电动车旧电池修复再利用技术研究

电动车旧电池修复再利用技术研究 电动车旧电池修复再利用技术研究 NO.22,2011 现代商贸工业 ModernBusinessTradeIndustry2011年第22期 电动车旧电池修复再利用技术研究 赵帅邢攀科 (河北科技大学理工学院,河北石家庄050035) 摘要:当下,电动车使用起来轻快便捷,是很好的代步工具,很爱人们欢迎,拥有率很高.但目前电动丰使用的普通 铅酸蓄电池的使用寿命均在一年左右,一般市场售价在300—400元之间,因此电动车用户每年的电池使用成本就需300— 400元左右如果将旧电池嗲复再利用,那么不仅可以缓解电池i{『场的压力,为用户节省开支,而且还『以减少废旧电池时 环境的污染,节约资源对铅酸蓄电池结构原理,_7-作原理奠损坏原因进行,提出可由非专业人员朵作将其修复再耳《 用的可行性方法. 关键词:旧电池;修复;再利用 中图分类号:TB文献标识码:A文章编号:1672—3198(2011)22—0331—01 1铅酸蓄电池结构原理 正极:正极为铅一一锑——钙合金栏板,内含氧化铅为 活性物质,长时间使用中保持蓄电池容量,减小自放电. 负极:负极为铅——一锑——钙合金栏板,内含海绵状纤 维活性物质,长时间使用中保持蓄电池容量,减小自放电. 隔板:先进的多微孔AGM隔板,保持电解液,防止正极 与负极短路.采用无纺超细玻璃纤维,在硫酸中化学性能 稳定.多孔结构有助于保持活性物质反应所需的电解液. 防止活性物质从电极面脱落. 电解液:在电池的电化学反应中,硫酸作为电解液传导 离子,使电子能在电池正负极活性物质间转移. 外壳和盖子:多为ABS树脂材料,提供电池正负极组合 栏板放置的空间,具有足够的机械强度可承受电池内部 力. 安全阀:材质为具有优质耐酸和抗老化的合成橡胶,帽 状阀中有氯丁二烯橡胶制成的单通道排气阀.电池内压高 于正常压力时释放气体,保持压力正常,阻止氧气进人. 端子:根据电池的不同,正负极端子可为连接片,棒状, 螺柱或引出线.端子的密封为可靠的粘结剂密封,红色为 正极,黑色或蓝色为负极.密封端子有助于大电流放电和 延长使用寿命.' 2铅酸蓄电池工作原理 铅蓄电池由正极板群,负极板群,电解液和容器等组 成.充电后的正极板是棕褐色的PbOz,负极板是灰色的绒 状Pb,当两极板放置在浓度为27,37的H2s04水溶 液中时,极板的Pb和H2SO4发生化学反应,pbz+转移到电 解液中,在负极板上留下两个电子.由于正负电荷的引力, pbz+聚集在负极板的周围,而正极板在电解液中水分子作 用下有少量的PbOz渗入电解液,其中两价的氧离子和水化 合,使二氧化铅分子变成可离解的一种不稳定的物质… PbOH4.PbOH4由Pb4+和四个0H一组成.Pb4+留在正 极板上,使正极板带正电.由于负极板带负电,因而两极板 间就产生了一定的电位差,这就是电池的电动势.当接通 外电路,电流即由正极流向负极.在放电过程中,负极板上 的电子不断经外电路流向正极板,这时在电解液内部因 HzSO4分子电离成H+和SO4,在离子电场力作用下,两 种离子分别向正负极移动,sO4一到达负极板后与Pb+结 合成PbSO4.在正极板上,由于电子内外电路流入,而与 pb4+化合成pb2+,并立即与正极板附近的sO42--结合成 PbSO4附着在极板上.铅酸蓄电池放电是充电的逆过 程,化学反应的原理方程式如下: 正极:PbO2+2e+SO42,十4H十一PbSO4+2H2O; 负极:Pb一2e+s042一一PbSO4; 总反应:PbOz+2H2SO4十P5—2PbSO4+2H2O.' 3铅酸蓄电池损坏原因 3.1铅酸蓄电池工作原理方面的原因 铅酸蓄电池充放电的过程是电化学反应的过程,充电 时,硫酸铅形成氧化铅,放电时氧化铅又还原为硫酸铅.而 硫酸铅是一种非常容易结晶的物质,当电池中电解溶液的 硫酸铅浓度过高或静态闲置时间过长时,就会"抱成"团,结 成小晶体,这些小晶体再吸引周围的硫酸铅,形成大的惰性 结晶,结晶后的硫酸铅充电时不但不能再还原成氧化铅,还 会沉淀附着在电极板上,造成了电极板工作面积下降,这一 现象叫硫化.这时电池容量会逐渐下降,直至无法使用. 3.2电动自行车特殊工作环境的原因 (1)深度放电:电动自行车在骑行时不能充电,经常会 超过6O的深度放电,深放电时,硫酸铅浓度增加,硫化就 会相当严重. (2)大电流放电:电动车20公里巡航电流一般是4A,而 超速超载的电动车的工作电流就更大.大电流工作增加了 5O的放电深度,电池会加速硫化. (3)充放电频率高:用在后备供电领域的电池,只有在 停电时才会放电,如果一年停1O次电,只用做到1O次循环 充电寿命,而电动车一年充放电循环300次以上很常见. (4)短时充电:由于电动自行车是交通工具,可充电时 间不多,要在8小时内完成36V或48V的2OAh充电,这就 必须提高充电电压.当充电电压超过单节电池的析氧电压 或析氧电压时,电池就会因过度析氧而开阀排气,造成失 水,使电解液浓度增加,电池的硫化现象加重. (5)放电后不能及时充电:作为交通工具,电动自行车 的充电和放电被完全分离开来,放电后很难有条件及时充 电,而放电后形成的大量硫酸铅如果超过半小时不充电还 原为氧化铅,就会硫化结成晶体 基金项目:本文系河北科技大学2011年度大学生科技创新基金立项项目鲒题成果. 作者简介:赵帅,男,现为河北科技大学理工学院2009级电子科学与技术专业学生,中共预备党员;邢攀科,男,人力资源优化 配置研究方向硕士研究生,现为河北科技大学讲师,中共党员. 一 331— NO.22,2Ol1 现代商贸工业 ModernBusinessTradeIndustry2011年第22期 建筑工程地下钢筋混凝土外墙受温度影响分析 娄光明翟中锋. (1.河南省第二建设集团有限公司,河南新乡453002;2.河南建达工程建设监理公司,河南郑州450002) 摘要:某地下人防工程建造了一面超长钢筋混凝土墙(352米,未设伸缩缝).由于该墙结构条件与所处温度环境特 殊,需对其进行温度影响的分析.选取整墙某区作为研究对象,测量此处墙体内部钢筋混凝土表面发生的应变,结合热传 导理论,得出钢筋与混凝土表面的温度应力随时间的变化.提出了一种可以应用于实际工程,测量精度较高,测量操作简 单的获得钢筋混凝土墙体温度应力的试验方法. 关键词:超长钢筋混凝土墙;温度影响;应变测量;温度应力 中图分类号:TU文献标识码:A文章编号:1672—3198(2011)22—0332—02 某地下人防工程中采用了超长钢筋混凝土墙的结构设 计,长度为352米,未设伸缩缝.该墙内侧为地下室,外侧 是过道,过道上方采用夹层玻璃作为屋顶.因此该墙体外 侧可受到日照作用,昼夜温度条件变化较大,而内侧处于地 下室内,温度变化较小.由于该墙结构与所处温度环境特 殊,有必要对其进行温度影响分析. 本次试验在墙体浇注混凝土前先将钢筋传感器布置在 墙体内部纵向钢筋上,在墙体浇注完毕,龄期为90天时,在 墙体内外侧混凝土表面布置塑基长标距应变计,方向为沿 墙体长度方向,与钢筋传感器布置方向一致,并进行了一次 24小时应变测量.根据热传导理论,得出墙体内部钢筋和 混凝土表面温度应力随时间的变化情况.文中采用的方 法,认为是一种可以应用的实际工程中,测量精度较高,测 试方法简单的获取钢筋混凝土墙体温度应力的试验方法. 1温度应力产生的原因 由于随时间的变化墙身各处温度也随之变化,根据材 料热胀冷缩的性质,墙身各处会随时间产生一定的温度变 形.当变形受到结构内部纤维约束与超静定约束时,结构 会沿墙体长度方向与墙厚方向产生相当大的温度应力.若 遇气温骤降等天气情况,墙体表面及内部会产生较大拉应 力,沿墙体长度方向易发生裂缝. 2日照温差颁布与温度载荷的计算 试验中,对墙体内外表面的温度进行了24小时实测, 见表1. 3.3铅蓄电池生产方面的原因 针对电动自行车用铅酸蓄电池的特殊性,电池制造商 采取增加极板数量,提高电池的硫酸比重,增加正极板活性 物质氧化铅的用量和比例等方法提高电池容量.这些措施 虽然提升了电池的初期容量,特别是改善了电池的大电流 放电的特性.但是会造成电池失水和硫化,而失水和硫化 又会相互促成,最终结果却是牺牲电池的寿命. 4铅酸蓄电池修复再利用的可行性方法 由于许多客观因素的存在,电动车使用者经常对电池 欠充电,过充电或放电,其结果往往会导致电池缺水并且产 生硫化,直至产生不可逆转的硫化.电动车行驶里程小的 原因,往往是因为电池组不平衡,也就是说,一组电池中只 有一块可能是坏的,其余的电池是好的,即使好的电池也存 在放电时间过短的问题,也就是说存硫化现象.如果我们 不修复,报废的就是三块或四块电池;如经过修复,至少可 以重复修好两块或三块电池进行再利用.一部分极板软 化,断裂的电池也都是因为长期的硫化而导致的,如果能够 及时维修,是可以避免的.电动车电池损坏中,9O以上是 电池缺水和硫化造成的,它们都是可以经过早期和后期修 复而再利用的. (1)对于正负极接线端子因腐蚀断裂而造成开路的电 池,可以用螺丝钉在电极处打桩,再将导线与螺丝钉用电烙 铁焊牢,最后在焊接处涂上适量凡士林或黄油以达到抗腐 蚀氧化的目的. (2)对于长时间充电,充电设备却总不显示充满(充电 器不跳灯),并且过热发烫甚至外壳变形的电池,考虑到是 电池自放电大的原因,天气过热,电池处在过充状态,容易 充胀失水.补水的方法是打开电池盖子有6个孔,每个孑L 加1O毫升至2O毫升纯净水,最好用专门的电池用纯净水或 电解补充液,切记不要随便加自来水.加水后放置24小 时,然后倒出多余的水,盖上盖子(有时侯倒不出水,说明水 充分吸收到电池内的玻璃纤里了),再次充电,电池容易充 满且不过热发烫,说明修复成功. (3)对于以上两种方法不能解决问题的电池,说明电池 容量下降不单是失水造成,可能是极板硫化造成的.解决 方法是以大电流10A放电,直至单体电池电压降至4V左 右,然后再次充电,用两个充电器并联以较大电流充电.一 般能将电池恢复至七成容量. (4)对于以上三种方法不能解决问题的电池,可能是电 池极板活性物质脱落(表现为从电池中抽出的液体颜色非 常黑和浑浊),极板短路,正极板严重软化,这种电池已经不 能修复,只能更换新电池. 通过延长电池的使用寿命而减少电池的生产量,对于 减少废旧电池对环境的污染和节能有着重要意义.对于消 费者而言,可以省下许多换电池的钱;对于投资创业者而 言,这是一个投资小,风险小,前景好的创业项目.此技术 不仅可以用于电动车使用的铅酸电池的修复再利用,还可 以用于其它设备上的铅酸电池的修复再利用.这样不仅可 以缓解电池市场的压力,为用户节省开支,而且还可以减少 废旧电池对环境的污染,节约资源,所以说将旧电池修复再 利用是一举多得的好事情,必然会得到国家的支持,得到用 户的广泛关注. 作者简介:娄光明(1977一),男,河南郑州人,国家注册一级建造师,工程师,工学学士, 目前担任工程项目经理,研究方向:施 工项目管理. 一 332,