CN109616702B - 一种交替式脉冲化成充电工艺 - Google Patents

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Abstract

一种交替式脉冲化成充电工艺，包括一次加酸、电池连接、给电、充电化成，在充电化成工序中，根据铅酸蓄电池自身的一些化学和物理特性，将蓄电池化成充电过程分为涓流预处理、恒流充电、静置、正负脉冲充电、间歇脉冲充电等多种方式多阶段交替充电，本发明的工艺降低传统恒流充电方式化成中后期的极化反应和电解液温度，提高充电效率，缩短化成时间，缩短化成周期30%，降低充电电量20%，实现了节能降耗，提高了生产效率；同时提高了极板转化效率，提升了电池初期容量；减少化成中后期酸雾产生，消除化成中后期电化学极化，减少水解反应，降低槽温与电压，减少析气，利于环保。

Description

一种交替式脉冲化成充电工艺
技术领域
本发明涉及一种铅酸蓄电池用交替式脉冲化成充电工艺。
背景技术
自铅酸蓄电池被发明以来，因其价格低廉、原料易得、性能可靠、容易回收和适于大电流放电等特点，已成为世界上产量最大、用途最广泛的蓄电池品种。
随着国家对各行业节能环保要求越来越高，相继推出一系列政策推动经济转型，淘汰产能落后、高污染、高消耗的产业，提高能源利用率，实现经济发展方式的转变。节能环保势必成为各个行业的发展方向，也包含传统铅酸蓄电池行业。
电池化成作为铅酸蓄电池的重要生产工序之一，也是整个电池生产过程能源消耗的重要部分。通过工艺研究和开发来缩短化成周期、降低化成电量、减少化成酸雾，对提高生产效率、节能降耗、环保等方面具有重要意义。
目前铅酸蓄电池化成充电工艺主要有恒流充电、间歇放电等。此类充电工艺充电效率低、时间长、能耗大、析气产生的酸雾对环境污染大。
因此，有必要研究和开发一种先进的化成充电工艺取代传统的恒流充电工艺，提高充电效率，缩短化成时间，降低充电电量，减少化成产生酸雾，节能环保，响应国家政策。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术中化成充电效率低、能耗高、周期长、污染大等问题，提供一种交替式脉冲化成充电工艺，以提高充电效率，节能环保；消除电化学极化，使充电效率最大化，缩短化成周期，降低化成电耗、减少酸雾产生。
本发明的技术构思是：电池化成前期充电接受比较高，但随充电的进行，中后期衰减较快，分析主要原因就是充电中后期极化现象加剧，导致电池端电压上升较快，大部分电流用于电解水，降低了充电效率，增加了充电电量，同时产生大量酸雾。
铅酸蓄电池在充电过程中，极板上的活性物质与电解液发生化学反应，正极板放出电子，负极板接受电子，并生成新的物质(二氧化铅和海绵状铅)。但是，这种生成新物质的电化学反应速度要比电子交换速度慢得多，这就形成了正负极板上的电荷积累，从而使负极板上的电位变得更负，而正极板上的电位变得更正，这种正负极电位朝着正负两个方向的增加，使得蓄电池端电压被推高了，这部分被抬高了的电位就是电化学极化电压。在充电的中后期，电化学极化电压上升很快，并且随着充电电流的增大而增大，随充电过程的延续而不断积累，影响了充电效率。
本发明提供的技术方案包括一次加酸、电池连接、给电、充电化成，工序如下：
a、电池一次加酸：加酸密度采用1.100～1.200g/ml（25℃）；
b、电池连接：采用铅连接条将电池正负极端子连接成一个回路，电池之间
间距需保持在50±5mm，以利于电池散热；
c、给电：电池连接后，需在化成槽中注入循环水进行冷却，且需在一次加
酸后半小时内完成给电，避免加酸后长时间化学反应导致极板表面形成致密的硫酸铅玻璃层，影响电池前期化成充电效率；
d、充电化成步骤如下：
涓流充电预处理，消除极板表面硫酸铅层，包括以下步骤：
（1）采用2～3I20，恒流充电0.5～1.0h；
转化效率最高阶段进行大电流恒流充电，包含以下步骤：
（2）采用4～5I20，恒流充电0.5～1.0h；
（3）采用6～7I20，恒流充电3.0～5.0h；
化成中期进行静置，消除电化学极化,包含以下步骤：
（4）静置0.5～1.0h；
化成中后期采用正负脉冲充电工艺，提高充电效率，包含以下步骤：
（5）采用6～7I20，正负脉冲充电2.0～4.0h，正脉冲时间1200ms，负脉冲时间100ms，正脉冲间歇100ms，上升时间100ms,下降时间100ms；
（6）静置0.5～1.0h；
化成后期采用间歇脉冲充电工艺，进一步消除极化，提高充电效率，减少水解反应：
（7）采用3～5I20，间歇脉冲充电2.0～3.0h，正脉冲时间1400ms，负脉冲时间100ms，上升时间100ms,下降时间100ms；
（8）静置0.5～1.0h；
化成末期采用小电流正负脉冲充电工艺，完成末期补充电，包含以下步骤：
（9）采用2.5～4.5I20，正负脉冲充电3.0～5.0h，正脉冲时间1000ms，负脉冲时间200ms，正脉冲间歇100ms，上升时间100ms,下降时间100ms。
本发明所述工序d的步骤（1）预处理阶段优选采用2.5～3I20小电流充电0.6～0.8h消除极板表面硫酸铅层。
本发明所述工序d的步骤（2）预充电阶段优选充电电流4.5～5I20充电0.6～0.8h，提高前期转化效率的同时控制化成温度，消除前期化学反应导致的内部温升的影响。
本发明所述工序d的步骤（3）优选充电电流6.5～7I20恒流充电3.5～4.5 h，化成中期阶段副反应最少，转化效率高，大电流恒流充电提高充电效率。
本发明所述工序d的步骤（4）、步骤（6）、步骤（8）分别增加静置阶段,优选静置时间为0.6～0.8h，消除化成后期的极化现象。
优选的，化成用一次加酸密度优选为1.150～1.190g/ml；
优选的，一次加酸后半小时内完成电池连接和给电，避免极板表面形成过厚的硫酸盐钝化层；
优选的，在充电化成过程中，采用循环冷却水进行电池化成温度的控制，保证化成过程电解液温度在35～65℃。
本发明步骤（5）、（7）、（9）采用交替式脉冲充电工艺，通过正负脉冲和间歇脉冲交替充电，降低槽温与电压，减少析气，提高充电转化效率，消除充电后期造成的震荡现象和过充问题。
本发明工艺根据铅酸蓄电池自身的一些化学和物理特性，通过交替式脉冲充电工艺将蓄电池化成充电过程分为涓流预处理、恒流充电、静置、正负脉冲充电、间歇脉冲充电等多种方式多阶段交替充电，该化成充电工艺降低传统恒流充电方式化成中后期的极化反应和电解液温度，与现有技术相比，本发明的有益效益为：
1、采用本发明工艺，大大提高充电效率，缩短化成周期，降低化成能耗。降低化成充电量20%，缩短化成周期30%，实现了节能降耗，提高生产效率。同时提高极板转化效率，提升电池初期容量。
2、采用本发明工艺，消除化成中后期电化学极化，减少水解反应，降低槽温与电压，减少析气，减少酸雾产生，利于环保。
以下将结合具体实施例对本发明进行详细的解释说明。
具体实施方式
实施例1：
本发明工序如下：
a电池一次加酸：加酸密度采用1.190g/ml（25℃）；
b电池连接：采用铅连接条将电池正负极端子连接成一个回路，电池之间
间距需保持在50±5mm，以利于电池散热；
c给电：电池连接后，需在化成槽中注入循环水进行冷却，且需在一次加
酸后半小时内完成给电，避免加酸后长时间化学反应导致极板表面形成致密的硫酸铅玻璃层，影响电池前期化成充电效率；
d充电化成步骤如下：
（1）采用2I20，恒流充电1.0h；
（2）采用4I20，恒流充电0.5h；
（3）采用6.0I20，恒流充电5.0h；
（4）静置0.5～1.0h；
（5）采用6.5I20，正负脉冲充电4.0h，正脉冲时间1200ms，负脉冲时间100ms，正脉冲间歇100ms，上升时间100ms,下降时间100ms；
（6）静置0.5～1.0h；
（7）采用4.0I20，间歇脉冲充电2.0h，正脉冲时间1400ms，负脉冲时间100ms，上升时间100ms,下降时间100ms；
（8）静置0.5～1.0h；
（9）采用3I20，正负脉冲充电4.0h，正脉冲时间1000ms，负脉冲时间200ms，正脉冲间歇100ms，上升时间100ms,下降时间100ms。
本实施例中，一次加酸后半小时内完成电池连接和给电.
本实施例中，在充电化成过程中，采用循环冷却水进行电池化成温度的控制，保证化成过程电解液温度在35～65℃。
以上对本发明实施例所提供的一种交替式脉冲化成充电进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种交替式脉冲化成充电工艺，包括一次加酸、电池连接、给电、充电化成，工序如下：
a、电池一次加酸：加酸密度采用1.100～1.200g/ml，25℃；
b、电池连接：采用铅连接条将电池正负极端子连接成一个回路，电池之间间距保持在50±5mm，以利于电池散热；
c、给电：电池连接后，在化成槽中注入循环水进行冷却，且在一次加酸后半小时内完成给电，避免加酸后长时间化学反应导致极板表面形成致密的硫酸铅玻璃层，影响电池前期化成充电效率；
d、充电化成步骤如下：
（1）采用2～3I20，恒流充电0.5～1.0h；
（2）采用4～5I20，恒流充电0.5～1.0h；
（3）采用6～7I20，恒流充电3.0～5.0h；
（4）静置0.5～1.0h；
（5）采用6～7I20，正负脉冲充电2.0～4.0h，正脉冲时间1200ms，负脉冲时间100ms，正脉冲间歇100ms，上升时间100ms，下降时间100ms；
（6）静置0.5～1.0h；
（7）采用3～5I20，间歇脉冲充电2.0～3.0h，正脉冲时间1400ms，负脉冲时间100ms，上升时间100ms，下降时间100ms；
（8）静置0.5～1.0h；
（9）采用2.5～4.5I20，正负脉冲充电3.0～5.0h，正脉冲时间1000ms，负脉冲时间200ms，正脉冲间歇100ms，上升时间100ms，下降时间100ms。
2.根据权利要求1所述的交替式脉冲化成充电工艺，其特征在于：所述工序d的步骤（1）采用2.5～3I20恒流充电0.6～0.8h，消除极板表面硫酸铅层。
3.根据权利要求1所述的交替式脉冲化成充电工艺，其特征在于：所述工序d的步骤（2）采用充电电流4.5～5I20充电0.6～0.8h，提高前期转化效率的同时控制化成温度，消除前期化学反应导致的内部温升的影响。
4.根据权利要求1所述的交替式脉冲化成充电工艺，其特征在于：所述工序d的步骤（3）充电电流6.5～7I20恒流充电3.5～4.5 h，化成中期阶段副反应最少，转化效率高，大电流恒流充电提高充电效率。
5.根据权利要求1所述的交替式脉冲化成充电工艺，其特征在于所述工序d的步骤（4）、步骤（6）、步骤（8）分别增加静置阶段，静置时间为0.6～0.8h，消除化成后期的极化现象。
6.根据权利要求1所述的交替式脉冲化成充电工艺，其特征在于：所述工序a中化成用一次加酸密度为1.150～1.190g/ml，25℃。
7.根据权利要求1所述的交替式脉冲化成充电工艺，其特征在于：在充电化成过程中，采用循环冷却水进行电池化成温度的控制，保证化成过程电解液温度在35～65℃。
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