CN105629177B - 一种铅酸蓄电池生极板容量的检测方法 - Google Patents

一种铅酸蓄电池生极板容量的检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铅酸蓄电池生极板容量的检测方法，包括以下步骤：(1)随机抽取一片待测的生极板和两片异性生极板进行配组，相邻生极板保持间距，平行置于第一硫酸溶液中，进行槽化成；(2)化成结束后，将第一硫酸溶液替换成第二硫酸溶液，按照正极板连接正极线、负极板连接负极线的方式对极板进行充放电，记录放电时间t；(3)循环充放电结束后，根据公式C＝I×Δt计算单片极板的平均放电容量；其中I为放电电流，Δt为平均放电时间。本发明按照正极板连接正极线、负极板连接负极线的方式对极板进行充放电，直接检测正负极板上的电压，检测结果更准确，重复性好。

Description

一种铅酸蓄电池生极板容量的检测方法
技术领域
本发明涉及电化学性能检测领域，具体涉及一种铅酸蓄电池生极板容量的检测方法。
背景技术
铅酸蓄电池具有因其价格便宜、原料廉价易得，以及良好的安全性等优点，而被广泛应用于社会生产、生活中。铅酸蓄电池主要有正、负极板，隔板、电解液(硫酸)等组成。电池的正、负极板作为电池的重要部分，其性能对电池的性能有着十分明显的影响。
铅酸蓄电池在生产过程中，采用电池化成(内化成)工艺可以避免传统化成工艺(外化成)中存在的充电时间长、耗电量大、酸雾析出以及极板的清洗消耗大量的酸和水。这样不仅节约了大量的水资源，也避免了对环境造成的污染。但是内化成工艺十分不利于对极板质量的管控。
采用电池化成工艺是直接将生极板组装成电池再进行化成，进而得到成品电池，因此，组装电池所用生极板势必会对电池性能产生一定的影响。但是目前行业内还没有相应的国际标准来检测衡量生极板的质量，只有通过成品电池性能才可以对生极板的质量加以评估，具有严重的滞后性。外化成电池转内化成电池后，为了更好的保证电池的一致性，这也就迫使电池生产厂家，更加注重生极板质量的控制。因此，需要一种测试方法在电池组装前就能分析极板的电性能。
极板容量是铅蓄电池设计的基本参数，众所共知，极板容量受很多因素的制约如：活性物质的量、其利用率、极板的孔率、厚度、活性物质的表面积等等，乃至极板间的距离、板栅的结构、电解液的密度、隔板的特性也有其影响。
公告号为CN 102721930 B的专利文献公开了铅酸蓄电池极板容量的测试方法，首先，随机抽取一片极板和两片异性极板，连接成为两正一负或两负一正的极群；然后，将极群放置在密度为1.28g/ml的硫酸溶液中静置20min；最后，借助于镉电极连接到充放电机上进行放电，正极板的终止电压设置为2.0V，负极板的终止电压设置为0.25V，记录相应的放电时间，计算单片极板的容量。该发明的测试方法在组装前就对铅酸蓄电池的极板进行电性能测试并分析，从源头上保证电池的电性能。该发明的技术方案按照正极板接正极线、镉电极接负极线的形式与放电机连接进行放电，由于镉电极稳定性较差，对检测结果产生偏差，影响对极板性能的评估。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种铅酸蓄电池生极板容量的检测方法，在电池组装前对生极板进行检测，如果检测的极板电化学性能不符合设计要求就及时作出调整，保证铅酸蓄电池的一致性，解决了现有检测方法检测结果存在偏差的问题。
一种铅酸蓄电池生极板容量的检测方法，包括以下步骤：
(1)随机抽取一片待测的生极板和两片异性生极板进行配组，相邻生极板保持间距，平行置于第一硫酸溶液中，进行槽化成；
(2)化成结束后，将第一硫酸溶液替换成第二硫酸溶液，按照正极板连接正极线、负极板连接负极线的方式对极板进行充放电，记录放电时间t；
(3)循环充放电结束后，根据公式C＝I×Δt计算单片极板的平均放电容量C；
其中I为放电电流，Δt为平均放电时间。
本发明检测方法是在模拟铅酸蓄电池实际生产应用的基础上进行的，检测结果能够准确反映极板的性能。通过生极板容量的差异，来评价生极板质量的好坏。
本发明的生极板按照一正两负或是两正一负的方式进行配组。极板组槽化成所需的H2SO4溶液密度为1.05～1.3g·cm-3，因此，第一硫酸溶液密度为1.05～1.28g·cm-3，更为优选的，第一硫酸溶液密度为1.05g·cm-3。槽化成之后，模拟极群在电池槽中的充放电过程，电池槽中的H2SO4溶液密度为1.27～1.28g·cm-3，因此，第二硫酸溶液的密度为1.28g·cm-3，更为优选的，第二硫酸溶液的密度为1.28g·cm-3。
所述生极板的极耳经打磨处理，并于挂耳。一方面可以利用挂耳固定极板在化成槽中的位置，另一方面充放电测试仪可直接与挂耳连接。
避免极板之间相接触，引起短路，相邻隔板之间应保持一定间距，作为优选，相邻生极板之间的间距为5～10mm。
不同的化成工艺会造成极板容量偏差很大，本发明旨在提供生极板的检测方法，因此，需要选择合适的化成工艺作为规范。本发明经过各种试验，摸索出针对各种不同型号铅酸蓄电池生极板的最佳的化成工艺。
针对型号为6-DZM-12的铅酸蓄电池的负生极板，步骤(1)中，所述槽化成的工艺为：a.静置0.5h；b.恒流充电：0.22 Ct充电0.5h，0.38 Ct充电2.0h，0.67 Ct充电10.5h；c.恒流放电：0.28 Ct放电0.5h；d.恒流充电：0.63 Ct充电5.5h，0.40 Ct充电5.0h，0.33 Ct充电4.0h，其中Ct为极板的额定容量。针对型号为6-DZM-12的铅酸蓄电池的正生极板，作为优选，其槽化成的工艺参照负生极板的槽化成工艺，其中电流为上述电流的87.5％进行化成。研究证明，在上述槽化成工艺条件下，型号为6-DZM-12的负生极的平均放电容量为2.94Ah；型号为6-DZM-12的正生极的平均放电容量为3.10Ah。该生极板的放电容量已超过现有的熟极板的放电容量。
针对型号为6-DZM-20的铅酸蓄电池的正生极板，步骤(1)中，所述槽化成的工艺为：a.静置0.5h；b.恒流充电：0.17 Ct充电2.0h，0.485 Ct充电9.0h；c.恒流放电：0.24 Ct放电0.5h；d.恒流充电：0.406 Ct充电0.5h，0.256 Ct充电5.0h，0.224 Ct充电7.0h。
针对型号为6-DZM-20的铅酸蓄电池的负生极板，步骤(1)中，所述槽化成的工艺为：a.静置0.5h；b.恒流充电：0.32 Ct充电2.0h，0.64 Ct充电9.0h；c.恒流放电：0.3 Ct放电0.5h；d.恒流充电：0.6 Ct充电5.0h，0.425 Ct充电5.0h，0.34 Ct充电7.0h。
作为优选，步骤(2)中，对极群首次放电之前，先进行补电，补电的条件为充电电流为0.05 Ct，至电压为2.4V。
本发明方法考虑到铅酸蓄电池在实际使用中的充放电情况，不建议过充或过放。作为优选，步骤(2)中，所述放电的条件为：放电电流为0.5 Ct，直至电压为1.7～1.75V。
针对型号为6-DZM-12的铅酸蓄电池极板，步骤(2)中，充电的条件为：0.3A充电7～9h、0.2A充电5～5.5h、0.1A充电10～11h。更为优选，充电的条件为：0.3A充电8h、0.2A充电5.25h、0.1A充电10.5h。
针对型号为6-DZM-20的铅酸蓄电池极板，步骤(2)中，充电的条件为：0.75A充电8～10h、0.50A充电4～4.5h、0.20A充电11～13h。更为优选，充电的条件为：0.75A充电9h、0.50A充电4.25h、0.20A充电12.0h。
作为优选，步骤(3)中，充放电的循环次数不少于3次。
与现有技术相比，本发明具备的有益效果：(1)本发明按照正极板连接正极线、负极板连接负极线的方式对极板进行充放电，直接检测正负极板上的电压，检测结果更准确，重复性好；(2)本发明方法简单易行，在铅酸蓄电池组装前对生极板进行检测，从源头上保证铅酸蓄电池的电性能。
附图说明
图1为本发明生极板配组示意图。
具体实施方式
下面以具体的实施例进一步说明本发明，但本发明的范围并不受此限制。
实施例1
将经过预处理的6-DZM-12铅酸蓄电池用正生极板及其配组异性极板按照图1的方式配组，浸入酸密度为1.05g·cm-3的H2SO4溶液中，静置30min。按照表1所示工艺条件对极板进行化成，化成结束后将极板转移至酸密度为1.28g·cm-3的H2SO4溶液中，并对其进行补电，补电过程中控制电压为2.4V，充电电流为0.085A，时间为24h。补电结束后进行放电，控制放电电压为1.75V，放电电流为0.86A，记录放电时间。首次放电结束后按照表5所示工艺对极板进行再次充电，随后开始放电，控制放电电压为1.75V，放电电流为0.86A。对极板进行5次放电容量测试，结果见表6。
实施例2
将经过预处理的6-DZM-12铅酸蓄电池用负生极及其配组异性极板按照图1的方式配组，浸入酸密度为1.05g·cm-3的H2SO4溶液中，静置30min。按照表2所示工艺条件对极板进行化成，化成结束后将极板转移至酸密度为1.28g·cm-3的H2SO4溶液中，并对其进行补电，补电过程中控制电压为2.4V，充电电流为0.085A，时间为24h。补电结束后进行放电，控制放电电压为1.75V，放电电流为0.86A，记录放电时间。首次放电结束后按照表5所示工艺对极板进行再次充电，随后开始放电，控制放电电压为1.75V，放电电流为0.86A。对极板进行5次放电容量测试，结果见表6。
实施例3
将处理好的6-DZM-20铅酸蓄电池用正生极板及其配组异性极板按照图1的方式配组，浸入酸密度为1.05g·cm-3的H2SO4溶液中，静置30min。按照表3所示工艺条件对极板进行化成，化成结束后将极板转移至酸密度为1.28g·cm-3的H2SO4溶液中，并对其进行补电，补电过程中控制电压为2.4V，充电电流为0.25A，时间为24h。补电结束后进行放电，控制放电电压为1.75V，放电电流为2.5A，记录放电时间。首次放电结束后按照表5所示工艺对极板进行再次充电，随后开始放电，控制放电电压为1.75V，放电电流为2.5A。对极板进行5次放电容量测试，结果见表6。
实施例4
将处理好的6-DZM-20铅酸蓄电池用负生极板及其配组异性极板按照图1的方式配组，浸入酸密度为1.05g·cm-3的H2SO4溶液中，静置30min。按照表4所示工艺条件对极板进行化成，化成结束后将极板转移至1.28g·cm-3的H2SO4溶液中，并对其进行补电，补电过程中控制电压为2.4V，充电电流为0.25A，时间为24h。补电结束后进行放电，控制放电电压为1.75V，放电电流为2.5A，记录放电时间。首次放电结束后按照表5所示工艺对极板进行再次充电，随后开始放电，控制放电电压为1.75V，放电电流为2.5A。对极板进行5次放电容量测试，结果见表6。
实施例5
将经过预处理的6-DZM-12铅酸蓄电池用正生极及其配组异性极板按照图1的方式配组，浸入酸密度为1.05g·cm-3的H2SO4溶液中，静置30min。按照表2所示工艺条件对极板进行化成，其中电流按表2所示的87.5％进行化成，化成结束后将极板转移至酸密度为1.28g·cm-3的H2SO4溶液中，并对其进行补电，补电过程中控制电压为2.4V，充电电流为0.085A，时间为24h。补电结束后进行放电，控制放电电压为1.75V，放电电流为0.86A，记录放电时间。首次放电结束后按照表5所示工艺对极板进行再次充电，随后开始放电，控制放电电压为1.75V，放电电流为0.86A。对极板进行5次放电容量测试，结果见表6。
实施例6
将经过预处理的6-DZM-12铅酸蓄电池用正生极板及其配组异性极板按照图1的方式配组，浸入酸密度为1.05g·cm-3的H2SO4溶液中，静置240min。按照表1所示工艺条件对极板进行化成，化成结束后将极板转移至酸密度为1.28g·cm-3的H2SO4溶液中，并对其进行补电，补电过程中控制电压为2.4V，充电电流为0.085A，时间为24h。补电结束后进行放电，控制放电电压为1.75V，放电电流为0.86A，记录放电时间。首次放电结束后按照表5所示工艺对极板进行再次充电，随后开始放电，控制放电电压为1.75V，放电电流为0.86A。对极板进行5次放电容量测试，结果见表6。
实施例7
将处理好的6-DZM-20铅酸蓄电池用正生极板及其配组异性极板按照图1的方式配组，浸入酸密度为1.05g·cm-3的H2SO4溶液中，静置30min。按照表3所示工艺条件对极板进行化成，其中，通过延长化成过程中的放电时间增加化成电量，具体为极板在0.17 Ct下充电时间延长30min；0.34 Ct下充改为0.485 Ct下充电，时间延长60min；0.318 Ct下充电改为0.406 Ct下充电，时间延长60min；0.228 Ct下充改为0.256 Ct下充电，时间延长90min；0.182 Ct下充改为0.224 Ct下充电。化成结束后将极板转移至酸密度为1.28g·cm-3的H2SO4溶液中，并对其进行补电，补电过程中控制电压为2.4V，充电电流为0.25A，时间为24h。补电结束后进行放电，控制放电电压为1.75V，放电电流为2.5A，记录放电时间。首次放电结束后按照表5所示工艺对极板进行再次充电，随后开始放电，控制放电电压为1.75V，放电电流为2.5A。对极板进行5次放电容量测试，结果见表6。
实施例8
将处理好的6-DZM-20铅酸蓄电池用正生极板及其配组异性极板按照图1的方式配组，浸入酸密度为1.05g·cm-3的H2SO4溶液中，静置120min。按照表3所示工艺条件对极板进行化成，化成结束后将极板转移至酸密度为1.28g·cm-3的H2SO4溶液中，并对其进行补电，补电过程中控制电压为2.4V，充电电流为0.25A，时间为24h。补电结束后进行放电，控制放电电压为1.75V，放电电流为2.5A，记录放电时间。首次放电结束后按照表5所示工艺对极板进行再次充电，随后开始放电，控制放电电压为1.75V，放电电流为2.5A。对极板进行5次放电容量测试，结果见表6。
实施例9
将不同批次生产的正负生极板分别按照实施例5和实施例2的工艺，进行放电容量测试，结果如表7所示。
取来自同一批次的正生极板和来自同一批次的负生极板组装成6-DZM-12型铅酸蓄电池，并按照GB/T 22199-2008《电动助力车用密封铅酸蓄电池》规定的方法，对电池的2hr容量试验进行了检测。结果如表7所示。
将不同批次生产的正负生极板分别按照实施例7和实施例4的工艺，进行放电容量测试，结果如表8所示。
取来自同一批次的正生极板和来自同一批次的负生极板组装成6-DZM-20型铅酸蓄电池，并按照GB/T 22199-2008《电动助力车用密封铅酸蓄电池》规定的方法，对电池的2hr容量试验进行了检测。结果如表8所示。
由表7和表8可知，与本发明检测方法筛选出的极板容量较低的生极板组装的铅酸蓄电池比较，极板容量高的生极板组装的铅酸蓄电池的放电时间也长。从而证明本发明检测方法的可行性。
表1
表2
表3
表4
表5
表6
表7
表8

Claims (6)

1.一种铅酸蓄电池生极板容量的检测方法，包括以下步骤：
(1)随机抽取一片待测的生极板和两片异性生极板进行配组，相邻生极板保持间距，平行置于第一硫酸溶液中，进行槽化成；
(2)化成结束后，将第一硫酸溶液替换成第二硫酸溶液，按照正极板连接正极线、负极板连接负极线的方式对极板进行循环充放电，记录放电时间t；
(3)循环充放电结束后，根据公式C＝I×Δt计算单片极板的平均放电容量C；
其中I为放电电流，Δt为平均放电时间；
相邻生极板之间的间距为5～10cm；第一硫酸溶液密度为1.05～1.28g·cm-3，第二硫酸溶液的密度为1.27～1.28g·cm-3；
步骤(2)中，对极群首次放电之前，先进行补电，补电的条件为充电电流为0.05Ct，至电压为2.4V；
放电的条件为：放电电流为0.5Ct，直至电压为1.7～1.75V；
步骤(3)中，充放电的循环次数不少于3次。
2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤(1)中，所述槽化成的工艺为：a.静置0.5h；b.恒流充电：0.22Ct充电0.5h，0.38Ct充电2.0h，0.67Ct充电10.5h；c.恒流放电：0.28Ct放电0.5h；d.恒流充电：0.63Ct充电5.5h，0.40Ct充电5.0h，0.33Ct充电4.0h，其中Ct为极板的额定容量。
3.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤(1)中，所述槽化成的工艺为：a.静置0.5h；b.恒流充电：0.17Ct充电2.0h，0.485Ct充电9.0h；c.恒流放电：0.24Ct放电0.5h；d.恒流充电：0.406Ct充电0.5h，0.256Ct充电5.0h，0.224Ct充电7.0h。
4.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤(1)中，所述槽化成的工艺为：a.静置0.5h；b.恒流充电：0.32Ct充电2.0h，0.64Ct充电9.0h；c.恒流放电：0.3Ct放电0.5h；d.恒流充电：0.6Ct充电5.0h，0.425Ct充电5.0h，0.34Ct充电7.0h。
5.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤(2)中，充电的条件为：0.3A充电7～9h、0.2A充电5～5.5h、0.1A充电10～11h。
6.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤(2)中，充电的条件为：0.75A充电8～10h、0.50A充电4～4.5h、0.20A充电11～13h。
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