CN103956528A - 一种超级电池内化成工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超级铅酸蓄电池内化成工艺，其主要步骤包括：超级电池化成前先通过真空方法灌入一定体积和一定密度的酸溶液，静置2～4小时，然后采用定流，少时多段的四充三放的充放电方式进行电池内部化成，这种多循环的充放电方式能够增大极板孔率和活性物质的利用率，降低浓度极化和电化学极化影响，有效激活极板内炭材料的电容性，提高超级电池的大电流充放电和循环寿命的性能。

Description

一种超级电池内化成工艺
技术领域
本发明涉及铅酸蓄化成工艺，尤其涉及超级蓄电池的内化成工艺，属于动力汽车用蓄电池技术领域。
背景技术
电池内化成和槽化成相比，有着许多优点，其工艺流程简化了极板水洗、干燥和电池补充电以及槽式化成的装片、焊接、取片等工序。因此能够节省大量工时和能源，不用购置化成槽设备和防酸雾设备，电池成本能得到一定的降低。并且，极板不易为杂质所污染，能降低电池自放电，电池质量也可得到更好的控制，因此，目前大部分蓄电池厂家都开始进行内化成的初步研究和适用，但电池化成工艺还不是很成熟，普通铅酸蓄电池的内化成还存在很多问题，例如内化成时间长，活性物质转化率低，配组困难等。
申请号为201110309249.7的“一种动力型铅酸蓄电池内化成的化成工艺”，该专利内化成总时间达到100h，与槽化成时间相当，严重影响生产效率，另外，该内化成工艺只是解决了正极板活性物的转化率和正极板质量问题，没有考虑负极板的质量和活性物质转化情况。
申请号为200510110534.0的“电动助力车用铅酸蓄电池内化成工艺”，该专利内化成总时间也达到85h，另外充电阶段电流值逐渐加大虽然解决了活性物质脱落问题，限制充电电压解决了析氢和酸雾问题，但是此化成充电影响成品电池的大电流充放电性能，而且电池实际容量达不到额定容量，造成电池不合格。
因此，如果采用普通电池的内化成工艺应用到超级电池的内化成，往往会造成化成不完全，正负极板活性物质转化率低，电池性能差的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种超级电池内化成工艺，缩短超级电池内化成时间，提高超级电池性能。
本发明提供了一种超级电池内化成工艺，其特征是包括以下步骤：
(1)将硫酸溶液加入超级电池后静置2～4小时，然后进行充电；
(2)第一阶段充电1：充电电流0.4I3～0.5I3，充电时间3h～5h；
(3)第一阶段充电2：充电电流0.8I3～1.0I3，充电时间7h～9h；
(4)第一阶段充电3：充电电流0.4I3～0.5I3，充电时间8h～10h；
(5)第一阶段放电：放电电流0.8I3～1.0I3，放电时间1h～2h；
(6)第二阶段充电1：充电电流0.8I3～1.0I3，充电时间7h～9h；
(7)第二阶段充电2：充电电流0.4I3～0.5I3，充电时间7h～9h；
(8)第二阶段充电3：充电电流0.2I3～0.4I3，充电时间6h～8h；
(9)第一次静置：静置时间1h～2h；
(10)第二阶段放电：放电电流1.2I3～1.6I3，放电至11.2V/支；
(11)第三阶段充电1：充电电流0.8I3～1.0I3，充电时间4h～6h；
(12)第三阶段充电2：充电电流0.4I3～0.5I3，充电时间4h～6h；
(13)第三阶段充电3：充电电流0.2I3～0.4I3，充电时间4h～6h；
(14)第二次静置：静置时间1h～2h；
(15)第三阶段放电：放电电流1.3I3～1.6I3，放电至10.5V/支；
(16)第四阶段充电1：充电电流0.8I3～1.0I3，充电时间3h～5h；
(17)第四阶段充电2：充电电流0.4I3～0.5I3，充电时间3h～5h；
(18)第四阶段充电3：充电电流0.2I3～0.4I3，充电时间2h～4h；
(19)第四阶段充电4：充电电流0.08I3～0.12I3，充电时间1h～2h；
充电过程中进行抽酸、清洗、配组。
上述化成过程中采用水浴降温或冷风降温，并保持电池表面温度≤35℃，所述化成总时间≤75h。
所述步骤(1)中硫酸密度为1.23g/cm3～1.26 g/cm3，酸液中加入抑氢添加剂，避免酸雾产生，降低环境污染。
步骤(2)至步骤(15)为电池化成阶段：步骤(2)至步骤(4)的首次充入电量为额定电量的8倍到12倍，确保了超级电池正负极板化成均匀、熟透，激活负极炭电容性，提高极板活性物质转化率，步骤(5)的浅放电，利于活性物质的再转化，步骤(6)至步骤(10)为电池再化成阶段，确保了活性物质转化率达到设计标准，并且保持负极炭材料电容性。步骤(11)至步骤(15)为电池最后化成阶段，充电电流从大到小变化，保证了超级电池大电流充放电性能和深循环放电性能。
步骤(16)至步骤(18)为电池补充电阶段，充入电量为额定容量的2倍到3倍，主要是确保电池出厂后电池容量达到额定容量的100%以上，保持电池性能稳定。
步骤(19)为电池的抽酸、清洗阶段，清洗后的电池温度降低，表面酸溶液被清洗掉，利于电池的搬运和封装，并且应及时封盖电池安全阀，利于防止电池污染，降低电池自放电。
本发明提供的超级电池内化成工艺，采用四充三放七阶段式化成工艺，化成总时间≤75h，电池表面温度≤35℃，并且灌酸、抽酸均可采用真空方式进行，保证了工作效率，降低了企业成本，减少了环境污染。本发明适用于电动道路车用超级电池以及电动助力车密封、动力超级电池化成，所生产的电池适合大电流充放电，充电时间明显缩短，并且循环寿命显著提高。
具体实施方式
实施例1
下面以电动汽车用EV150Ah超级电池为例，进一步说明本发明的内化成工艺的具体实施方式。电池性能测试结果如表1所示，记为S1。
(1)将硫酸溶液加入超级电池后静置2小时，然后进行充电；
(2)第一阶段充电1：充电电流0.4I3，充电时间3h；
(3)第一阶段充电2：充电电流0.8I3，充电时间7h；
(4)第一阶段充电3：充电电流0.4I3，充电时间8h；
(5)第一阶段放电：放电电流0.8I3，放电时间1h；
(6)第二阶段充电1：充电电流0.8I3，充电时间7h；
(7)第二阶段充电2：充电电流0.4I3，充电时间7h；
(8)第二阶段充电3：充电电流0.2I3，充电时间6h；
(9)第一次静置：静置时间1h；
(10)第二阶段放电：放电电流1.2I3，放电至11.2V/支；
(11)第三阶段充电1：充电电流0.8I3，充电时间4h；
(12)第三阶段充电2：充电电流0.4I3，充电时间4h；
(13)第三阶段充电3：充电电流0.2I3，充电时间4h；
(14)第二次静置：静置时间1h；
(15)第三阶段放电：放电电流1.3I3，放电至10.5V/支；
(16)第四阶段充电1：充电电流0.8I3，充电时间3h；
(17)第四阶段充电2：充电电流0.4I3，充电时间3h；
(18)第四阶段充电3：充电电流0.2I3，充电时间2h；
(19)第四阶段充电4：充电电流0.08I3，充电时间1h；
 充电过程中进行抽酸、清洗、配组。
实施例2
下面以电动汽车用EV150Ah超级电池为例，进一步说明本发明的内化成工艺的具体实施方式。电池性能测试结果如表1所示，记为S2。
(1)将硫酸溶液加入超级电池后静置3小时，然后进行充电；
(2)第一阶段充电1：充电电流0.45I3，充电时间3.5h；
(3)第一阶段充电2：充电电流0.85I3，充电时间7.5h；
(4)第一阶段充电3：充电电流0.45I3，充电时间8.5h；
(5)第一阶段放电：放电电流0.85I3，放电时间1h；
(6)第二阶段充电1：充电电流0.85I3，充电时间7.5h；
(7)第二阶段充电2：充电电流0.45I3，充电时间7.5h；
(8)第二阶段充电3：充电电流0.25I3，充电时间6.5h；
(9)第一次静置：静置时间1h；
(10)第二阶段放电：放电电流1.3I3，放电至11.2V/支；
(11)第三阶段充电1：充电电流0.85I3，充电时间4.5h；
(12)第三阶段充电2：充电电流0.45I3，充电时间4.5h；
(13)第三阶段充电3：充电电流0.25I3，充电时间4.5h；
(14)第二次静置：静置时间1h；
(15)第三阶段放电：放电电流1.3I3，放电至10.5V/支；
(16)第四阶段充电1：充电电流0.85I3，充电时间3.5h；
(17)第四阶段充电2：充电电流0.45I3，充电时间3.5h；
(18)第四阶段充电3：充电电流0.25I3，充电时间2.5h；
(19)第四阶段充电4：充电电流0.09I3，充电时间1h；
充电过程中进行抽酸、清洗、配组。
实施例3
下面以电动汽车用EV150Ah超级电池为例，进一步说明本发明的内化成工艺的具体实施方式。电池性能测试结果如表1所示，记为S3。
(1)将硫酸溶液加入超级电池后静置2小时，然后进行充电；
(2)第一阶段充电1：充电电流0.5I3，充电时间4h；
(3)第一阶段充电2：充电电流0.9I3，充电时间8h；
(4)第一阶段充电3：充电电流0.5I3，充电时间8h；
(5)第一阶段放电：放电电流0.9I3，放电时间1h；
(6)第二阶段充电1：充电电流0.9I3，充电时间7h；
(7)第二阶段充电2：充电电流0.5I3，充电时间7h；
(8)第二阶段充电3：充电电流0.3I3，充电时间6h；
(9)第一次静置：静置时间1h；
(10)第二阶段放电：放电电流1.3I3，放电至11.2V/支；
(11)第三阶段充电1：充电电流0.9I3，充电时间4h；
(12)第三阶段充电2：充电电流0.5I3，充电时间4h；
(13)第三阶段充电3：充电电流0.3I3，充电时间4h；
(14)第二次静置：静置时间1h；
(15)第三阶段放电：放电电流1.3I3，放电至10.5V/支；
(16)第四阶段充电1：充电电流0.9I3，充电时间4h；
(17)第四阶段充电2：充电电流0.5I3，充电时间4h；
(18)第四阶段充电3：充电电流0.3I3，充电时间2h；
(19)第四阶段充电4：充电电流0.08I3，充电时间1h；
充电过程中进行抽酸、清洗、配组。
以上三个实施例的超级电池性能测试结果如下表所示：
表1：超级电池性能测试结果
  S1 S2 S3
3hr容量(Ah) 158 160 167
容量保持率(%) 95 97 95
-18℃低温容量(Ah) 112 124 121
充电接受能力 2.52 3.81 3.2
循环寿命(次) 543 612 568
大电流放电特性(min) 28.2 31.1 29.2
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (5)

1.一种超级电池内化成工艺，采用四充三放七阶段化成，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将硫酸溶液加入超级电池后静置2～4小时，然后进行充电；
(2)第一阶段充电1：充电电流0.4I3～0.5I3，充电时间3h～5h；
(3)第一阶段充电2：充电电流0.8I3～1.0I3，充电时间7h～9h；
(4)第一阶段充电3：充电电流0.4I3～0.5I3，充电时间8h～10h；
(5)第一阶段放电：放电电流0.8I3～1.0I3，放电时间1h～2h；
(6)第二阶段充电1：充电电流0.8I3～1.0I3，充电时间7h～9h；
(7)第二阶段充电2：充电电流0.4I3～0.5I3，充电时间7h～9h；
(8)第二阶段充电3：充电电流0.2I3～0.4I3，充电时间6h～8h；
(9)第一次静置：静置时间1h～2h；
(10)第二阶段放电：放电电流1.2I3～1.6I3，放电至11.2V/支；
(11)第三阶段充电1：充电电流0.8I3～1.0I3，充电时间4h～6h；
(12)第三阶段充电2：充电电流0.4I3～0.5I3，充电时间4h～6h；
(13)第三阶段充电3：充电电流0.2I3～0.4I3，充电时间4h～6h；
(14)第二次静置：静置时间1h～2h；
(15)第三阶段放电：放电电流1.3I3～1.6I3，放电至10.5V/支；
(16)第四阶段充电1：充电电流0.8I3～1.0I3，充电时间3h～5h；
(17)第四阶段充电2：充电电流0.4I3～0.5I3，充电时间3h～5h；
(18)第四阶段充电3：充电电流0.2I3～0.4I3，充电时间2h～4h；
(19)第四阶段充电4：充电电流0.08I3～0.12I3，充电时间1h～2h，充电过程中进行抽酸、清洗、配组。
2.根据权利要求1所述的一种超级电池内化成工艺，其特征在于，所述步骤(1)中硫酸密度为1.23g/cm3～1.26 g/cm3，酸液中加入抑氢添加剂，灌酸方式为真空灌酸或重力灌酸。
3.根据权利要求1所述的一种超级电池内化成工艺，其特征在于，化成过程中采用水浴降温或冷风降温，并保持电池表面温度≤35℃。
4.根据权利要求1所述的一种超级电池内化成工艺，其特征在于，所述化成总时间≤75h。
5.根据权利要求1所述的一种超级电池内化成工艺，其特征在于，步骤(19)中充电时间内完成抽酸、配组，抽酸方式采用真空抽酸。
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