專利名稱：一種利用超聲波對蓄電池進(jìn)行充放電的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉛酸電池的循環(huán)生產(chǎn)方法，其目的是從根源上消除廢舊鉛酸電池可能存在的環(huán)境危害，使價(jià)廉物美的鉛酸電池能夠繼續(xù)在社會生活中發(fā)揮作用，而不帶來任何鉛，硫酸污染問題。
背景技術(shù)：
鉛酸電池(Lead-acid battery)電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶·液的一種蓄電池。自法國人普蘭特(G. Plante)于1859年發(fā)明鉛酸蓄電池，已經(jīng)歷了近150年的發(fā)展歷程，鉛酸蓄電池在理論研究方面，在產(chǎn)品種類及品種、產(chǎn)品電氣性能等方面都得到了長足的進(jìn)步，不論是在交通、通信、電力、軍事還是在航海、航空各個(gè)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，鉛酸蓄電池都起到了不可缺少的重要作用。近年來，隨著城市化的加速和城市范圍的擴(kuò)大，交通流量劇增。雖然汽車等交通工具發(fā)展迅速，但受到使用價(jià)格相對昂貴和油價(jià)上漲等因素的影響，使電動自行車以其輕捷，方便，價(jià)格低廉等優(yōu)勢，在國內(nèi)市場深受廣大消費(fèi)者的歡迎。鉛酸電池因性價(jià)比高、功率特性好、自放電小，價(jià)格便宜，近年來在電動自行車中又得到了應(yīng)用，在相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)還不可能被其它可充電電池取代，屬于高污染風(fēng)險(xiǎn)但又無法立刻消除的典型產(chǎn)業(yè)。但鉛酸電池存在比功率低，不能快速充放電等不足，其中致命弱點(diǎn)是電極上的活性物質(zhì)PbS04會逐漸污染極板，使之不能發(fā)生正常的化學(xué)反應(yīng)，電解液中的S042-經(jīng)反應(yīng)形成PbS04，并逐步結(jié)晶附著在電極上，也就是引起通常所說的硫酸鹽化(Sulfation)，由于硫酸鹽化，引起電解液質(zhì)量濃度下降，而隨著電解液質(zhì)量濃度的降低，電壓也降低。因此，性能劣化的電池在充電時(shí)有大量電流通過，引起水的電解反應(yīng)，液溫上升到50 60°C，會產(chǎn)生大量的氫氣與氧氣，并繼續(xù)發(fā)生充電不足的狀態(tài)，使PbS04逐步結(jié)晶化，當(dāng)這種PbS04白色大結(jié)晶體覆蓋在整個(gè)電極表面時(shí)，即使繼續(xù)充電，也不能恢復(fù)電池性能。硫酸鹽化使得電池容量和電流特性惡化，性能逐步降低。使用一段時(shí)間以后，鉛酸電池能夠儲存和放出的電量會大大減少，不再能滿足使用者的要求，此即廢舊鉛酸電池。一般認(rèn)為鉛酸電池在正常使用過程中，由于不完全充放電或長期處于待使用的狀態(tài)時(shí)，其電池內(nèi)部會不斷產(chǎn)生結(jié)晶硫化物，并且結(jié)晶硫化物覆蓋在極板上阻礙了電化學(xué)反應(yīng)的正常運(yùn)行，并且影響電能的輸出。而且隨著極板上結(jié)晶硫化物的不斷增多，鉛酸電池的容量會不斷的下降，直至完全失效為止。另外，鉛酸電池的負(fù)極板在放電時(shí)，當(dāng)氧化鉛與硫酸溶液進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)時(shí)會產(chǎn)生硫酸鉛，且硫酸鉛物質(zhì)系以結(jié)晶方式存在。通常，因緩慢放電所形成的大顆粒硫酸鉛結(jié)晶以及過度的大電流充電與放電皆會造成過于緊密的硫酸鉛結(jié)晶。當(dāng)大顆粒的硫酸鉛結(jié)晶覆蓋于負(fù)極板上面會掩蓋活性物質(zhì)，因而產(chǎn)生硫化的現(xiàn)象，或稱「假性電量現(xiàn)象」。若鉛酸電池的覆蓋程度加大時(shí)，則會逐漸喪失電荷的充放電能力。目前的鉛酸電池中，其壽命終結(jié)的原因有70%以上屬于硫化所引起的。已有的技術(shù)將只有通過電池拆解進(jìn)行處理。目前，已有一些工業(yè)化的技術(shù)對這種廢鉛酸電池進(jìn)行了回收利用。在已有的鉛酸電池回收方案中，一般使用金屬鉛熔點(diǎn)較低的特點(diǎn)(只有327. 40C )把廢舊鉛酸電池中絕大部分鉛回收。而鉛酸電池中其它成分，如硫酸鉛、二氧化鉛等等必須經(jīng)脫硫之后，再按已有的冶鉛工藝冶鉛。這樣一方面會消耗一定量的碳酸鈉或氫氧化鈉等，同時(shí)產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的低價(jià)值硫酸鈉或硫酸銨，經(jīng)濟(jì)效益大打折扣。另外，即使其他問題都得到了解決，還原得到的鉛必須分別經(jīng)制粉、氧化得到氧化鉛，才能在鉛酸電池中得到應(yīng)用，因此存在工藝流程長，環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)高，能耗高的問題。除此之外，國際國內(nèi)也開發(fā)了一些濕法工藝。例如，中國專利申請CN101291008A就報(bào)到了一種所謂酸式濕法電解回收廢舊鉛酸電池中鉛的方法。該方法將分離得到的電池單元用雙電源多模塊電解工藝還原得到鉛。該方法有一個(gè)缺點(diǎn)，就是所有的含鉛化合物全部轉(zhuǎn)變?yōu)殂U，這意味著要耗費(fèi)大量的電能，同時(shí)也存在前面所述的問題。盡管如此，鉛酸電池的回收再利用也牽扯大量的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境保護(hù)因素，若方法不當(dāng)，可能會導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益低下和二次環(huán)境污染的問題。據(jù)調(diào)查，一些廢舊電池經(jīng)走街串巷的小收購戶從電動車廠家及電動車維修點(diǎn)流向一些小再生鉛廠。有些小再生鉛廠并沒有廢電池處置資質(zhì)，加上一些小收購個(gè)體戶普遍缺乏環(huán)境保護(hù)意識，在收集、轉(zhuǎn)運(yùn)過程中隨意拆解，將廢舊鉛酸蓄電池中的有毒酸液任意處置，因此回收過程存在嚴(yán)重的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)，可能嚴(yán)重危及人體健康。針對廢舊電池資源化研究存在的問題，我們率先提出了環(huán)保可循環(huán)再生電池的概念。其核心思想是二次電池的資源化不再以提取其中的貴重元素為目標(biāo)，代之而起的是將廢舊電池不拆解，不傾倒毒酸液，通過一種利用超聲波對蓄電池進(jìn)行充放電 的方法及裝置，從而將硫酸鹽化的廢舊鉛酸蓄電池轉(zhuǎn)變成環(huán)?？裳h(huán)再生電池。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種利用超聲波對蓄電池進(jìn)行充放電的方法及裝置，可顯著提高蓄電池氧化還原反應(yīng)的強(qiáng)度，更快的達(dá)到完全反應(yīng)狀態(tài)，并使蓄電池固體基質(zhì)表面不同位置的氧化還原反應(yīng)更趨一致的技術(shù)問題。


圖為一種利用超聲波對蓄電池進(jìn)行充放電的方法及裝置的示意圖實(shí)施方法該方法及裝置利用超聲波發(fā)生器產(chǎn)生一定強(qiáng)度的超聲，將準(zhǔn)備好的蓄電池置于超聲波傳播途徑中，利用超聲波的高頻振動及輻射壓力在蓄電池內(nèi)的電解液中形成有效的攪動，通過電解液的攪動，帶動其中反應(yīng)分子的運(yùn)動，從而促進(jìn)蓄電池氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行。所述的一種利用超聲波對蓄電池進(jìn)行充放電的方法及裝置，其特征在于該方法利用超聲波發(fā)生器產(chǎn)生一定強(qiáng)度的超聲，將準(zhǔn)備好的蓄電池置于超聲波傳播途徑中，通過超聲波諧振元件與蓄電池之間的偶合介質(zhì)，使超聲波傳導(dǎo)至蓄電池內(nèi)電解液中，利用超聲波的高頻振動及輻射壓力在蓄電池內(nèi)電解液中形成有效的攪動，通過電解液的攪動帶動其中反應(yīng)的分子的運(yùn)動并根據(jù)不同的蓄電池體積和重量調(diào)節(jié)超聲輻射功率或頻率，改變電解液擾動強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)促進(jìn)蓄電池氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行。所述的一種利用超聲波對蓄電池進(jìn)行充放電的方法及裝置，其特征在于超聲波發(fā)生器所產(chǎn)生的超聲波頻率大于20KHZ。所述的一種利用超聲波對蓄電池進(jìn)行充放電的方法及裝置，其特征在于所屬的超聲波發(fā)生器產(chǎn)生超聲波的方式為連續(xù)進(jìn)行或間斷進(jìn)行。該裝置包括可以容下蓄電池的容器并裝有超聲反應(yīng)的耦合介質(zhì)，其特征在于在蓄電池的上方、底部和四周至少放置一個(gè)超聲波諧振元件，在超聲波諧振元件與蓄電池之間填充可使聲波傳導(dǎo)的耦合介質(zhì)，所述超聲波諧振元件與諧振電路相連。該裝置包括可以容下蓄電池的容器并裝有超聲反應(yīng)的耦合介質(zhì)，其特征在于蓄電池的上方、底部和四周至少放置一個(gè)溫度傳感器，所述溫度傳感器與溫度控制電路相連?！?br> 權(quán)利要求
1.一種利用超聲波對蓄電池進(jìn)行充放電的方法，其特征在于該方法利用超聲波發(fā)生器產(chǎn)生一定強(qiáng)度的超聲，將準(zhǔn)備好的蓄電池置于超聲波傳播途徑中，通過超聲波諧振元件與蓄電池之間的偶合介質(zhì)，使超聲波傳導(dǎo)至蓄電池內(nèi)電解液中，利用超聲波的高頻振動及輻射壓力在蓄電池內(nèi)電解液中形成有效的攪動，通過電解液的攪動帶動其中反應(yīng)的分子的運(yùn)動并根據(jù)不同的蓄電池體積和重量調(diào)節(jié)超聲輻射功率或頻率，改變電解液擾動強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)促進(jìn)蓄電池氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行。
2.按照權(quán)力要求一所述的一種利用超聲波對蓄電池進(jìn)行充放電的方法，其特征在于所述超聲波發(fā)生器的功率大于O. I瓦。
3.按照權(quán)力要求一所述的一種利用超聲波對蓄電池進(jìn)行充放電的方法，其特征在于超聲波發(fā)生器所產(chǎn)生的超聲波頻率大于20KHZ。
4.按照權(quán)力要求一所述的一種利用超聲波對蓄電池進(jìn)行充放電的方法，其特征在于所屬的超聲波發(fā)生器產(chǎn)生超聲波的方式為連續(xù)進(jìn)行或間斷進(jìn)行。
5.實(shí)施權(quán)力要求I所述方法的裝置，該裝置包括可以容下蓄電池的容器并裝有超聲反應(yīng)的耦合介質(zhì)，其特征在于在蓄電池的上方、底部和四周至少放置一個(gè)超聲波諧振元件，在超聲波諧振元件與蓄電池之間填充可使聲波傳導(dǎo)的耦合介質(zhì)，所述超聲波諧振元件與諧振電路相連。
6.實(shí)施權(quán)力要求5所述的裝置，其特征在于蓄電池的上方、底部和四周至少放置一個(gè)溫度傳感器，所述溫度傳感器與溫度控制電路相連。
全文摘要
一種利用超聲波對蓄電池進(jìn)行充放電的方法及裝置，該方法及裝置利用超聲波發(fā)生器產(chǎn)生一定強(qiáng)度的超聲，將準(zhǔn)備好的蓄電池置于超聲波傳播途徑中，利用超聲波的高頻振動及輻射壓力在蓄電池內(nèi)的電解液中形成有效的攪動，通過電解液的攪動，帶動其中反應(yīng)分子的運(yùn)動，從而促進(jìn)蓄電池氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行。本發(fā)明可顯著提高蓄電池氧化還原反應(yīng)的強(qiáng)度，更快的達(dá)到完全反應(yīng)狀態(tài)，并使蓄電池固體基質(zhì)表面不同位置的氧化還原反應(yīng)更趨一致。其裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，核心元件僅有超聲諧振元件和相應(yīng)諧振電路，操作簡便，易于實(shí)現(xiàn)自動化。本發(fā)明可應(yīng)用于水基電解液體系的蓄電池，如鉛酸蓄電池。
文檔編號H01M10/54GK102983378SQ20111026270
公開日2013年3月20日 申請日期2011年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月7日
發(fā)明者徐辛 申請人:徐辛