会出现的问题铅酸蓄电池根据用途可分

14、为用于车辆打火启动的启动型电池，用于作后备电源或不间断电源的固定型电池，用于电动车辆或其他电动装置动力源的动力型电池。启动型电池要求瞬间大电流性能好，固定型电池要求使用年限长，动力型电池要求全充全放（深循环）的次数多。电池是根据其用途的特点来设计的，使用也必须对号入座，不能搞混。否则，轻者不堪使用及大大缩短电池使用寿命，重者就会当场毁坏电池。因此，首先应根据自己的用途选择合适类型的电池，然后根据用电装置的功率选择合理的容量配置。正常使用的铅酸蓄电池在不长的时间内出现问题，一般应为产品质量问题。由于铅酸蓄电池极板有毛刺或装配时进入异物而引起短路或微短路，由于焊接点接触不良（虚焊）引起的断路等质量

15、问题，一般在两、三个月就会表现出来。这些问题随着工艺的改进，是可以减少的。但实际上即便是品质好的电池，也往往达不到设计的寿命，有些仅为1/2、甚至1/3，这是因为电池使用过程中可能和必然会出现的一些问题。（一）电池使用过程中必然会出现的问题以下几个问题在一般情况下是随电池的使用渐渐发生的，但是不可避免。1、失水：水的损失在电池使用过程中是不可避免的，只有量的多少问题。因为铅酸蓄电池在充电过程中，当所充入电量达到70%以后，电解水的反应开始发生。起初很微弱，随着电池电压的增高，电解水的反应加剧，就有气体冒出。我们在给开口式富液电池充电时，可以看到这个过程，充电到了一定的时候，就有气泡冒出，开始很

16、少，逐渐增多，最后有些竟然象烧开水一样翻滚。所以开口式电池要经常补水。富液免维护电池只有排气孔，无法加水。是设计者设计要求所灌注的电解液量，在电池寿命期内，能满足正常使用的消耗量，电池不会因缺水而失效。在电池充电后期，同样有大量气体产生，所以要留孔排气。它不是密封的。阀控式电池是密封的，为什么也会有水的损耗呢？失水的原因有四点：（1）气体再化合的效率低，到充电后期，由于电解水加剧，正极析出的氧气在负极不能完全被吸收，积累到一定程度就由安全阀排出而失水；（2）从电池壳体中渗出水；（3）板栅腐蚀消耗水；（4）自放电损失水,正极自放电析出的氧气可以在负极再化合而不至于失水，但负极析出的氢在正极被氧化

17、的速度很小，会在电池累积，从安全阀排出而失水，尤其是在较高温度下储存时，自放电加速。当然阀控式密封电池水的损耗速度远小于开口式电池，但阀控式密封电池为贫液电池（俗称干电池），对水量的要求更严。2、硫化负极硫酸盐化：蓄电池过放电并长期在放电状态下贮存时，其负极将形成一种粗大的、难于接受充电的PbSO4结晶。电池从一出厂，负极上就有PbSO4 的存在，也就可以所有硫化的产生，只是量非常少而已。所以电池硫化是普遍现象，只是程度轻重而已。硫化严重的电池可以看到电池内有白色的结晶。3、正极板栅的腐蚀变形：在蓄电池的充电过程中板栅都会被氧化成硫酸铅和二氧化铅，最后导致丧失支撑活性物质的作用而使电池失效。或

18、者由于二氧化铅腐蚀层的形成，使铅合金产生应力，致使板栅线性变形，这种变形超过4%时将使极板整体遭到破坏，活性物质与板栅接触不良而脱落，或在汇流排处短路。正极板栅的腐蚀变形程度是电池老化程度的最主要的标志。4、正极活性物质脱落、软化：除板栅变形引起活性物质脱落之外，随着充放电反复进行，二氧化铅颗粒之间的结合也松弛软化，并从板栅上脱落下来。这种现象俗称“脱粉”，开口式电池如果看到电解液浑浊了，一般就是脱粉严重了。这四种问题随着电池被生产出来和被使用就存在着，只是轻重程度不同而已。随着电池的使用，这些问题的日渐累积到一定程度后，就会加速。所以经常与电池打交道的人都会有这样的经验，就是你感觉到电池不好

19、用时，用不了多久就要换电池了。（二）电池使用过程中可能会出现的问题以下几个问题是随机的（也就是说是有可能的），同样是致命的。1、短路：电池在使用过程中可能会出现短路或微短路的情况而使电池报废，短路症状较明显，易于判断。这里所说的短路是电池内部因某种原因造成正、负极板接触，不绝缘了。电池短路后自放电大，闲置时电压下降的很快；充电时温度上升的快（会发烫），充不饱。有微短路问题的电池在充电和静置时无异常，只是放电时有异常，到了某个点后电压急速下降。一般是由于极板有毛刺或突起，或者是装配时掉入异物，或者是隔板有大孔造成电池微短路的（相关内容见修复的技术要点）。2、断路（又叫开路）：断路也就是电池内部的

20、导电回路在某一点断开了。断路的电池不能放电，比如用放电叉检测，指针不动（相关内容见修复的技术要点）。有些可充电，有些不可。3、锑在活性物质上的严重积累：正极板栅上的锑随着循环，部分地转移到负极活性物质的表面上，造成电池充电电压降低，因为氢在锑上的超电势比铅上的低约200mV，大部分电流均由于水分解，电池不能正常充电因而失效。4、用低锑或铅钙为板栅合金时，在蓄电池使用初期（约20个循环），容量突然下降，电池失效。5、热失控：对于免维护蓄电池，要求充电电压每单格(单体)不超过2.37V。充电电压过高、充电电流过大，产生的热使电解液温度升高，导致电池内阻下降，内阻下降又加强了充电电流。电池温升和充电

21、电流过大的互相加强，最终使电池变形、开裂而失效。6、负极汇流排的腐蚀：在阀控式密封蓄电池中，当建立氧循环时，电池上部空间基本上充满了氧气，电解液沿着极耳爬至汇流排，汇流排的合金氧化进一步形成PbSO4 ，腐蚀严重时导致极耳与汇流排脱开，负极板失效。7、隔板收缩 ：实践表明，阀控式密封蓄电池中正负极板跟玻璃纤维隔板中电解液脱离接触是导致电池早期失效的根本原因。应适当提高极群组装压力，使AGM隔板压缩率达到15%20%。三、电池修复流程及技术要点（一）电池修复的基本流程电池修复的基本流程：检测修复配组检测：接触到了需修复的电池后，使用检测仪器，对电池进行评估，预测电池的可修性；修复：选用对口的修复

22、仪，采用适当的电流将电池的电压修整到一定的高度；配组：将修复后的电池，采用“强强”联合的方式进行组合。（二）各类电池修复的技术要点在进入实际的电池修复前，请认真阅读各仪器的操作说明和安全注意事项，熟悉各仪器的操作并认真学习和掌握电池的基础知识。同时还需作仪表、工具及耗材的准备。除应具备本公司的修复设备外，还须顾客自购以下工具和物品：1带测温功能的数字式万用表；2指针式容量测试仪；3吸入式比重计；4大小螺丝刀各一支；5聚光手电筒一只；660ml和20ml针管各一支(去针头安胶管)，7蒸馏水或铅酸蓄电池补充液若干；8铅酸蓄电池原液(比重1.28g/cm3)若干。然后按以下步骤操作：1、 接收并筛选

23、电池，对电池进行初步检测和评估首先询问电池的以往的使用情况和送修原因,挑出不予修复的电池： 变形较严重的； 外壳破损漏液的（有能力修补除外）； 极柱破损无法连接的（有能力焊接修理的除外） 经常使用，用指针式容量测试仪检测，仪表指针不动的（可断定该电池已断路）； 在用万用表检测送修的电池组的各电池电压时，对明显偏高和偏低的做标识，下一步检测时重点跟踪； 已经超过设计寿命的。2、 填写维修登记卡，将电池间的连线断开，清洁电池，对电池编号或做标识。3、 充电至饱和，并进一步挑选出不予修复的电池。电池充电过程中发烫，应立即停止充电。静置10小时，电压下降较大的（如降至11V），则此电池内部已短路，应放

24、弃修复；顾客若言其电池存不住电，则在对该电池充饱电后，静置10余小时，电压下降较大的（如12V以下），则可断定该电池自放电过大，应放弃修复；电池电压低于9V的，可用修复仪将电池电压提升至9V以上后方可充电；开口式电池须打开加液孔盖检查是否缺水和电池脱粉（正极板活性物质脱落）是否严重。缺水的补水，方可充电；开口式电池充饱电后，须检测电解液的比重，对偏低的做标识；脱粉严重的须将电解液倒出，灌注蒸馏水清洗，然后加注与原电解液比重相近的洁净电解液（此工作修复电池后再做亦可）。4、用检测仪对电池进行容量检测。选定放电率和放电电流，。查看厂家对电池所标注容量，没有标明放电率的，按惯例启动型一般是20h率，

25、固定型一般是10h率，动力型一般是5h率，电动自行车用的电池一般采用2h率。用以下算式求出放电电流：放电电流=容量/小时率数，即InCn/n。放电电流I20=0.05C20，I10=0.1C10，I5=0.2C5，I2=0.5 C2。如果需缩短检测时间可按以下方式进行换算计算，其换算用经验公式I10=1.8I20，I5=1.6I10，I3=2.5I10 I23I10.电池上有明确标识的以电池所标为准（C20、C10、C5、C2分别为20h率、10h率、5h率、2h率的容量； I20、I10、I5、I2分别为20h率、10h率、5h率、2h率的放电电流）。放电并观察电池电压的下降情况。对联组的电

26、池放电末期，电压下降陡度大的电池（如从12V降至10.5V不到3分钟）在补水后进行各单格电压检测，对偏低的单格做标识（这类电池在检测仪停止对电池放电后，电压很快就上升到12V以上）。记录数据并评估，一般而言若不是长期闲置固定型和动力型低于标称容量40%，启动型低于标称容量30%，应可不予修复了。 5、对电池补水、调酸和补水充电依据检测所得到的数据和了解的情况确定修复方案：A深放后充电修复；B直接充电修复经初次检测的电池，首先补水和调酸1）、对阀控式电池进行补水和对开口式电池进行初次调酸对阀控式电池补水是开启阀控帽，向电池每个单格内加注蒸馏水或补充液。可先以每次5毫升的方式对其中一格进行加注，静

27、置3-5分钟后，以能抽出2-3毫升为准，其他单格参照此单格的加注量，先加其2/3，然后再少量试探着加，静置20分钟后再检查一次，不足再补，以能抽出12毫升为准，容量在90%以上的可免补水。补水后的电池应静置1-2小时后再充电（充电和以后的修复过程中，都不可将阀帽盖上）。开口式电池初次调酸，是将电解液比重偏低的单格的电解液抽出一部分，可抽至极板以下，然后加注电池原液，以高出极板3-5毫米为准。富液免维护电池免此工序。2）、对补水和调酸后的电池进行充电对报废电池和放电检测时电压下降陡度大的电池（如从11.5V降至10.5V不到3分钟，其单格电压差异较大，如有些格是1.9V有些格是1.68V甚至更低

28、）选用A深放后充电修复。深放电流以之前的常规检测电流进行，深放后电压低于9V的可用修复仪将其电压提升至9V以上后再充电；对检测后认定状况较好，电池放电检测近10.5V电压仍下降较平缓的，选用直接充电修复，在补水或初次调酸后进行充电；补水和调酸后的电池在充电饱和后，可用充电器过充电维修挡或补水充档继续充电1-3小时。6、对充饱电的电池进行修复。A、对充饱电的小密电池的进行修复；小密电池一般就是电动自行车用的干电池，相关的设备（XF-16P）已能智能修复。B、对中、大型电池的修复容量在30AHY以上的电池，需用126型修复系统。先根据电池状况用126进行数小时的高阻修复，以1小时20安时为基准确定

29、时间，然后再转入自动修复。使用高阻修复时应经常检测电池电压和温度，还须特别注意以下几点： 无人值守观测电池时不能使用；电压高于15V或电池内温度高于室温10度，转入低一级档次的电流或自动修复模式；需按修复仪规定容量与电流的匹配方案使用，首次使用不得超过6小时，二次使用需减半。开口式电池应经常检测每个单格的电解液比重，初次调酸后的单格在经10余小时修复后，比重仍偏低的应适当再加注电池原液。未加水的阀控式电池，不宜使用高阻修复。如果使用须降低一个档次的电流或缩短一半的使用时间。电池在经过20余小时的修复，电解液浓度接近1.28g/c，或修复仪在自动修复模式下，进入停止/启动/停止10余小时后，可停止修复，静置小时后，检测电压和容量容量提升幅度较大，能投入使用的，可充电交付，其中阀控式电池在检测后，必须抽尽电池中浮于极板上的电解液再充电，开口式电池须补足电解液至规定的刻度容量提升不理想的，可再一次修复。对修复后的电池进行检测,为下一步配组提供依据,检测前可将电池静置0.5-1小时。C、2V单体电池的修复使用XF022012型修复仪，采用电流递减（就是电流档位由高向低回拨），高阻监控模式与自动修复模式结合起来用的方法对电池进行20小时以上的修复，电压控制在2.3V2.4V之间，就是当电池的电压高于2.4V后