CN107591580A - 一种铅酸蓄电池分阶段化成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铅酸蓄电池分阶段化成方法,属于铅酸蓄电池制备技术领域。所述化成分四个阶段进行,第一阶段:充电至蓄电池电压达到2.75~2.9V/单格,放电至达到终止电压;第二阶段:正负脉冲化成充电至蓄电池电压达到2.75~2.9V/单格,放电至达到终止电压,并重复该过程若干次;第三阶段:以幅值递减的方式分步对蓄电池进行正负脉冲化成充电,直至蓄电池电解液密度达到设定标准,放电至达到终止电压;第四阶段:充电至蓄电池电压稳定。采用本发明工艺,化成时间缩短到44h,提高化成效率50%以上。化成的极板结构更紧密,强度更好,电池100%DOD循环寿命450次以上,比普通电池寿命提高20%以上。
Description
技术领域
本发明涉及铅酸蓄电池制备技术领域,具体涉及一种铅酸蓄电池分阶段化成方法。
背景技术
目前,铅酸蓄电池依旧是应用最广泛的电池之一,而化成是铅酸蓄电池制造过程中的一步重要工艺,化成的好坏直接影响着铅酸蓄电池的性能,并且化成过程消耗的电能是巨大的。
在铅酸蓄电池化成时,可以在化成极板或者铅膏中加入添加剂,添加剂使用恰当的话,可以使得化成过程的电化学反应加速、极板生成效果更好。除添加剂之外,还可以对极板板栅的结构进行改进,有一种碳蜂窝结构的板栅,可以改善化成效果;采用超声波对化成过程也有促进作用。
目前化成技术多采用实验和经验的方式。一般是采用恒流多次充电、放电直至化成结束。恒流充电极化大,充电效率较低,化成用时较长,目前工业生产采用恒流化成用时需要96小时左右,限制了产能的提升。
慢脉冲化成技术减少了电池的浓差极化和电阻极化,提高了化成效率,将化成时间缩短至76h(小时);正脉冲化成的方式使化成时间缩短到66h,同时也减少了化成电量;脉冲内化成方法采用固定的正负脉冲方式对电池进行了化成,使得化成时间减少到约60h,其初步证明了正负脉冲方式的可行性,但没有公开正负脉冲幅度与宽度、间歇时间的长短。
专利文献CN1885609A公开了一种缩短铅酸蓄电池内化成时间的化成方法,化成分两个阶段进行,第一阶段为间歇式正脉冲化成,脉冲频率为25Hz,正脉冲的幅值为0.5C-1.0C,脉冲的时间为24ms,间歇时间为16ms,共进行1小时;第二阶段为非对称间歇式正负组合脉冲化成,脉冲频率为25Hz,正脉冲的幅值为0.5C-1.0C,脉冲的时间为24ms,负脉冲的幅值为0.3C-0.8C,负脉冲的时间为8ms,正负脉冲交替进行,间歇时间为4ms,共进行22小时。由于采用多步间歇和负脉冲放电步骤,可以减少化成中的析气量,减少化成时电解液的浓差极化,减少热量产生,从而提高化成效率。
专利文献CN 106129504 A公开了一种铅酸蓄电池化成方法,包括:多阶段恒流化成和正负脉冲化成。其中,多阶段恒流化成包括多个阶段,各个阶段的化成电流均不相同,比如,各个阶段的恒流化成电流大小分别为0.02C、0.04C、0.15C、0.30C;正负脉冲化成由正脉冲化成、间歇、负脉冲化成、间歇循环构成。
现有技术中,化成前期通常采用持续充电方式,但是电池会产生大量热量,导致电解液温度升高,水分损失,硫酸密度升高,化成效率降低,而且电池温度过高,会影响电池低温性能,另一方面,温度过高,生成硫酸铅结晶大,极化大,难化成。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铅酸蓄电池分阶段化成方法,有效提高化成效率,并缩短化成时间。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种铅酸蓄电池分阶段化成方法,将待化成电池加酸后置于冷水浴中,分四个阶段进行化成,
第一阶段:充电至蓄电池电压达到2.75~2.9V/单格,放电至达到终止电压;
第二阶段:正负脉冲化成充电至蓄电池电压达到2.75~2.9V/单格,放电至达到终止电压,并重复该过程若干次;
第三阶段:以幅值递减的方式分步对蓄电池进行正负脉冲化成充电,直至蓄电池电解液密度达到设定标准,放电至达到终止电压;
第四阶段:充电至蓄电池电压稳定。
待化成电池加酸后,电池内部酸碱反应会产生大量热量,冷水浴能够快速吸热,避免电池内部因温度过高影响活性物质结构。冷水浴温度为0~15℃。
待化成电池在冷水浴中静置1~2h后开始充电化成。化成过程中,温度控制在20~40℃。
本发明根据化成过程中极板内部活性物质的转化情况,将化成工艺分四个阶段进行,每个阶段采用充电和放电结合的方式,在每一步充电到一定程度,极化较大时开始放电,消除极化,避免过多水分损失,保持硫酸密度在较低水平,化成更快。放电程度比一般的化成工艺更深,一方面可以提高充电接受能力,另一方面有足够的时间降温,避免电池内部温度过高,每次放电至终止电压1.67~2V/单格。
作为优选,第一阶段、第二阶段、第三阶段的放电条件为:0.5C恒流放电。
第一阶段中,由于化成初期,电池极板基本不导电,欧姆电阻比较大,产生的焦耳热多,因此,化成前期采用小电流化成,形成导电物,然后采用较大电流进行充电,既可以减少电流产热,又可以减少充电时间。
作为优选,第一阶段中,充电包括:0.15C~0.5C恒流充电4h,0.5C正负脉冲化成充电4h,正负脉冲化成充电的条件为:正脉冲的时间为1~2s,负脉冲的时间为0.05~0.1s,正负脉冲交替进行,间歇时间为0.1~0.2s。更为优选,所述恒流充电分两步进行,0.15C恒流充电2h,0.25C恒流充电2h。
第二阶段的化成工艺,采用间歇式正负脉冲化成与恒流放电交替循环方式,能有效去极化,提高充电效率,避免电池内部温度过快升高。
作为优选,第二阶段中,正负脉冲化成充电的条件为:正脉冲的幅值为0.4~0.7C,时间为1~2s,负脉冲的幅值为0.3~0.7C,时间为0.05~0.1s,正负脉冲交替进行,间歇时间为0.1~0.2s。
第二阶段,正负脉冲化成与恒流放电重复进行4次,恒流放电的时间逐次增加,正负脉冲化成时间也逐次增加,充入的电量一部分要补充前一次放出的电量,一部分用来使未转化的部分转化为活性物质。具体地,正负脉冲充电2.5h,恒流放电0.75h;正负脉冲充电3h,恒流放电1h;正负脉冲充电3.5h,恒流放电1.3h;正负脉冲充电3.5h,恒流放电1.75h。
为了保证电池的开路电压,第三阶段,充入较多电量,一方面使极板未转化的物质转化为可利用的活性物质,另一方面,电池达到一定电压后,开始失水,电解液酸密度达到设定标准。不同类型的电池,其电解液酸密度要求不同,各个步骤的充电量、放电量也需相应地增加或减少。
作为优选,第三阶段中,正负脉冲化成充电三步完成,正负脉冲的幅值依次为0.5C、0.3C、0.2C,化成时间依次为6h、2h、2h;每步的正负脉冲化中,正脉冲的时间为1~2s,负脉冲的时间为0.05~0.1s,正负脉冲交替进行,间歇时间为0.1~0.2s。
化成的最后阶段主要为补充电量,给电池充满电。作为优选,第四阶段中,充电条件为:0.5C正负脉冲化成充电3h,0.2C正负脉冲化成充电2h,0.015C浮充1h,每步的正负脉冲化中,正脉冲的时间为1~2s,负脉冲的时间为0.05~0.1s,正负脉冲交替进行,间歇时间为0.1~0.2s。
本发明具备的有益效果:
(1)本发明化成工艺采用多步充放电化成,化成初期,采用小电流充电,将导电性不好的物质转化为导电物,同时减少电流产热。
(2)化成过程中,采用间歇式正负脉冲化成,减少化成时电化学极化、浓差极化,从而提高化成效率。
(3)本发明采用多阶段放电,每步充电到一定程度,采用恒流放电,去极化,避免过多水分损失导致酸密度升高,影响化成;放电过程电池吸热,多步放电也避免了电池温度升高过高。
(4)采用本发明工艺,化成时间缩短到44h,提高化成效率50%以上。化成的极板结构更紧密,强度更好,电池100%DOD循环寿命450次以上,比普通电池寿命提高20%以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
6-DZM-12电池
电池加酸温度9℃,加酸密度1.250g/ml。采用真空加酸机自动加酸,真空度0.05MPa,抽5次真空。
加酸后置于10℃冷却水中,静置1h,开始充电。水温控制在38℃左右。
恒流充电电流2A-5A;脉冲充电:正脉冲幅值2A-6A,脉冲时间1s,负脉冲幅值2A-6A,脉冲时间0.05s,间歇时间0.15s。0.5C恒流放电。
第一阶段:恒流2A充电2h,恒流3A充电2h,6A脉冲4h,6A放电0.5h。
第二阶段:6A脉冲充电2.5h,恒流放电0.75h。
第三阶段:6A脉冲充电3h,恒流放电1h。
第四阶段:6A脉冲充电3.5h,恒流放电1.3h。
第五阶段:6A脉冲充电3.5h,恒流放电1.75h。
第六阶段:6A脉冲充电6h,3.6A脉冲充电2h,2.4A脉冲充电2h,6A恒流放电2h。
第七阶段:6A脉冲充电3h,2.4A脉冲充电2h,0.3A恒流浮充1h后抽酸。
将化成后的电池进行性能检测,结果如表1所示。
表1
工艺 | 开路电压 | 2hr容量 | 循环寿命 |
普通工艺 | 13.25-13.35V | 125-127分钟 | 350-400次 |
脉冲工艺 | 13.24-13.32V | 126-129分钟 | 450次以上 |
与采用直流充电的普通工艺相比,本发明的脉冲工艺开路电压略低,放电时间高出1-2分钟。循环寿命普通工艺一般在350-400次,本发明的脉冲工艺达到450次循环以上。
实施例2
6-DZM-12电池
化成前处理同实施例1。
恒流充电电流2A-5A;脉冲充电:正脉冲幅值2A-8A,脉冲时间1s,负脉冲幅值2A-8A,脉冲时间0.1s,间歇时间0.2s。0.5C恒流放电。
第一阶段:恒流2A充电2h,恒流3A充电2h,8A脉冲4h,6A放电0.5h。
第二阶段:8A脉冲充电2.5h,恒流放电0.75h。
第三阶段:8A脉冲充电3h,恒流放电1h。
第四阶段:8A脉冲充电3h,恒流放电1.3h。
第五阶段:8A脉冲充电3.5h,恒流放电1.75h。
第六阶段:8A脉冲充电5h,3.6A脉冲充电2h,2.4A脉冲充电2h,6A恒流放电2h。
第七阶段:8A脉冲充电2h,2.4A脉冲充电2h,0.3A恒流浮充1h后抽酸。
将化成后的电池进行性能检测,结果如表2所示。
表2
工艺 | 开路电压 | 2hr容量 | 循环寿命 |
普通工艺 | 13.25-13.35V | 125-127分钟 | 350-400次 |
脉冲工艺 | 13.27-13.36V | 128-133分钟 | 400次以上 |
实施例3
6-DZM-20电池
电池加酸温度9℃,加酸密度1.250g/ml。采用真空加酸机自动加酸,真空度0.05MPa,抽5次真空。
加酸后置于冷却水浴中,静置1.5h,开始充电。水温控制在32℃左右。
恒流充电电流2A-6A,脉冲充电,正脉冲幅值4A-10A,脉冲时间2s,负脉冲幅值4A-10A,脉冲时间0.1s,间歇时间0.1s。0.5C恒流放电。
第一阶段:恒流3A充电2h,恒流5A充电2h,10A脉冲4h,6A放电0.5h。
第二阶段:10A脉冲充电2.5h,恒流放电0.75h。
第三阶段:10A脉冲充电3h,恒流放电1h。
第四阶段:10A脉冲充电3.5h,恒流放电1.3h。
第五阶段:10A脉冲充电3.5h,恒流放电1.75h。
第六阶段:10A脉冲充电6h,6A脉冲充电2h,4A脉冲充电2h,0.5C恒流放电2h。
第七阶段:10A脉冲充电3h,4A脉冲充电2h,0.3A恒流浮充1h后抽酸。
将化成后的电池进行性能检测,结果如表3所示。
表3
工艺 | 开路电压 | 2hr容量 | 循环寿命 |
普通工艺 | 13.25-13.35V | 120-126分钟 | 300-360次 |
脉冲工艺 | 13.27-13.36V | 125-128分钟 | 350次以上 |
Claims (7)
1.一种铅酸蓄电池分阶段化成方法,其特征在于,将待化成电池加酸后置于冷水浴中,分四个阶段进行化成,
第一阶段:充电至蓄电池电压达到2.75~2.9V/单格,放电至达到终止电压;
第二阶段:正负脉冲化成充电至蓄电池电压达到2.75~2.9V/单格,放电至达到终止电压,并重复该过程若干次;
第三阶段:以幅值递减的方式分步对蓄电池进行正负脉冲化成充电,直至蓄电池电解液密度达到设定标准,放电至达到终止电压;
第四阶段:充电至蓄电池电压稳定。
2.如权利要求1所述的铅酸蓄电池分阶段化成方法,其特征在于,化成过程中,温度控制在20~40℃。
3.如权利要求1所述的铅酸蓄电池分阶段化成方法,其特征在于,第二阶段中,正负脉冲化成充电的条件为:正脉冲的幅值为0.4~0.7C,时间为1~2s,负脉冲的幅值为0.3~0.7C,时间为0.05~0.1s,正负脉冲交替进行,间歇时间为0.1~0.2s。
4.如权利要求1所述的铅酸蓄电池分阶段化成方法,其特征在于,第三阶段中,正负脉冲化成充电三步完成,正负脉冲的幅值依次为0.5C、0.3C、0.2C,化成时间依次为6h、2h、2h;每步的正负脉冲化中,正脉冲的时间为1~2s,负脉冲的时间为0.05~0.1s,正负脉冲交替进行,间歇时间为0.1~0.2s。
5.如权利要求1所述的铅酸蓄电池分阶段化成方法,其特征在于,第一阶段中,充电包括:0.15C~0.5C恒流充电4h,0.5C正负脉冲化成充电4h,正负脉冲化成充电的条件为:正脉冲的时间为1~2s,负脉冲的时间为0.05~0.1s,正负脉冲交替进行,间歇时间为0.1~0.2s。
6.如权利要求1所述的铅酸蓄电池分阶段化成方法,其特征在于,第一阶段、第二阶段、第三阶段的放电条件为:0.5C恒流放电。
7.如权利要求1所述的铅酸蓄电池分阶段化成方法,其特征在于,第四阶段中,充电条件为:0.5C正负脉冲化成充电3h,0.2C正负脉冲化成充电2h,0.015C浮充1h,每步的正负脉冲化中,正脉冲的时间为1~2s,负脉冲的时间为0.05~0.1s,正负脉冲交替进行,间歇时间为0.1~0.2s。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB02 | Change of applicant information | ||
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Address after: 313100 Zhejiang city of Huzhou province Changxing County Meishan Industrial Park Applicant after: Tianneng Battery Group Co., Ltd. Address before: 313100 Zhejiang city of Huzhou province Changxing County Meishan Industrial Park Applicant before: Tianneng Battery Group Co., Ltd. |
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GR01 | Patent grant | ||
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