免维护蓄电池的维护与修理

免维护蓄电池的维护与修理

免维护蓄电池（以下简称电瓶）在电动三轮车、电动自行车、摩托车、UPS、LED手电等多方面已得到了广泛的应用，具有价格低廉（相对于锂电池、镍氢电池）、便于携带（相对于普通铅酸蓄电池）以及容量较大等优点，但它比较"娇嫩",使用不当（主要是过放电）易造成容量减小甚至电瓶报废。因电动三轮车和电动自行车使用频繁，经常处于放电和充电的状态中，稍不留意就会过放电，而过放电又是造成电瓶容量减小或报废的"罪魁祸首".

一、正确使用须知

1.避免过放电

电瓶是由普通铅酸蓄电池发展而来的，它加大了阴极面积，并添加了硅胶等多种化学材料，使其在充放电过程中基本不产生气体，因此可密封起来，以便于携带和使用。它的工作原理和铅酸蓄电池的工作原理相同。充电时，正极板上的硫酸铅还原为二氧化铅和硫酸；负极板上的硫酸铅还原成海绵状的金属铅和硫酸，则电解液中的硫酸浓度增加。放电时则相反，正极板上的二氧化铅和负极板上的海绵状铅粒和电解液中的硫酸反应生成硫酸铅和水，则电解液中的硫酸浓度则下降。

在充放电的过程中，硫酸铅起到了非常重要的作用，被称为活性物质。放电完毕，每个单格电瓶的电压应大于1.75V.常用的12V电瓶由6个小电瓶串联组成，其放电完毕的电压应大于10.5V.此时，如果再放电，那就是过放电了，其结果会造成部分硫酸铅转化为坚硬质密的硫酸铅，这种硫酸铅颗粒粗大，其电阻大导电不好，充电时很难再转化成普通的硫酸铅，从而成为电瓶容量降低、寿命缩短的重要原因，这也就是常说的"电瓶硫化".因此，使用和维护电瓶时，首先要避免电瓶过放电而引起硫化。

2.及时补水

正常工作时，单格电瓶充满电的电压是2.4V,12V的电瓶充满电的电压等于14.4V,此时90%以上的活性物质已转化为二氧化铅和海绵状的铅。如果继续对电瓶充电，电瓶的正极开始析出氧气，阴极析出氢气，也就是电瓶内部产生了气体，并臣随着充电的继续进行，产生的气体愈来愈多，电瓶内部的水电解转化成了气体，电瓶开始失水。另一方面，电瓶里的气体增多后，气体的压力也愈来愈大，如不予以释放，就可能引发电瓶的爆炸。因此，在电瓶的顶部都开有小孔，

并用橡皮帽盖上，一方面可以释放充电时产生的气体，另一方面在电瓶失水时可以通过小孔对电瓶补充水。补充的水应是纯净的蒸馏水（可以在电瓶的维修店买到，价格不贵）或是去离子水，绝不能使用开水或自来水，因为开水和自来水中有许多杂质，会降低电瓶寿命。

另外，在电瓶失水后向瓶内加硫酸会增大电解液的浓度，同样也会降低电瓶寿命。

电瓶失水后，电瓶的硫化加剧，内阻上升，导致电瓶容量下降甚至报废。在我国北方，因气候比较干燥，电瓶很容易失水，所以每过半年或一年，就应把电瓶上面的塑料板打开，取下橡皮帽，向每个小电瓶按每安时（AH）注入

0.5mL~1mL蒸馏水，比如UPS电源中的7Ah电瓶，可用注射器向每个小电瓶注人5mL水；再用一根端部锉平的小木棍（约3mm粗细）插入电瓶内轻轻触到极板，观看木棍端部，若能明显看到水迹而木棍本身并没有水迹，说明注入的水量合适，若是木棍本身也有了水迹，则表明注入的水太多，应把多余的水抽出。反之，若是木棍端部的水迹不明显，说明注人的水太少，还要再注人一点水。总之，检查电瓶是否缺水和注人水是一项细致活。

另外，在注水时，只能用塑料小管套在注射器上注水，如图1所示，不可用金属注射头伸人电瓶内注水，因这样可能把铁元素带人电瓶内，造成电瓶内部自行放电而缩短寿命。

3.正确充电与放电

12V电瓶由6个小电瓶串联组成，要求6个小电瓶的性能完全一致，但实际上要完全做到性能一致难度很大。厂家在出厂时虽然经过了比较严格的挑选配组，但容量误差仍允许O.1Ah.充电时，容量小一点的先充满，然后就进人过充电状态。放电时，容量小一点的先放完，再继续放电就是过放电了，会促使电瓶容量的进一步减小。为了保护电瓶，12V电瓶放电时不要等到电压放到10.5V才停止放电，最好在10.8V、11V或更高就停止放电，特别是容量已缩减的电瓶。充电时也不要把电压充得太高，充到13.8V~14V就可以了。

电瓶常用的另一个用途是用作备份电源，比如与电脑配套使用的UPS电源，市电正常时，UPS不工作，电瓶一直处于浮充电的状态，为了避免过充电，电瓶充电的最高电压还应该再调低一点，比如有的UPS电源在出厂时就调在13.7V.UPS电源工作的特点是电瓶一直处于充电的状态中，市电停电时转为放电，对外输出交流电。对于后各式UPS 来说，它输出交流电的时间比较短，比如电脑用的后备式UPS电源，电瓶容量小，一般只能工作几分钟到十几分钟，以方便电脑操作人员备份文件、关闭电脑。如果不能及时关断UPS电源，就会把电瓶所有的电彻底放完，并可能引起电瓶严重发热甚至向外喷出电解液而报废，这样的事情在我地已发生了多次。长期不用的电瓶最好每三个月或半年先放电再充满电，用以激活活性物质。

以上介绍了电瓶使用和维护中一般应注意的事情，下面介绍怎样修复电瓶硫化和处理短路等问题。

二、电瓶的常见故障处理

1.电瓶硫化的处理方法

（1）小电流充电法

若电瓶的硫化并不严重，容量下降得也不多，可以采取小电流充电的方法，就是按容量值的0.05倍的电流（比如7Ah的电瓶可用0.35A电流）甚至更小的电流充电，充电的时间在24小时以上甚至更长。此法仅对硫化较轻的电瓶有一定效果，对于硫化严重的电瓶则效果不好。

（2）抽取电液法

硫化的电瓶中的活性物质硫酸铅已部分转化为难溶、颗粒粗大、导电性差的硫酸铅，只有在电解液中浓度比较低时对电瓶充电，硫化才有可能被消除，原因可能是电解液浓度低时的导电性能较低，施加的电压可以更好地作用在硫化的硫酸铅上，使其更容易转化为普通的硫酸铅。具体方法是：把电瓶充电到电瓶的最高电压（14V左右），目的是提高电解液的比重，然后用注射器把电解液从电瓶中尽量抽出，再向电瓶中注人蒸馏水，以稀释电解液的浓度。注水时尽

量多注入一些，但也要留下一点空间，以防止后面把电瓶放倒时电解液溢出。注完水后把电瓶放倒，目的是让电瓶下部浓度较大的电解液渗出到电瓶上部，以便吸出。最后用0.1~0.2倍电池容量的电流充电十小时左右，再抽出电解液，随后再注入蒸馏水，重复以上的操作。根据电瓶硫化程度的不同重复操作的次数可多可少，一般二到三次即可，但最后一次充电的时间要加长到十几个小时或二十多个小时，充电的电压保持在14V左右，目的是在稀释的电解液中使硫化的硫酸铅更容易转化为有活性的普通硫酸铅。

抽出的电解液可盛在瓷质盆中，用太阳暴晒或加热等方法浓缩电解液，最后把浓缩后的电解液再注入到电瓶中，就完成了电瓶的修复工作。若是电解液不能完全注回电瓶中，说明电解液的浓度不够，水分太多，可把电解液抽出一些浓缩后注人到电瓶中。总之，要尽量把吸出的电解液返回到电瓶中，不可浪费。此法的优点是不用比重计等设施，也不用配制电解液，比较容易操作，而且对初次硫化的电瓶维修效果不错，笔者已用此法修复了多个电瓶，修复后的容量可达80%~90%.但是对深度硫化和多次硫化过的电瓶，维修效果不太理想。

（3）电容高压脉冲冲击法

对于深度硫化的电瓶，上面两种方法效果都不好，原困可能是硫化的硫酸铅彼此已连成大片差不多已覆盖了极板，使电流很难渗入到极板和硫化的硫酸铅中。要破除硫化，可用高电压冲击。笔者把多个耐压400V、容量为220uF~470uF 的小型电解电容并联起来，总容量达1400uF,如图2所示。在市电输入电路中，先串一只100W/220V的白炽灯限流，再由3A/1000V的二极管半波整流，所得电压加到电解电容上，如图3所示。电解电容的正负极通过一个15A/22OV 的闸刀开关接到电瓶的正负极上。

修复电瓶时，先断开问刀开关再接通市电对电容充电，此时灯泡点亮并随着充电的进行亮度逐渐减弱、这表明电容上的电压正逐渐上升。此时快速合上闸刀开关，电容通过闸刀开关对电瓶放电，因电容上的电压比较高，电容的容量也较大，在合闸瞬间的放电电流较大，间刀处有较大的火花，并伴有较大的响声。断开闸刀开关，电容又开始充电，然后再合上开关对电瓶放电，如此反复地进行充电、放电，就可较好地消除电瓶的硫化。电瓶硫化的深度愈浅，消除硫化的效果就愈好。

放电电流的大小除了可用增减电容容量的大小来调整外，还可以选择合闸的时间来调整。如果选择灯泡完全熄灭后再合上开关，电容充电的电压最高，脉冲电流也最大，而在灯泡尚未熄灭的情况下合上开关，脉冲电流的强度就会减弱。需要注意的是，因为是带电操作有一定的危险性，一定要注意安全！最好在干燥的楼房内操作，不要和地面接触。如果有40W以上1:1的隔离变压器就比较安全了。此外，为减小合问时的火花，合闸的速度要尽可能地快，电容的容量与电瓶容量的大小有关，维修7Ah电瓶用1000uF~1300uF的电容，17Ah的电瓶用1500uF.若电容容量过大，放电过程中产生的火花很大，易把开关的触点烧蚀，还可能危及人身安全c如果有条件，可用20A~40A 的交流接触器，并加上控制电路使其自动工作，详情不再讨论。

上面介绍的电路除可以用来消除硫化外，还可以让开关一直闭合作为半波整流的电源对电瓶充电使用。充电的电流由灯泡的功率决定，100W的灯泡对12V电瓶充电的电流为0.286A,功率59.5W,功率因数0.916,这种充电方法的最大缺点是灯泡上消耗的功率比较大，电源效率较低。

以上介绍了几种修复电瓶硫化的方法，供爱好者参考。需要特别说明的是，这些方法都不是万能的，特别是深度硫化的电瓶，要完全消除硫化难度极大，盼望爱好者们共同努力，早日彻底解决电瓶硫化的问题。

2.电瓶内部短路的处理

短路分为硬性短路和软性短路。硫化严重的电瓶可能引起内部产生铅枝，铅枝长大可能引起极板短路。如果铅枝的电阻较大，单格电瓶的电压可能并不为零，但会有比较严重的自放电，充完电后电瓶的电压会很快降低，但在充电时，极板间有电压，这是软性短路。硬性短路表现为单个电瓶的电压约为0V,充电时极板间的电压也不上升，即充上电。

电瓶短路通常表现为电瓶的电压比较低，充电时电压上升很慢，电瓶温度上升较快，充电结束以后，电瓶的电压下降则比较快。处理硬性短路比较困难，有时可能要从电瓶底部开孔清除造成短路的污物，一般人难以做到，故不作讨论。对于软性短路，采用上述的电容高压脉冲冲击法有一定的效果。操作方法前面已作了介绍，不再赘述。

3.单格有问题电瓶的处理

因电瓶内的小电瓶容量不可能做到完全一样，容量稍小的电瓶在充电时易过充，放电时易过放，长此以往，容量小的电瓶容量快速减小，造成整个电瓶的容量缩减。这种故障难以用一般的方法消除，解决的方法是找出容量小的单个电瓶进行单独处理，具体方法如下：

先让电瓶放电，当放到电压明显下降时，比如说12V电瓶的电压降到10.5V~11V时，检查各单个电瓶之间的电压，方法是用电压表（用万用表的电压挡也可以）的一只表笔（比如负极）接到电瓶的负极，再揭开电瓶上部小孔的橡皮帽，然后在电压表的另一只表笔前端接上一段长约15cm的⒛A保修丝（保险丝由铅做成，不易被硫酸腐蚀，如果直接把表笔插入电瓶内测量电压，硫酸会腐蚀表笔并污染电解液），插人到电瓶内部与电解液接触以测量电压。正常情况下，相邻两格电瓶的电压差在2V左右，如果相差很小或是相等，就表示此格的电瓶有短路或有其他问题需要单独处理。

找出有故障的电瓶后，可在此单格电瓶靠近上一单格和下一单格电瓶的地方（参看图1）各打一个小孔，日的是从此单格电瓶的正负极引出电线，以便于单独对此小电瓶充电或放电。小孔应正对小电瓶之间的连接桥，小孔的直径约1.5mm,可插入Φ1.2mm左右的漆包线，漆包线一端的端部用锉刀锉尖再镀上一层厚一点的焊锡，通过钻孔插入到连接桥的小孔中，尽量插紧，这样就引出了小电瓶的正负极线，接下来就可以使用充电、放电或其他措施对此单个电瓶进行处理了。