T／CEC 131.3—2016 铅酸蓄电池二次利用 第3部分：电池修复技术规范

废旧电动车电池修复的化学方法和再造技术一、化学方法铅酸蓄电池自1859 年由法国普兰德氏发明问世以来,由于它具有电池电势较高, 内阻小, 原材料容易得到, 制造方便简单, 价格便宜等优点,而广泛应用在汽车、通信、铁路、计算机、航空、航海、军事、矿山、应急灯、电动车等行业, 到了21 世纪的今天铅酸蓄电池仍是无法取代的重要化学电源之一, 它占据了二次电池市场75%的份额。

但是, 无论是国产还是进口的各类铅酸蓄电池, 通常在使用期限内就产生充电困难, 容量降低, 自放电严重而导致失效报废, 既造成经济损失, 又对环境产生污染。

因此, 人们一直探索着在电解液中添加某种添加剂来复活不能再用的、硫酸盐化的铅酸蓄电池, 或提高铅酸蓄电池容量和延长铅酸蓄电池寿命。

文献报道较多的铅酸蓄电池电解液添加剂是碱金属与碱土金属的硫酸盐、磷酸、硫酸钴、硫酸镉、硫酸亚锡、硫酸铜、硫酸锌、硫酸镍、硫酸铝、碳素悬浮液、有机物和络合剂( 如氨基酸、柠檬酸、酒石酸、胺、醇、醚、EDTA) 等, 尽管这些添加剂的效果不确定、有的甚至是有害的,但寻求电解液添加剂改进蓄电池性能的努力一直在进行。

铅酸蓄电池失效的主要原因是正极活性物质软化脱落和不可逆硫酸盐化等,过去所报道的铅酸蓄电池电解液添加剂主要是解决不可逆硫酸盐化而引起的失效问题。

因此我们对加入电解液添加剂, 对铅酸蓄电池正极活性物质轻微软化脱落方面的容量恢复作一研究与探索。

选用外壳没有鼓胀变形、尚有一定容量的旧铅酸蓄电池,按上述实验方法进行容量恢复实验。

当加入添加剂后充放电10～20 次左右蓄电池的容量得到较好恢复( 目前旧蓄电池维修一般要求恢复到额定容量的90%以上为合格) , 旧铅酸蓄电池的恢复率达86.7%。

添加剂种类与用量的实验选用具有适当还原能力的有机物作为添加剂为佳, 添加剂的还原能力太强会引起蓄电池温度过高而导致极板变形等损坏, 经筛选添加剂较为理想。

添加剂的用量占电解液总量的1%～2% 为佳, 用量太大会引起蓄电池的容量下降过多的添加剂吸附在极板上及活性物质之间而导致部分活性物质失效) 。

铅酸蓄电池容量恢复器--转自电子报（铅酸蓄电池容量恢复器--转自《电子报》，见2002年《电子报》合订本（成都版）上册第294页）铅酸蓄电池使用日久，未及时充电或在放电状态下长期搁置不用，其极板上会产生许多硫酸铅晶粒，这种现象叫做硫酸盐化（简称硫化）。

当铅板上的微孔被硫酸铅晶粒堵塞时，铅板参与化学反应的有效面积减小，使电池容量随之减小、负载能力降低。

当硫酸铅在铅板孔之间构成导电通路使大部分铅板不能参与充电化学反应时，用常规充电方法已不能使电池恢复容量，电池即告报废。

有80％的铅酸蓄电池最终因严重硫化而报废，汽车蓄电池寿命缩短严重硫化所占比例往往更高。

目前使旧铅酸蓄电池恢复容量的方法有两种：1、对电池重复进行几次充电/放电循环；2、用较大的脉冲电流对电池进行充电。

但这两种方法都收效甚微。

本电路采用恢复铅酸蓄电池容量的新技术。

它用短暂而强大的脉冲电流对电池进行充电，并在充电的间歇期间对电池进行放电。

这是目前消除极板上有害硫酸盐沉积物、使电池恢复容量的最有效方法。

本电路独特之处在于：充电脉冲所需的能量取自电池本身而不是外部电源。

电池为本电路供电的大部分时间都处于放电状态，它实际上是整个放电过程的一个组成部分。

只是在电池剩余容量很小的情况下，才需要在电池与本恢复器的连接端并联一台涓流充电器如图所示，被恢复的12V铅酸蓄电池经K1、L1为本电路供电。

L1和C3起滤除脉冲的作用，C2是储能电容器。

接上电池时，发光二极管D1点亮，表示电源已接通。

由IC1（4047）、IC2•D（1/4 LM339）和场效应管T1（BUZ41）等组成的脉冲发生器在IC1的Q 输出端产生频率为1kHz、占空比约为50％的矩形脉冲。

当IC1的Q端输出高电平时，T1导通，流过扼流圈L2和R4的电池放电电流呈线性增长，L2以磁场形式把能量储存起来。

当此电流达到1A左右使R4两端电压升高到0.35V时，比较器IC2•D翻转而输出高电平，使IC1复位、T1截止。

第3章铅酸蓄电池修复技术与程序蓄电池作补充液。

电解液在加入铅酸蓄电池时，其温度须控制在21～32℃。

②电解液比重的高低应根据使用地区的气温而定。

室温为30～40℃时，电解液比重为1.270，20～30℃时电解液比重为1.280，20℃以下时电解液比重为1.290。

配制电解液时，应将硫酸缓缓倒入蒸馏水中，而不可将蒸馏水倒入硫酸中，以免硫酸溅出伤害人体和腐蚀设备。

蒸馏水的简易检测方法是：用容量为1 000mL的量杯（底部直径为100mm）取500mL蒸馏水，将万用表调至R×1kΩ挡，将两表笔贴在内壁上插入水中，电阻值大于100kΩ时不能使用。

3.2 铅酸蓄电池的修复3.2.1 铅酸蓄电池修复程序修复的对象主要是在使用中由于失水、过充电、欠充电等原因引起极板硫化而使容量下降的铅酸蓄电池。

在铅酸蓄电池使用中，95%以上都属于这样情况。

铅酸蓄电池在使用中由于失水、过充电、欠充电都会使负极板表面形成一种粗颗粒，称之为结晶化硫酸铅，又称为充电不可逆转的硫酸铅，俗称这种现象为硫化。

极板表面盐化的结果是使极板的充电接受能力迅速下降，电化学反应变得迟钝，无法配合正极板正常充放电，放电容量衰退，甚至无法再使用。

1．准备工作准备在铅酸蓄电池修复过程中需要使用的设备、工具和材料，如脉冲修复仪、一字螺丝刀、吸管（或一次性注射器）、透明聚乙烯管（直径应适合于吸管或注射器的吸口）、蒸馏水或铅酸蓄电池补充液（用蒸馏水和纯硫酸配制电解液，比例是在500mL蒸馏水中加入0.5mL纯硫酸）、ABS胶或502胶，准备标准的橡胶安全阀备用。

2．铅酸蓄电池的接收①确认铅酸蓄电池是否可以接收。

首先对待修铅酸蓄电池进行初检，即检查铅酸蓄电池的外观，去除有物理损伤的铅酸蓄电池，如外壳鼓胀、极柱损坏、极板软化、变形、断路、严重短路、开路电压低于2V的铅酸蓄电池。

②记录可修复蓄电池的基本情况。

初步确认可接收修复的铅酸蓄电池后，首先要填写“铅酸蓄电池修复记录表”，按记录表上所列项目依次登记客户信息和制作铅酸蓄电池档案（铅酸蓄电池品牌、规格、出厂日期、使用时间、充电频次、现在客户反映出现的现象等）。

一种铅酸蓄电池再生修复充放电设备及方法随着科技的不断发展，电动车等新能源汽车的应用逐渐增多，铅酸蓄电池作为一种成本低廉、性能稳定的蓄电池在能源领域得到广泛应用。

然而，铅酸蓄电池在长期使用过程中会出现容量减小、内阻增加等问题，影响其性能和寿命。

对铅酸蓄电池进行再生修复十分必要。

为了解决这一问题，我们研发了一种铅酸蓄电池再生修复充放电设备及方法。

一、设备简介我们研发的铅酸蓄电池再生修复充放电设备主要由主控制系统、电池测试模块、充放电模块、数据采集模块、液晶显示模块等组成。

其中，主控制系统通过对电池的电压、内阻、温度等参数进行实时监测，实现对充放电过程的精准控制。

电池测试模块可以对铅酸蓄电池进行准确的电性能测试，为修复充放电提供基础数据。

充放电模块采用先进的PWM调制技术，能够实现对电池的快速充放电，有效降低电池内部的枝晶生长，延长电池寿命。

数据采集模块能够实时记录电池的充放电过程数据，为后续的数据分析提供支持。

液晶显示模块则可以直观地显示电池的电压、电流、温度等信息。

二、方法原理我们的再生修复充放电方法主要包括以下几个步骤：1. 电池测试：首先对铅酸蓄电池进行电压、内阻、容量等性能参数的测试，确定电池的衰减程度。

2. 充电阶段：根据电池的实际情况，通过充电模块进行适当的恒流、恒压充电，恢复电池的容量。

3. 放电阶段：通过放电模块对电池进行快速放电，消除内部的枝晶生长，改善电池的循环特性。

4. 辅助修复：根据电池测试结果，对电池进行一些辅助的修复处理，例如采用脉冲充电、深度放电等技术。

5. 再次测试：最后对修复后的电池进行再次测试，确认修复效果并记录相关数据。

通过以上方法，我们可以有效地对铅酸蓄电池进行再生修复，延长其使用寿命，提高其循环性能，降低维护成本，推动绿色能源的发展。

三、应用前景我们的再生修复充放电设备及方法可以广泛应用于铅酸蓄电池的维护、电动车电池的再生利用、电站储能电池的维护等领域。

特别是在新能源汽车、太阳能、风能等领域，随着铅酸蓄电池的大规模应用，其再生利用将成为一项重要的环保措施。

铅酸蓄电池修复技术进展唐国鹏;赵光金;吴文龙【摘要】铅酸蓄电池在变电站、通讯基站、电动汽车、太阳能、风能等领域的应用十分广泛,但因日常使用和维护不当,导致铅酸蓄电池失效并提前报废,造成了极大的浪费.总结了铅酸蓄电池的失效原因及相关铅酸蓄电池修复技术的发展现状和优缺点.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2016(040)007【总页数】3页(P1526-1528)【关键词】铅酸蓄电池;失效模式;硫酸铅盐化;脉冲技术【作者】唐国鹏;赵光金;吴文龙【作者单位】国网河南省电力公司电力科学研究院,河南郑州450052;国家电网公司电网废弃物资源化处理技术实验室,河南郑州450052;国网河南省电力公司电力科学研究院,河南郑州450052;国家电网公司电网废弃物资源化处理技术实验室,河南郑州450052;国网河南省电力公司电力科学研究院,河南郑州450052;国家电网公司电网废弃物资源化处理技术实验室,河南郑州450052【正文语种】中文【中图分类】TM912铅酸蓄电池具有价格低廉、高低温性能好、安全可靠等突出优点，应用领域非常广泛，在电力、汽车启动、通信、铁路、牵引等诸多领域都有应用。

近年来，随着电动车等个人交通工具的快速发展，电力、电信及IT网络等基础建设的加快，各种备用电源、储能电源(风力、太阳能发电)以及特殊用途的牵引电源等的需求进一步增大，铅酸蓄电池的消耗量在急剧增大。

铅酸蓄电池的设计寿命在8～10年，由于维护不当、滥用等原因，实际运行寿命一般为3～4年。

铅酸蓄电池的过早报废不仅严重浪费能源，而且严重污染环境，已成为各级政府及各企事业单位的关注热点，因此对于废旧铅酸蓄电池修复技术的研究是很有意义的。

事实上，退运电池中有相当部分容量在40%以上，这部分电池劣化的主要原因为失水和硫酸盐化，具备修复价值和技术可行性。

由于极板的种类、制造条件、使用方法有差异，最终导致铅酸蓄电池失效原因各异，归纳起来，铅酸蓄电池的失效有下述几种模式[1]。

电池修复技术目次第一部电池修复基础理论简介--------------------------------- 2第二部修复电池的方法与步骤--------------------------------- 8第三部电池修复的特殊技巧与方法--------------------------- 12第四部电池修复技术提高试验参考--------------------------- 22第五部市场需求就是机遇(市场篇) --------------------------- 26第六部电动三轮电池的修复方法------------------------------28第八部摩托车电池的修复方法须知---------------------------29第九部通信电池（UPS）的修复-----------------------------32第十部修复设备的最佳选择参考-----------------------------33第一部：理论部分简介:铅酸蓄电池基本原理与构造:所谓蓄电池即是贮存化学能量，于必要时放出电能的一种电气化学设备。

构成铅蓄电池之主要成份如下：阳极板(过氧化铅.PbO2)---> 活性物质阴极板(海绵状铅.Pb) ---> 活性物质电解液(稀硫酸) ---> 硫酸(H2SO4) + 水(H2O)另外有:电池外壳隔离板其它(液口栓.盖子等)1、了解铅蓄电池的工作原理与化学反应机理:铅蓄电池内的阳极(PbO2)及阴极(Pb)浸到电解液(稀硫酸)中，两极间会产生2V的电力，这是根据铅蓄电池原理，经由充放电，则阴阳极及电解液即会发生如下的变化：1.1 放电中的化学变化(阳极) (电解液) (阴极)PbO2 + 2H2SO4 + Pb ---> PbSO4 + 2H2O + PbSO4 (放电反应)(过氧化铅) (硫酸) (海绵状铅)蓄电池连接外部电路放电时，稀硫酸即会与阴、阳极板上的活性物质产生反应,生成新化合物『硫酸铅』。

环保部解读《铅蓄电池生产及再生污染防治技术政策》郭薇【期刊名称】《资源再生》【年(卷),期】2017(000)002【总页数】3页(P15-17)【作者】郭薇【作者单位】【正文语种】中文为防治环境污染，保障生态安全和人体健康，规范铅蓄电池生产及再生行业污染治理和管理行为，引领行业生产工艺和污染防治技术进步，促进行业的绿色循环低碳发展，环境保护部于2016年12月发布了《铅蓄电池生产及再生污染防治技术政策》。

日前，环境保护部科技标准司有关负责人就这一技术政策的有关问题及如何理解、贯彻这一技术政策，接受了笔者采访。

答：1.铅蓄电池生产及再生行业污染防治管理是重金属污染防治的重中之重。

2009～2011年期间，由铅蓄电池企业引起的部分“血铅”超标和群体性事件也给社会和环境带来了严重影响。

《重金属污染综合防治“十二五”规划》中铅被列入5种重点防控的重金属污染物之一，铅蓄电池行业也被列入5种重点防控行业之一。

随着我国电动车保有量和铅蓄电池使用量的增长，铅蓄电池生产及再生行业正发展和壮大，但行业秩序混乱、产业集中度不高、清洁生产发展严重滞后等现象仍然存在。

2.行业发展和标准加严引导管理要求新变化。

随着铅蓄电池行业的发展和标准规范的加严，行业管理要求有了新的变化。

为解决国内铅蓄电池污染防治问题，环境保护部制定发布了《铅蓄电池生产及再生污染防治技术政策》，其目的就是为铅蓄电池行业环境保护相关规划、环境影响评价等环境管理和企业污染防治工作提供技术指导，同时配合各种技术措施的实施，充分发挥体制机制优势，合力推动铅蓄电池生产及再生污染防治工作，提高我国铅蓄电池行业环境管理水平。

答：技术政策根据铅蓄电池行业的污染特点，遵循全过程污染控制原则，以重金属污染物减排为核心，以污染预防为重点，积极推进源头减量替代，突出生产过程控制，规范资源再生利用，健全环境风险防控体系，强制清洁生产审核，推进环境信息公开。

原则一：以重金属污染物减排为核心，以污染预防为重点，积极推进源头减量替代。

铅酸蓄电池再生有术作者：郑秀亮来源：《环境》2016年第10期铅酸蓄电池，被广泛运用在通信、电力、军事、交通、银行、信息等各领域，在很多行业当中有着不可替代的作用。

由于铅酸蓄电池使用范围广，加上实际使用寿命短，每年中国报废的铅酸蓄电池大约有2亿只。

“每年淘汰的2亿只铅酸蓄电池中，至少有5000万只是可以进行修复再生的。

”广州泓淮能源科技有限公司（以下简称广州泓淮）技术人员表示，受修复技术限制，这些被淘汰的电池大多数都没有得到利用，造成了资源浪费，也带来了环境污染。

不过，日前该公司历经十多年时间研发成功的铅酸蓄电池修复技术，得到了行业专家的认可，为铅酸蓄电池的再生利用找到了出路。

现状：铅酸蓄电池寿命短，资源浪费严重1859年，铅酸蓄电池正式面世。

在其发明后的一百多年时间里，铅酸蓄电池由于具备安全可靠、生产工艺简单、成本低等特点，得到广泛应用。

据统计，目前世界上95%的后备能源系统均采用铅酸蓄电池。

经过一百多年的发展，铅酸蓄电池在理论研究和产品性能方面都得到了长足发展，然而铅酸蓄电池生命周期短的弊端却长期未能得到有效解决。

储能铅酸蓄电池设计寿命通常为8～12年，但是在实际使用过程中，其寿命往往只有3～5年。

“铅酸蓄电池寿命短的核心原因在于，蓄电池氧化还原反应的必然产物Pb2SO4，会逐步形成不可逆的硫酸铅结晶体。

”据广州泓淮董事长黄尚南介绍，铅酸蓄电池主要成份是金属铅与硫酸溶液，它在工作过程中会逐步产生不可逆的Pb2SO4结晶体，也就是常说的硫酸盐化。

Pb2SO4结晶体属于非常稳定的化学物质，且导电性差、体积大、会堵塞极板上的微孔，妨碍电解液的渗透作用，增大了蓄电池的内阻，在充电时不易还原成为可逆二氧化铅和金属铅，使极板中参加电化学反应的活性物质减少，容量降低，导致蓄电池最终失效报废。

“世界各国都在寻找铅酸蓄电池的修复再生之路，修复领域的研发热度从未减缓。

”广州泓淮技术人员介绍说，虽然各国科学家都非常重视铅酸蓄电池再生技术的研究，但是绝大部分的修复技术都没有真正实现技术上革命性突破，都存在修复后电池容量恢复少、使用寿命短等问题，报废蓄电池逐年增加。

铅酸蓄电池的二次利用纪哲夫;谢欢欢;罗文杰【摘要】目前铅酸蓄电池的二次利用,主要是在电池报废之后,将蓄电池拆解后分类、极板回炉、塑料回路、生成原材料这几方面,而本文主要针对电力系统中报废的阀控式铅酸蓄电池在使用科学的修复技术修复后,应用至光伏发电系统、家庭储能等场景中的可行性进行分析.本文首先分析了电池过早失效的原因主要是硫酸盐化及缺水,然后简单介绍了最新行业标准推荐的修复技术修复液修复法,可有效解决铅酸蓄电池硫酸硫化及缺水问题,并有效恢复失效电池的容量、降低内阻,再分析修复后电池在储能领域运用的可行性.同时探讨了修复后的阀控式铅酸蓄电池在家庭光伏发电储能、家庭储能、储能电站的应用方案,并对未来报废电池在这些领域的应用提出了展望.【期刊名称】《储能科学与技术》【年(卷),期】2017(006)002【总页数】5页(P250-254)【关键词】阀控式铅酸蓄电池;电池修复;二次利用;储能;降低成本【作者】纪哲夫;谢欢欢;罗文杰【作者单位】深圳供电局有限公司,广东深圳 518000;深圳供电局有限公司,广东深圳 518000;深圳供电局有限公司,广东深圳 518000【正文语种】中文【中图分类】TQ028.8在电力系统中，有2个场景需要大量采用铅酸蓄电池作为后备能源。

一个是电力变电站采用110 V、220 V铅酸蓄电池组作为电力调度、控制的后备电源，另一个是电力通信的48 V通信电源柜。

而阀控式铅酸蓄电池又是变电站应用最广的一种，因为这种电池具备安全的阀门装置，阀门设计原则要求蓄电池内部压力超过30 kPa时（30 kPa压力的概念比较抽象，可以理解为一杯茶水对桌面的压力），阀门就必须打开，也就是说铅酸阀控蓄电池永远不具备爆炸条件，所以这种类型的蓄电池具有高安全性。

而至今锂电池的安全性的问题却始终未有效解决，如果一个造价几千万甚至几个亿的变电站采用锂电池作为后备电源，如果锂电池爆炸而毁掉变电站，这是得不偿失的。