CN106972212B - 一种铅蓄电池内化成及配组方法 - Google Patents

一种铅蓄电池内化成及配组方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铅蓄电池内化成及配组方法，内化成中的容检放电阶段先以电流1～3C安培进行定时间或定电压放电，记录终止电压值为电压1；再以电流0.5C安培放电至平均电压10.2～10.5V，记录终止电压值为电压2，容检放电阶段放出容量控制在1.0～1.1C安时；内化成结束后，蓄电池下线，静置后检测开路电压；以电压1为指标剔除不合格蓄电池，再以电压2分档后配组，且需保证同一组内蓄电池的开路电压差值不大于20mV。本发明铅蓄电池内化成及配组方法能够有效的将存在缺陷的蓄电池剔除，提升蓄电池配组的准确性和一致性，从而延长蓄电池组的使用寿命。

Description

一种铅蓄电池内化成及配组方法
技术领域
本发明涉及铅蓄电池生产技术领域，特别是涉及一种铅蓄电池内化成及配组方法。
背景技术
铅蓄电池是一种广泛使用的一种化学电源，该产品具有良好的可逆性、电压特性平稳、使用寿命长、适用范围广、原材料丰富、可再生使用，且造价低廉等优点。近年来，随着环保意识的增强及能源问题的日趋严重，铅蓄电池作为动力电源在电动车***中起着极其重要的作用。
单只电池由多只单体电池组成，其驱动能力有限，因此在实际应用中，为了能够为电动助力车为提供足够的驱动力，需要将多只单只电池组合形成为具有高驱动能力的动力铅蓄电池组。由于铅蓄电池在使用过程中由于活性物质脱落、硫化等原因，随使用时间的增长，铅蓄电池的容量为越来越低。因此，在由多只单只电池组成的动力铅蓄电池组中，由于组成中的某一个单只电池的容量不一致，会出现单只电池的性能落后(一般为容量落后)，且单只电池的容量差异越大，出现单只落后的几率就越高。且使用周期越长，其中落后电池容量将越低。某个单只电池的落后，必将影响整组电池的使用性能和使用寿命，至使电池使用寿命提前终止。因此，如何进行单只电池的配组直接影响了整个动力铅蓄电池组的使用寿命。
另一方面，电动车电池市场的市场竞争是越来越利害，导致各家争相降本，其中之一措施是取消了前段极板配重环节，造成极板克重的差异以及电池装配压力的差异均会影响电池化成效果，会造成配组假象，经前期几次循环又恢复了最佳性能，电池压差即明显升高。
市场上的电池组会存在早期单只落后及两只落后现象，极为普遍。从大量的测试数据看，初期前5～10次的压差在0.5V之内，30次左右压差1V，50次压差已有2V甚至以上，大大制约了电池组的使用寿命。对此类电池组落后电池进行解剖分析发现，一般都是单格的问题，诸如缺酸、隔板破损(微短路)、虚假焊、装配压力小等原因。
然而，如何对前期不易找出的潜在问题(制作缺陷)进行有效的判定并剔除，势必要挖掘出新的配组手段，准确的剔除诸如缺酸、隔板破损(微短路)、虚假焊、装配压力小等的制造缺陷，为电池配组提供更为有力的判定方法。问题电池提前剔除后，配组的精准度会有大幅度提升，电池组的循环寿命也将随之延长，市场退返率将会有一定的降低。
发明内容
本发明针对现有技术中无法对前期不易找出的细微制作缺陷进行判定的问题，提供了一种铅蓄电池内化成及配组方法，能够将一些具有细微制作缺陷的蓄电池在内化成过程中识别出并剔除不进入后续配组。
一种铅蓄电池内化成及配组方法，所述内化成包括充放电阶段、容检放电阶段和回充阶段，所述容检放电阶段为：多个蓄电池相互串联，先以电流1～3C安培进行定时间或定电压放电，记录每个蓄电池的终止电压值为V1；再以电流0.5C安培放电至平均电压10.2～10.5V，记录每个蓄电池的终止电压值为V2，容检放电阶段放出容量控制在1.0～1.1C安时；
所述配组包括以下步骤：
(1)计算待配组蓄电池V1的平均值，剔除V1小于其平均值0.97倍的蓄电池；
(2)剩余的蓄电池根据V2值进行分档；
(3)测量蓄电池内化成完成后，静置一段时间的开路电压；
(4)将同一档内开路电压最大差值不大于20mV的蓄电池配为一组。
通过在内化成的容检放电阶段先以大电流放电(1～3C安培电流)，将一些之前不易被前期检测发现的较为细小的缺陷发现出来，避免进入后续配组过程，然后再以常规的较小的电流(0.5C安培电流)放电直到完成容检放电过程。大电流放电的目的在于将一些细小的缺陷进行放大，从而被发现出来。电压2为容检放电后的终止电压值，以电压2为指标的分档方式即为常规的以2小时率容量检测结果为分档指标的分档方式。
以电流1～3C安培进行定时间放电时，放出其倍率容量的50％～100％。
以电流1～3C安培进行定电压放电时，定电压放电至单只电池电压为10.8V～11.0V。
所述内化成充放电阶段包括以下步骤：
(1)线路检查阶段：以电流0.01～0.015C安培恒流充电2～5min；
(2)静置阶段：静置0.5～1.5h；
(3)第一次充电阶段：以电流0.03～0.1C安培充电0.15～0.5h，再以电流0.1～0.15C安培充电0.15～0.5h，再以电流0.2～0.3C安培充电15～25h，该阶段充电容量控制在4～5.5C安时；
(4)第一次放电阶段：以电流0.25～0.5C安培放电1～1.5h，放出容量控制在0.25～0.75C安时；
(5)第二次充电阶段：以电流0.1～0.15C安培充电0.15～0.5h，再以电流0.2～0.3C安培充电12～16h，该阶段充电容量控制在3～4C安时；
(6)第二次放电阶段：以电流0.25～0.5C安培放电1～2h，放出容量控制在0.5～0.75C安时；
(7)第三次充电阶段：以电流0.2～0.3C安培充电4～6h，再以电流0.15～0.2C安培充电3～5h，再以电流0.05～0.1C安培充电6～10h，该阶段充电容量控制在2～4C安时。
所述回充阶段包括以下步骤：以电流0.2～0.3C安培充电2～4h，再以电流0.15～0.2C安培充电1.5～3h，再以电流0.05～0.1C安培充电6～8h，该阶段充电容量控制在1.3～1.8C安时。
所述内化成工艺中电池电解液温度控制在30～45℃。
检测开路电压前静置时间为24h。
本发明铅蓄电池内化成及配组方法通过在内化成过程的容检放电阶段先以大电流1～3C安培进行放电，再以小电流0.5C安培放电，根据大电流放电时的终止电压剔除不合格蓄电池，然后以小电流放电时的终止电压分档，配组时以开路电压进一步限制，有效的将存在缺陷的蓄电池剔除，提升蓄电池配组的准确性和一致性，从而延长蓄电池组的使用寿命。
具体实施方式
实施例1
同一批半成品6-DZM-20电池(极板批次工艺相同)，采用本发明的内化成工艺，一种工艺化成3回路电池(共54只)，总化成电量245Ah。先以1C2A电流高倍率放电容检剔除异常电池后，再以0.5C容检电压进行分档。同时与只以0.5C容检电压分档进行对比测试。
化成工艺如表1所示。
表1
容检电压如下：
电压1：1C2A电流放电至平均电压10.9V或放电50分钟时的电压；
电压2：0.5C2A电流放电至平均电压10.2V或放电30分钟的电压。
54只电池的电压1和电压2的值如表2所示。
表2
计算电压1的平均电压为10.902V，以3％偏差设定其下限值为10.575V，电压1低于10.575V的电池有8只电池(删除线并加粗处)，将该8只电池剔除后，再以电压2开展后续配组工艺；同时在不剔除时，单独以电压2作为条件进行配组的结果进行对比测试。
单独以电压2作为配组条件时的分档：即以现行分档工艺进行，分档结果如表3所示。
表3
根据上述分档条件，可以看出，同时符合电压1与电压2的剔除条件的只有2只电池，也就是说符合电压1剔除条件的还有6只电池若只采取电压2的条件是无法剔除，且进入配组程序。选取10档电池进行配组测试(不考虑现行工艺的相邻档位的配组)，电池化成下线后静置24h后，以开路电压OCV进行配组(20mV内)。
配组标识：电压1+2是采用电压1先行剔除后再以电压2配组；电压2是仅以电压2配组，每种配组方式各2组，每组4只电池，具体如表4所示。
表4
将各2组电池进行1C2A电流放电测试，然后进行100次循环测试。结果如表5所示，1C2A电流放电与循环100次的结果一致，采用电压1+2的方式配组明显要比常规只用电压2配组方式有明显优势，先看1C2A放电时间更为一致且达到放电较高水平。再看电池循环过程中，电池组各电池的放电电压一致性也有了明显的提升，容量平台更高。通常对轻微问题的电池采用2hr放电时，初期是无法辨别的，从1C2A电流放电会将此问题放大，而得到排除不用于后期配组，提升整组电池寿命。
表5
实施例2
同一批半成品6-DZM-20电池(极板批次工艺相同)，采用本发明的内化成工艺，一种工艺化成3回路电池(共54只)，总化成电量245Ah。先以2C2A电流高倍率放电容检剔除异常电池后，再以0.5C容检电压进行分档。同时与只以0.5C容检电压分档进行对比测试。
化成工艺如表6所示。
表6
容检电压如下：
电压1：2C2A电流放电至平均电压10.8V或放电20分钟时的电压；
电压2：0.5C2A电流放电至平均电压10.5V或放电40分钟的电压。
54只电池的电压1和电压2的值如表7所示。
表7
计算电压1的平均电压为10.804V，以3％偏差设定其下限值为10.480V，电压1低于10.480V的电池有7只电池(删除线并加粗处)，将该7只电池剔除后，再以电压2开展后续配组工艺；同时在不剔除时，单独以电压2作为条件进行配组的结果进行对比测试。
单独以电压2作为配组条件时的分档：即以现行分档工艺进行，分档结果如表8所示。
表8
根据上述分档条件，可以看出，同时符合电压1与电压2的剔除条件的只有2只电池，也就是说符合电压1剔除条件的还有5只电池若只采取电压2的条件是无法剔除，且进入配组程序。选取8档电池进行配组测试(不考虑现行工艺的相邻档位的配组)，电池化成下线后静置24h后，以开路电压OCV进行配组(20mV内)。
配组标识：电压1+2是采用电压1先行剔除后再以电压2配组；电压2是仅以电压2配组，每种配组方式各2组，每组4只电池，具体如表9所示。
表9
将各2组电池进行1C2A电流放电测试，然后进行100次循环测试。结果如表10所示，1C2A电流放电与循环100次的结果一致，采用电压1+2的方式配组明显要比常规只用电压2配组方式有明显优势，先看1C2A放电时间更为一致且达到放电较高水平。再看电池循环过程中，电池组各电池的放电电压一致性也有了明显的提升，容量平台更高。通常对轻微问题的电池采用2hr放电时，初期是无法辨别的，从2C2A电流放电会将此问题放大，而得到排除不用于后期配组，提升整组电池寿命。
表10
实施例3
同一批半成品6-DZM-20电池(极板批次工艺相同)，采用本发明的内化成工艺，一种工艺化成3回路电池(共54只)，总化成电量245Ah。先以3C2A电流高倍率放电容检剔除异常电池后，再以0.5C容检电压进行分档。同时与只以0.5C容检电压分档进行对比测试。
化成工艺如表11所示。
表11
容检电压如下：
电压1：3C2A电流放电至平均电压11.0V或放电10分钟时的电压；
电压2：0.5C2A电流放电至平均电压10.35V或放电60分钟的电压。
54只电池的电压1和电压2的值如表12所示。
表12
计算电压1的平均电压为11.0V，以3％偏差设定其下限值为10.670V，电压1低于10.670V的电池有6只电池(删除线并加粗处)，将该6只电池剔除后，再以电压2开展后续配组工艺；同时在不剔除时，单独以电压2作为条件进行配组的结果进行对比测试。
单独以电压2作为配组条件时的分档：即以现行分档工艺进行，分档结果如表13所示。
表13
根据上述分档条件，可以看出，同时符合电压1与电压2的剔除条件的只有3只电池，也就是说符合电压1剔除条件的还有3只电池若只采取电压2的条件是无法剔除，且进入配组程序。选取10档电池进行配组测试(不考虑现行工艺的相邻档位的配组)，电池化成下线后静置24h后，以开路电压OCV进行配组(20mV内)。
配组标识：电压1+2是采用电压1先行剔除后再以电压2配组；电压2是仅以电压2配组，每种配组方式各2组，每组4只电池，具体如表14所示。
表14
将各2组电池进行1C2A电流放电测试，然后进行100次循环测试。结果如表15所示，1C2A电流放电与循环100次的结果一致，采用电压1+2的方式配组明显要比常规只用电压2配组方式有明显优势，先看1C2A放电时间更为一致且达到放电较高水平。再看电池循环过程中，电池组各电池的放电电压一致性也有了明显的提升，容量平台更高。通常对轻微问题的电池采用2hr放电时，初期是无法辨别的，从3C2A电流放电会将此问题放大，而得到排除不用于后期配组，提升整组电池寿命。
表15

Claims (7)

1.一种铅蓄电池内化成及配组方法，所述内化成包括充放电阶段、容检放电阶段和回充阶段，其特征在于，所述容检放电阶段为：多个蓄电池相互串联，先以电流1～3C安培进行定时间或定电压放电，记录每个蓄电池的终止电压值为V1；再以电流0.5C安培放电至平均电压10.2～10.5V，记录每个蓄电池的终止电压值为V2，容检放电阶段放出容量控制在1.0～1.1C安时；
所述配组包括以下步骤：
(1)计算待配组蓄电池V1的平均值，剔除V1小于其平均值0.97倍的蓄电池；
(2)剩余的蓄电池根据V2值进行分档；
(3)测量蓄电池内化成完成后，静置一段时间的开路电压；
(4)将同一档内开路电压最大差值不大于20mV的蓄电池配为一组。
2.如权利要求1所述的铅蓄电池内化成及配组方法，其特征在于，以电流1～3C安培进行定时间放电时，放出其倍率容量的50％～100％。
3.如权利要求1所述的铅蓄电池内化成及配组方法，其特征在于，以电流1～3C安培进行定电压放电时，定电压放电至单只电池电压为10.8V～11.0V。
4.如权利要求1所述的铅蓄电池内化成及配组方法，其特征在于，所述内化成充放电阶段包括以下步骤：
(1)线路检查阶段：以电流0.01～0.015C安培恒流充电2～5min；
(2)静置阶段：静置0.5～1.5h；
(3)第一次充电阶段：以电流0.03～0.1C安培充电0.15～0.5h，再以电流0.1～0.15C安培充电0.15～0.5h，再以电流0.2～0.3C安培充电15～25h，该阶段充电容量控制在4～5.5C安时；
(4)第一次放电阶段：以电流0.25～0.5C安培放电1～1.5h，放出容量控制在0.25～0.75C安时；
(5)第二次充电阶段：以电流0.1～0.15C安培充电0.15～0.5h，再以电流0.2～0.3C安培充电12～16h，该阶段充电容量控制在3～4C安时；
(6)第二次放电阶段：以电流0.25～0.5C安培放电1～2h，放出容量控制在0.5～0.75C安时；
(7)第三次充电阶段：以电流0.2～0.3C安培充电4～6h，再以电流0.15～0.2C安培充电3～5h，再以电流0.05～0.1C安培充电6～10h，该阶段充电容量控制在2～4C安时。
5.如权利要求1所述的铅蓄电池内化成及配组方法，其特征在于，所述回充阶段包括以下步骤：以电流0.2～0.3C安培充电2～4h，再以电流0.15～0.2C安培充电1.5～3h，再以电流0.05～0.1C安培充电6～8h，该阶段充电容量控制在1.3～1.8C安时。
6.如权利要求1所述的铅蓄电池内化成及配组方法，其特征在于，所述内化成工艺中电池电解液温度控制在30～45℃。
7.如权利要求1所述的铅蓄电池内化成及配组方法，其特征在于，检测开路电压前静置时间为24h。
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