移动基站电池维护的解决方案

北京清大晶科技开发有限公司

铅酸蓄电池修复技术针对通信基站电池维护的解决案

一、产品技术分析

一、项目背景

随着中国移动通信产业的快速发展，近年来移动通信基站的数量迅速增加。为了保障通信网络的安全运行，每个基站都必须配有两组铅酸蓄电池，以备停电或电网不稳定时能及时提供临时电力。

国通信行业的电池大都为固定型密封阀控式电池，作为大型备用电源用，质量好，要求高，设计浮充使用寿命8 年以上。使用寿命对使用环境、使用式等因素依赖性强，在实际中难以完全达到理论上的理想使用环境，所以，绝大部分蓄电池在没有达到设计使用年限前，就会出现容量下降等问题而提前报废。这不仅增加电信运营商的成本，同时也增加了大量的报废电池，对环境产生重污染。常见问题如下：

♦使用环境温度高，浮充电压高等情况易造成电池正极板损坏重过早报废。

♦使用过程中长时间处于浮充状态，或放电后充电不足等情况易造成负极板硫化而过早报废。

按通信行业标准，当蓄电池容量低于标称容量80%以下时即应报废。但有关调研显示，尽管目前国普遍使用的GFM 型蓄电池设计寿命一般是8 年甚至更高，但能够在上述标准下使用超过2年的不足15%。大多数电池3 年出现问题，5 年完全报废，根本达不到设计寿命。

北京清大晶科技开发有限公司是中国第一家专业从事铅酸蓄电池复原维护技术研发和推广的高科技公司，拥有清华大学的专家团队作为技术指导，拥有独立的知识产权。经过长期的努力，已与移动、移动、移动、移动、移动、移动等签订了长期服务协议，所复原的电池已成功在线使用两年以上，技术的先进性和稳定性得到了用户广泛的认可。

2005 年9 月，在省市移动公司运维部的支持下，我公司对省移动公司尤溪地区基站一组1000 安时的落后电池进行修复，结果显示：蓄电池全部恢复到了标称容量。经在线负载放电检测证明，复原后蓄电池组的性能非常稳定。经过一年多的在线运行容量基本不变。

据此可知，如果采用上述技术对移动基站的备用铅酸蓄电池进行优化维护和复原处理，可使蓄电池的使用寿命再延长至少3 年。这不但能产生很高的经济效益，更重要的是完全符合党中央、国务院关于建设节约型社会、加强循环经济建设的理念，将为节约

大量的宝贵资源，为保护环境、和经济可持续发展做出积极的贡献。

二、技术原理

1、铅酸蓄电池的硫酸盐化

如果不考虑生产质量和非正常使用问题，铅酸蓄电池的寿命主要由正极板栅的腐蚀变形速度和不可逆硫酸盐化的积累速度所决定。一般来说，板栅腐蚀至最终报废的期较长，相对而言，不可逆硫酸盐化是影响蓄电池寿命的最主要和最常见的原因。铅酸蓄电池的报废，缘自反复充放电过程中极板板栅的变形和活性物质的脱落。

由多电极理论可知，铅酸蓄电池的极板属于两相多电极（全浸式扩散电极）。工作时电解液渗入多电极的隙中，在液-固两相界面上进行电极反应。在这种情况下，极板上的活性物质与电解液的接触面积很大，在正常充放电时很容易引起电化学反应。但是，由于应用状态复杂多变，很难保证理论上的“正常充放”条件。绝大多数铅酸蓄电池，尤其是浮充电状态下的固定电池，均令使用中发生不同程度的不可逆硫酸盐化，即在极板上形成了一层粗大坚硬、不易溶解的硫酸铅结晶体。它堵塞了极板的毛细和外表面，从而阻碍了电解液与活性物质发生反应，减少了活性物质的作用量，最终导致电池容量失效。

正常使用的铅酸蓄电池，在放电时形成硫酸铅结晶，在充电时能够较容易地还原为铅。如果电池的使用和维护不善，例如长期放置不用或经常充电不足、过放电等等，负极上就会逐渐形成一种粗大坚硬的硫酸铅结晶。这种硫酸铅结晶不导电，在常规的充电式下很难分解。这种现象被称为“不可逆硫酸盐化” 。它引起蓄电池的阻增大、容量下降，其形成的主要原因是硫酸铅的重结晶现象导致粗大结晶形成后溶解度减小进而无法分解。

2、技术原理

我们的“京环科?铅酸蓄电池复原技术”，其主要目的就是将不可逆的粗大坚硬的硫酸盐晶体迅速地打碎分解，使蓄电池恢复到正常的使用状态。我们采用的法是一种“物理+化学”的综合法，根据硫酸盐结晶对蓄电池极板深度、附着力、晶格取相测定它的性质，并分析与计算活化剂对蓄电池极板硫酸盐的使用定量，以更好的清除和避免在蓄电池极板上的不可逆硫酸盐结晶，大大增加极板活性物质与电解液接触面积。

复原大概流程为：将专门配置的活化剂定量倒入蓄电池，再用我公司智能蓄电池活化仪特定的高频脉冲电流对电池进行激活复原，最后用我公司智能蓄电池放电仪对活化电池进行放电检测容量，放电的同时进一步促进了活化剂有效成分更深入电池部。这种法的主要特点是迅速、有效。活化剂的加入，一面加速了原本不导电的硫酸铅分解，另一面也保证了蓄电池在高频电流进行激活时温度不过度升高，有效地保护了蓄电池。

采用这种法处理的蓄电池，极板上的大晶体全部被分解，电解液的酸根离子 大大增

加，比重也恢复到正常水平。蓄电池又复原到一个新的初始状态。对于绝 大多数正常使用的蓄电池，经过这样的复原处理，能再继续工作一个使用期。

图片：显微镜下硫酸铅结晶极板和复原后的极板

3、技术创新点

铅酸蓄电池复原技术主要是以铅酸蓄电池活化理论作为基础。 在铅酸蓄电池

的使用过程中，除去自然损耗及机械故障外，多铅酸蓄电池在使用过程中会发现 阻增大，充电不足，在还不到寿命终期就不能使用了。 以往解决这一问题的办法 主要是在铅酸蓄电池中增加一些活性物质， 这种活性物质多以碳作为基础。而我 们所采用的铅酸蓄电池复原技术中，最能体现技术特色的主要创新点有两处：

第一，发明了一种专用活化剂，通过与电解液和极板之间的电化学反应， 利 于分解铅酸蓄电池中不可逆硫化大分子，能有效去除极板上的硫酸铅晶体。

传统的蓄电池维护液或活性剂，只能起到补充电解液，维护蓄电池正常工作， 或者可

在一定程度上延缓电池硫化，但不能彻底防止或消除硫化现象。少数产品， 对于硫化不重、还能正常使用的蓄电池，也可以去掉部分硫酸铅晶体，提高电池 容量，但一般只是局限在 40—70%的围，活化效果有限，特别是对于那些重硫 化甚至报废的蓄电池， 起不到很好的作用。 另外有一种错误的电池保养做法， 即 补充酸液，认为这样可以恢复电池容量，实际上加速电池极板的硫化。

本活化剂利用干扰机理，在电池放电过程中阻止硫酸铅重结晶现象的发生， 随时清理

电极的微和外表面，保证液 -固两相界面上的清洁通畅，从而保证电化 学反应的正常进行。 我们从电化学原理上进行了大胆的突破， 在保证蓄电池正常 性能不受破坏的前提下， 加入本活化剂后， 能在短时间激发极板上硫酸铅晶体与 电解液之间的剧烈反应，从而迅速化解并促使晶体脱落还原。

活化剂的作用， 不仅是阻碍不可逆硫酸盐化的形成， 提高了电池的寿命， 更 重要

显微镜下硫酸铅结晶 去除硫化后的极板