叉车蓄电池硫化产生原因和后续处理

2017-11-18张伟/文

物流技术与应用 2017年11期

关键词：电动叉车充电机酸蓄电池

张伟/文

叉车蓄电池硫化产生原因和后续处理

张伟/文

本文针对铅酸蓄电池硫化产生的原因、表现和不良后果进行了分析，并主要介绍了两种处理方法：大电流冲击法和小电流恢复法。相比之下，小电流恢复法更加高效，效果显著且无副作用。

电动叉车、铅酸蓄电池、硫化、小电流脱硫恢复法

铅酸蓄电池作为电动叉车中主要的部件之一，关乎叉车持续工作时间的长短。叉车在日常工作中，因为场地、充电时间等因素影响，会经常造成铅酸蓄电池硫化，进而进一步缩短电池工作时间与使用寿命。而频繁的更换电池也会给使用者带来极大的经济损失。本文从蓄电池硫化产生的原因、如何预防电池硫化、如何处理已经硫化的蓄电池等几方面进行分析和说明，从而达到延长蓄电池使用寿命的目标。

一、铅酸蓄电池硫化的原因

首先，我们需要了解一下铅酸蓄电池的工作原理和反应过程。从下面的化学反应方程式可以看到，通常情况下铅酸蓄电池在放电过程中由铅和氧化铅与硫酸进行反应，生成硫酸铅和水，反应过程中产生电能。而在充电的过程中硫酸铅会还原成铅。但充电不足等原因，会造成硫酸铅无法完全还原成铅，就会在电池负极板上堆积越来越多的结晶的硫酸铅，俗称为“硫化”。

产生硫化的主要原因，可能有以下几种：

1.出厂前电池初充电没做好，以及长期闲置的电池没有定期充电；

2.蓄电池电解液的密度过高，使硫酸铅溶解困难（多见于充电过程不完整的用户）；

3.电池过放电，电池在使用中无法避免过放电的发生；

4.电池放电后没有进行及时充电，或者是充电不完整；

5.铅原材料纯度不高，导致电池自放电甚至过放电严重；

6.补水不及时，电解液不能覆盖电池极板，导致极板在空气中深度氧化。

以上多种状况都极有可能导致铅酸蓄电池的硫化，硫化后的蓄电池中部硫酸铅结成晶体，这些晶体在充电过程中被冻结住了，普通的充电电流无法将这些晶体打开。以至于充入电池的电能不能被有效地转换成化学能储存起来，从而使得电池的容量不断下降，电动叉车的使用时间会进一步缩短。

二、硫化电池出现的现象

叉车蓄电池

表1：小电流脱硫恢复法应用实例

铅酸电池硫化的初期表现为电池容量衰减，电池在充满电以后的实际放电容量下降，用户感觉电池越来越不够用。充电过程中充电时间缩短，电池表现为很快充满了电。充电时电池耗水很快、充电过程中电池发热严重。后期还会在电池正极柱周围的面板上出现明显的鼓包等现象。

三、不及时解决引发的不良后果

硫化问题如果不及时解决，电池的容量就会不断衰减；用户感觉电池不够用，就会增加电池随机充电的次数；不饱和充电的次数越多，就越容易加速电池的硫化，由此形成了一个恶性循环。

市场上大多数的充电机都不能对电池的硫化部分进行识别，充电机给电池进行一次满充的总电量是被定时或者定量的。根据能量守恒定律，输入电池的电能如果不能被完全转换成化学能，就会转换成其它能量的形式发散出来，通常表现为大量电解水，以及电池发热严重。

四、避免铅酸蓄电池硫化的措施

1.为电动叉车选择合适的蓄电池容量，保证电动叉车能满足用户要求的工作时长，避免频繁对电池进行不完整充电；

2.尽量避免蓄电池过度放电，电池放电之后进行迅速的补充充电；

3.电池充电时间和过程必须完整。目前先进的高频充电机都能为蓄电池设置匹配的充电曲线，用户只需要按照厂商建议，保证蓄电池的充电时间；

4.经常检查蓄电池电解液液面，保持液面高于极板。

五、已经产生硫化电池的处理方法

1.大电流冲击法

传统的“脱硫”，是以高电压大电流的模式对电池进行强充，如图1。这种方法对电池的冲击大、副作用也大。通常的方法是将充电的总电量设定为被维修电池容量的300%～400%（也就是通常所说的“三充两放电”或“四充三放电”），能耗非常高而且强充的过程中会使电池升温很快，一般需要把电池安排在有循环冷却水的条件下进行，否则经高温冲刷的电池极板上会有大量的活性物质脱落。一般采用这种方式的脱硫机都是大型柜机，体积大、成本高，而且都需要三相380V工业用电来支持。同时对于操作人员的技术水平要求较高，需要实时监控电池的温度变化，并且随温度变化及时调整电流和电压。

图1：传统脱硫机

图2：高频充电机

2.小电流恢复法

现在很多新型的高频充电机能使得充电机设置很多参数，从而保证了100%适合蓄电池，并不受电池类型限制，很多安全原则也可用来设置编程。运用高压低电流对于结晶体的特殊功效，慢慢刺激，并结合智能的恒压恒流自动切换，效果显著且无副作用。

高频充电机的普遍特点都是体积小巧、重量轻、方便携带，只需要普通50Hz/220V单相交流电即可工作，如图2。

高频充电机的基本原理为，开始阶段利用高频技术将交流AC电压转换成直流DC电压。高频开关晶体管接受直流电并生成频率高达50～100kHz的脉冲电压。第一个优点是转换电压的高频变压器可以拥有更轻的重量、更小的体积和更高的效率。当电压通过第二级整流器和第二级滤波器，并通过高频变压器和扼流圈到达电池，微处理器就会自动根据相关充电参数（尤其针对主电源电压）对目标数值和实际数值进行检查和修正，通常控制电路（光耦合器）会最后将正确的数值传送给高频开关晶体管的控制器。这个过程保证了充电过程的高效性，小电流脱硫恢复法应用实例，如表1。