CN110212256A - 一种退返蓄电池的修复和配组方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种退返蓄电池的修复和配组方法。本发明退返蓄电池的修复和配组方法，首先通过开路电压分档，串联进行修复，然后利用修复过程中电压低位维持的时间作为修复分档的依据，最后结合修复之后电池充电电压和容量检测情况进行剔除筛选。整个修复方法，缩短了目前现有筛选和修复技术，电压低位维持时间涉及到电池单格一致性的修复效果，利用该点作为分档依据，可以将同等状态的电池进行归档，避免后续进行串联充放电和容量检测过程期间因为充电不足而导致错误剔除和归档，进而提升修复的效果，减少二次退返的比例。

Description

一种退返蓄电池的修复和配组方法
技术领域
本发明涉及蓄电池技术领域，特别是涉及一种退返蓄电池的修复和配组方法。
背景技术
电动自行车用铅酸蓄电池，一般由4只或者5只12V电池串联形成电池组成组使用，例如市场上常见型号4812，即由4只6-DZF-12型号串联组成，每只额定电压为12V，容量为12Ah；常见型号4820，即由4只6-DZF-20型号串联组成，每只额定电压为12V，容量为20Ah。
每组电池都是严格按照配组工艺进行配组，通过配组后，电池彼此之间差异性较小，但在使用过程中，不可避免会出现因为某一只电池落后而影响整组放电时间，导致行驶里程缩短而退回企业，同组中其余电池容量还非常高。
目前市场的操作方法都是成组退返回企业，由企业进行筛选和修复处理，也就是说，由于一只电池而影响了整组电池的容量，最后要单独对每一只退返电池进行筛选和修复处理作为售后电池使用。工作量非常庞大，需要企业投入大量的人力、设备和厂房，无形中增加了售后电池的生产成本。
此外经过筛选和修复后的电池，同样也需要经过配组，目前采用的配组工艺都是基于容量和开路电压进行配组，同新电池的配组工艺基本相同，新电池因为没有经过市场使用，配组的电池都是属于同一批次生产，所以采用容量和开路电压指标可以满足要求。此类售后电池因为从市场上退返，电池来自于不同生产批次电池的混合，经过修复之后，容量能够满足售后电池的使用要求，但同新电池还是存在很大差别，因此单单按照容量和开路电压进行配组并不能满足要求。
CN102324584A本发明提供一种蓄电池组容量修复的方法，先运用6～10小时放电率对蓄电池组进行核对性放电，再将蓄电池组和基站组合式开关电源连接，运用均充方式对蓄电池组充电24小时和浮充方式对蓄电池组充电20小时；然后再运用10小时放电率对蓄电池组进行核对性放电，放完电后，如果放电时间达到10小时或放电容量达到标称容量，说明该蓄电池组容量修复成功
CN108270039A本发明公开了一种小放电修复电动车铅酸蓄电池的方法，属于电池修复技术领域。所述方法包括以下步骤：(1)将单只待修复铅酸蓄电池与放电模块连接构成一个回路，放电至0V；(2)放电结束后，选择若干只开路电压＜10V的铅酸蓄电池接入充放电设备构成一个充放电回路，进行电池修复。
发明内容
本发明基于目前售后电池实际情况，结合批量化修复的生产工艺进行配组，降低售后电池的生产成本，提高售后电池的一致性。
一种退返蓄电池的修复和配组方法，包括以下步骤：
(1)经过外观筛选后可以修复的蓄电池，检测修复前的开路电压，根据蓄电池开路电压进行第一次分档；
(2)将第一次分档后的蓄电池中属于同一档的若干蓄电池串联后进行恒流放电修复，以电流0.05C～0.2C安培进行恒流放电，直到回路中所有蓄电池的电压均下降到0V，继续维持放电2～5h；
(3)以步骤(2)恒流放电修复时电压到达0V为起点，计算每只蓄电池电压在0V以下的维持时间，以该维持时间进行第二次分档；
(4)将第二次分档后的蓄电池中属于同一档的若干蓄电池串联后，按单只恒压限流充电；
(5)步骤(4)恒压限流充电结束后进行恒流放电，终止电压为10.0～10.5V/只；
(6)根据步骤(5)恒流放电终止电压进行第三次分档；
(7)对蓄电池进行补充电，静置后测量修复后的开路电压，根据开路电压进行第四次分档，分为同一档的若干蓄电池配为一组。
优选的，各步骤中充放电时串联成一个回路的蓄电池数量为10～18只。一般现有技术中，充放电设备一个串联回路中最多为18只蓄电池。
优选的，步骤(1)检测开路电压前，先进行微短路检测，剔除有微短路的蓄电池，其中，所述微短路检测方法为：将蓄电池外接200mΩ～300mΩ的电阻放电，控制放电电流为40A～50A，1s～5s内电压下降不超过2V的判定为没有微短路。通过大电流瞬时放电，可以将内部具有微短路的蓄电池提前剔除。
优选的，步骤(1)第一次分档时按蓄电池开路电压大小分为5～10档。
更优选的，步骤(1)第一次分档时按蓄电池开路电压大小分为8档，具体如下：
第一档 开路电压≤10.0V
第二档 10.0V＜开路电压≤11.0V
第三档 11.0V＜开路电压≤12.0V
第四档 12.0V＜开路电压≤12.5V
第五档 12.5V＜开路电压≤13.0V
第六档 13.0V＜开路电压≤13.2V
第七档 13.2V＜开路电压≤13.4V
第八档 13.4V＜开路电压。
步骤(2)中，在修复过程中，对每只蓄电池电压进行采集，为了保证回路中所有蓄电池电压都能够下降到0V，可以在修复过程中，串联1～2只满电态正常电池，待正常电池放电过程中电压下降到0V时，这些退返的待修复蓄电池的电压一般均已经下降到0V以下。
优选的，步骤(3)第二次分档时，根据维持时间每2h分为一档。更优选的，可以根据维持时间分为4档，具体如下：
第一档 2.0h
第二档 2.0h＜维持时间≤4.0h
第三档 4.0h＜维持时间≤6.0h
第四档 6.0h＜维持时间。
步骤(4)恒压限流充电时，按14.8V/只，限流0.15C～0.25C安培进行充电，即回路中如果串联了10只蓄电池，则设置电压为148V，串联了18只，设置电压为266.4V。
优选的，步骤(4)恒压限流充电后将电压大于16V的蓄电池剔除。将蓄电池串联后一起充电，此时回路中有些电池充不满电，表现就是电压很容易上升，电压升高太多的蓄电池要剔除掉，因为电压高，充电过程无用功增加，充电效率就低。
优选的，步骤(5)恒流放电电流为0.5C安培，终止电压为10.0V/只；步骤(6)第三次分档前，查看放电时间100min时每只蓄电池的电压，小于11.5V的蓄电池判定为修复失败，剔除。终止电压为10.0V/只，是指如果回路中串联了10只蓄电池，设置电压为100V，串联了18只，设置电压为180V，平均每只10.0V/只。
优选的，步骤(6)第三次分档时，根据终止电压分为三档，具体如下：
第一档 终止电压＜10.0V
第二档 10.0V≤终止电压＜10.5V
第三档 10.5V≤终止电压。
优选的，步骤(7)根据开路电压进行第四次分档时，分为4档，具体如下：
第一档 开路电压＜13.20V
第二档 13.20V≤开路电压＜13.30V
第三档 13.30V≤开路电压＜13.40V
第四档 开路电压≥13.40V。
本发明退返蓄电池的修复和配组方法，首先通过开路电压分档，串联进行修复，然后利用修复过程中电压低位维持的时间作为修复分档的依据，最后结合修复之后电池充电电压和容量检测情况进行剔除筛选。整个修复方法，缩短了目前现有筛选和修复技术，电压低位维持时间涉及到电池单格一致性的修复效果，利用该点作为分档依据，可以将同等状态的电池进行归档，避免后续进行串联充放电和容量检测过程期间因为充电不足而导致错误剔除和归档，进而提升修复的效果，减少二次退返的比例。
具体实施方式
实施例1
(1)第一次分档：开路电压测量
6-DZF-20电池，经过外观筛选(外观筛选主要剔除外观破损、鼓胀变形或端子漏液腐蚀的蓄电池)和大电流检测(即微短路检测，微短路检测方法为：将蓄电池外接电阻放电，外接电阻的电阻值为200mΩ～300mΩ，控制放电电流为40A～50A，1s～5s内电压下降不超过2V的判定为没有微短路。)后，没有外观异常和微短路电池进行修复前的开路电压(OCV)测量，共100只电池，电压和分档如表1所示。
表1
档位 OCV电压范围 最小值(V) 最大值(V) 档位只数
1档 OCV≤10.0V / / 0
2档 10.0V＜OCV≤11.0V 10.216 10.833 4
3档 11.0V＜OCV≤12.0V 11.089 11.961 9
4档 12.0V＜OCV≤12.5V 12.115 12.473 14
5档 12.5V＜OCV≤13.0V 12.558 12.924 38
6档 13.0V＜OCV≤13.2V 13.047 13.184 28
7档 13.2V＜OCV≤13.4V 13.209 13.377 7
8档 13.4V＜OCV / / 0
(2)恒流放电修复
该批次根据第一次分档，开路电压分布情况如表1所示，其中第5档38只，以该档位作为修复案例进行说明，随机选取20只进行修复，每个回路10只，共2个回路。修复工艺为2A(0.1C安培)恒流放电，为了保证每只电池电压都可以达到0V完成修复，因此修复过程中每个回路串联一只满电态正常电池(6-DZF-20，10A放电时间为125min)进行放电，对每一只电池电压进行采集，以电压达到0V时间作为起始点记录该只电池在0V及0V以下维持的时间，以最后一只电池电压达到0V后并且维持2h作为修复终点，达到终点后停止放电，修复结束，结果如表2所示。
表2
(3)第二次分档：0V维持时间
根据电池在2A恒流放电过程中，在0V及0V以下维持的时间进行第二次分档，分档结果如表3所示。
表3
档位 OV维持时间t 最小值(h) 最大值(h) 档位只数
1档 2.0h / / 4
2档 2.0h＜t≤4.0h 2.1 3.8 16
3档 4.0h＜t≤6.0h / / 0
4档 6.0h＜t / / 0
(4)容量检测和第三次分档
根据第二次分档，选取第2档位的16只电池，在同一个回路中串联进行容量检测，充电工艺为恒压236.8V(14.8×16V)，限流3.5A，限时间8h；放电工艺为10A恒流，截止电压为160V，记录充放电过程中每只电池电压。充电过程中，恒压阶段过程中，电压超过16V的电池进行剔除，10A放电过程中，查看放电时间为100min时电池电压，电压低于11.5V电池进行剔除，放电终止设置电压为160V(10.0×16V)，到达终止电压后，查看每一只电池电压情况，根据放电终止电压进行第三次分档，共分为3个档位：
第一档 终止电压＜10.0V
第二档 10.0V≤终止电压＜10.5V
第三档 10.5V≤终止电压。
记录相应标识，合格标记为“√”剔除标记为“×”，结果如表4所示。
表4
(5)配组
根据电池在10A恒流放电过程中，放电终止电压进行第三次分档，如表4所示，其中档位1共有7只，档位2有6只，档位3有3只，档位3需要和其它批次电池同档位进行配组，对档位1和档位2电池分别串联进行补充电，充电工艺为恒压14.8V/只，限流3.5A，限时间8h；充电结束后静置4h后测量开路电压，根据开路电压进行配组，整组开路电压按照4个档位进行配组：
第一档 开路电压＜13.20V
第二档 13.20V≤开路电压＜13.30V
第三档 13.30V≤开路电压＜13.40V
第四档 开路电压≥13.40V。
第四次分档，档位一配组结果如表5所示。
表5
电池编号 1-4 1-7 1-9 2-3 2-4 2-5 2-10
静置电压 13.274 13.241 13.285 13.344 13.312 13.290 13.287
配组档号 2 2 2 3 3 2 2
根据静置后开路电压，其中电池编号1-4、1-7、1-9、2-5、2-10，为配组第2档位，可以进行配组，剩余3只电池，需要和其它批次电池同档位进行配组，为了尽量减少电池组的差异，将电池编号为1-4、1-9、2-5、2-10配成一组作为售后周转维护电池使用。
(6)性能测试
表6
容量测试 放电时间 1-4 1-9 2-5 2-10 压差
第1次 124 10.345 10.547 10.621 10.601 0.276
第2次 125 10.349 10.524 10.634 10.608 0.285
第3次 125 10.381 10.538 10.649 10.614 0.268
配组后的电池进行容量检测，主要检测常温容量，整组进行容量测试，按照10A恒流放电，终止电压为10.5V/只，即42V，表6为3次容量测试过程中放电时间和每只电池的截止电压，从表6可以看到，经过此种修复和配组的方法，能够提高周转和维护电池的使用性能，减少修复后电池的二次退返。
实施例2
(1)第一次分档：开路电压测量
6-DZF-20电池，经过外观筛选(外观筛选主要剔除外观破损、鼓胀变形或端子漏液腐蚀的蓄电池)和大电流检测(即微短路检测，微短路检测方法为：将蓄电池外接电阻放电，外接电阻的电阻值为200mΩ～300mΩ，控制放电电流为40A～50A，1s～5s内电压下降不超过2V的判定为没有微短路。)后，没有外观异常和微短路电池进行修复前的开路电压(OCV)测量，共200只电池，电压和分档如表7所示。
表7
(2)恒流放电修复
该批次根据第一次分档，开路电压分布情况如表7所示，其中第6档62只，以该档位作为修复案例进行说明，随机选取36只进行修复，每个回路18只，共2个回路。修复工艺为1A(0.05C安培)恒流放电，为了保证每只电池电压都可以达到0V完成修复，因此修复过程中每个回路串联一只满电态正常电池(6-DZF-20，10A放电时间为125min)进行放电，对每一只电池电压进行采集，以电压达到0V时间作为起始点记录该只电池在0V及0V以下维持的时间，以最后一只电池电压达到0V后并且维持5h作为修复终点，达到终点后停止放电，修复结束，结果如表8所示。
表8
(3)第二次分档：0V维持时间
根据电池在2A恒流放电过程中，在0V及0V以下维持的时间进行第二次分档，分档结果如表9所示。
表9
档位 OV维持时间t 最小值(h) 最大值(h) 档位只数
1档 2.0h / / 0
2档 2.0h＜t≤4.0h / / 0
3档 4.0h＜t≤6.0h 5.1 5.8 15
4档 6.0h＜t 6.1 8.1 21
(4)容量检测和第三次分档
根据第二次分档，选取第4档位的21只电池，随机分配在2个回路中串联进行容量检测，一个回路10只，充电工艺为恒压148V(14.8×10V)，限流3.5A，限时间8h；放电工艺为10A恒流，截止电压为100V，另一个回路11只，充电工艺为恒压162.8V(14.8×11V)，限流3.5A，限时间8h；放电工艺为10A恒流，截止电压为110V，记录充放电过程中每只电池电压。充电过程中，恒压阶段过程中，电压超过16V的电池进行剔除，10A放电过程中，查看放电时间为100min时电池电压，电压低于11.5V电池进行剔除，到达终止电压后，查看每一只电池电压情况，根据放电终止电压进行第三次分档，共分为3个档位：
第一档 终止电压＜10.0V
第二档 10.0V≤终止电压＜10.5V
第三档 10.5V≤终止电压。
记录相应标识，合格标记为“√”剔除标记为“×”，结果如表10所示。
表10
(5)配组
根据电池在10A恒流放电过程中，放电终止电压进行第三次分档，如表10所示，其中2只剔除，档位1共有8只，档位2有10只，档位3有1只，档位3需要和其它批次电池同档位进行配组，对档位1和档位2电池分别串联进行补充电，充电工艺为恒压14.8V/只，限流3.5A，限时间8h；充电结束后静置4h后测量开路电压，根据开路电压进行配组，整组开路电压按照4个档位进行配组：
第一档 开路电压＜13.20V
第二档 13.20V≤开路电压＜13.30V
第三档 13.30V≤开路电压＜13.40V
第四档 开路电压≥13.40V。
第四次分档，档位二配组结果如表11所示。
表11
电池编号 3-2 3-8 3-11 3-12 3-15 3-16 4-1 4-3 4-8 4-17
静置电压 13.341 13.307 13.251 13.316 13.447 13.451 13.243 13.298 13.284 13.338
配组档号 3 3 2 3 4 4 2 2 2 3
根据静置后开路电压，其中电池编号3-2、3-8、3-12、4-17，为配组第3档位，可以配成一组作为售后周转维护电池使用。
(6)性能测试
表12
容量测试 放电时间 3-2 3-8 3-12 4-17 压差
第1次 125 10.541 10.567 10.421 10.501 0.146
第2次 125 10.553 10.544 10.434 10.508 0.119
第3次 126 10.601 10.561 10.449 10.484 0.152
配组后的电池进行容量检测，主要检测常温容量，整组进行容量测试，按照10A恒流放电，终止电压为10.5V/只，即42V，表12为3次容量测试过程中放电时间和每只电池的截止电压，从表6可以看到，经过此种修复和配组的方法，能够提高周转和维护电池的使用性能，减少修复后电池的二次退返。
对比例1
(1)第一次分档：开路电压测量
6-DZF-20电池，经过外观筛选和大电流检测后(方法同实施例1和2)，没有外观异常和微短路电池进行开路电压测量，共100只电池，电压和分档如表13所示。
表13
档位 OCV电压范围 最小值(V) 最大值(V) 档位只数
1档 OCV≤10.0V / / 0
2档 10.0V＜OCV≤11.0V 10.216 10.833 4
3档 11.0V＜OCV≤12.0V 11.089 11.961 9
4档 12.0V＜OCV≤12.5V 12.115 12.473 14
5档 12.5V＜OCV≤13.0V 12.558 12.924 38
6档 13.0V＜OCV≤13.2V 13.047 13.184 28
7档 13.2V＜OCV≤13.4V 13.209 13.377 7
8档 13.4V＜OCV / / 0
(2)修复和容量检测
该批次根据第一次分档，开路电压分布情况如表13所示，其中第6档28只，以该档位作为修复案例进行说明，随机选取20只进行修复，每个回路10只，共2个回路(回路3和回路4)。修复工艺为2A恒流放电，放电截止电压为20V(2V/只×10)，对每一只电池电压进行采集，电压达到终点后停止放电，修复结束，修复结束后对电池进行容量检测。充电工艺为恒压148V(14.8V×10)，限流3.5A，限时间8h；放电工艺为10A恒流，截止电压为100V(10.0V×10)，记录充放电过程中每只电池电压。充电过程中，恒压阶段过程中，电压超过16V的电池进行剔除，10A放电过程中，查看放电时间为100min时电池电压，电压低于11.5V电池进行剔除，到达终止电压后，查看每一只电池电压情况，根据放电终止电压进行第三次分档，共分为3个档位，记录相应标识，合格标记为“√”剔除标记为“×”，结果如表14所示：
表14
(3)配组
根据电池在10A恒流放电过程中，放电终止电压进行第三次分档，如表14所示，2个回路，总共20只电池，其中有6只属于修复失败的电池，进行了剔除，剩余14只电池，档位1共有7只，档位2有7只，档位3为0只。分别对档位1和档位2的14只电池串联进行补充电，充电工艺为恒压14.8V/只，限流3.5A，限时间8h；充电结束后静置4h后测量开路电压，根据开路电压进行配组，整组开路电压按照4个档位进行配组，结果如表15所示。
表15
电池编号 5-1 5-2 5-4 5-7 5-1 5-8 5-9
静置电压 13.352 13.402 13.374 13.214 13.373 13.391 13.417
配组档号 3 4 3 2 3 3 4
电池编号 5-5 5-8 5-9 5-10 6-3 6-4 6-5
静置电压 13.477 13.387 13.356 13.301 13.431 13.294 13.336
配组档号 4 3 3 3 4 2 3
根据静置后开路电压，可以看到采用此种修复的方法，后续电池开路电压要明显高于实施例1中的样品电池，为了尽量减少电池组的差异，将电池编号为5-1、5-4、6-1、5-8配成一组作为售后周转维护电池使用。
(4)性能测试
表16
容量测试 放电时间 5-1 5-4 6-1 5-8 压差
第1次 121 10.174 10.672 10.343 10.812 0.638
第2次 122 10.113 10.654 10.327 10.854 0.741
第3次 122 10.124 10.664 10.321 10.884 0.760
配组后的电池进行容量检测，主要检测常温容量，整组进行容量测试，按照10A恒流放电，终止电压为10.5V/只，即42V，表16为3次容量测试过程中放电时间和每只电池的截止电压，从表格可以看到，经过此种修复和配组的方法，放电时间偏低，压差要大于实施例1中样品电池。

Claims (10)

1.一种退返蓄电池的修复和配组方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)经过外观筛选后可以修复的蓄电池，检测修复前的开路电压，根据蓄电池开路电压进行第一次分档；
(2)将第一次分档后的蓄电池中属于同一档的若干蓄电池串联后进行恒流放电修复，以电流0.05C～0.1C安培进行恒流放电，直到回路中所有蓄电池的电压均下降到0V，继续维持放电2～5h；
(3)以步骤(2)恒流放电修复时电压到达0V为起点，计算每只蓄电池电压在0V以下的维持时间，以该维持时间进行第二次分档；
(4)将第二次分档后的蓄电池中属于同一档的若干蓄电池串联后进行恒压限流充电，将蓄电池充满电；
(5)步骤(4)恒压限流充电结束后进行恒流放电，终止电压为10.0～10.5V/只；
(6)根据步骤(5)恒流放电终止电压进行第三次分档；
(7)对蓄电池进行补充电，静置后测量修复后的开路电压，根据开路电压进行第四次分档，分为同一档的若干蓄电池配为一组。
2.如权利要求1所述的修复和配组方法，其特征在于，各步骤中充放电时串联成一个回路的蓄电池数量为10～18只。
3.如权利要求1所述的修复和配组方法，其特征在于，步骤(1)检测开路电压前，先进行微短路检测，剔除有微短路的蓄电池，其中，所述微短路检测方法为：将蓄电池外接200mΩ～300mΩ的电阻放电，控制放电电流为40A～50A，1s～5s内电压下降不超过2V的判定为没有微短路。
4.如权利要求1所述的修复和配组方法，其特征在于，步骤(1)第一次分档时按蓄电池开路电压大小分为5～10档。
5.如权利要求4所述的修复和配组方法，其特征在于，步骤(1)第一次分档时按蓄电池开路电压大小分为8档，具体如下：
6.如权利要求1所述的修复和配组方法，其特征在于，步骤(3)第二次分档时，根据维持时间每2.0h分为一档。
7.如权利要求1所述的修复和配组方法，其特征在于，步骤(4)恒压限流充电后将电压大于16V的蓄电池剔除。
8.如权利要求1所述的修复和配组方法，其特征在于，步骤(5)恒流放电电流为0.5C安培，终止电压为10.0V/只；步骤(6)第三次分档前，查看放电时间100min时每只蓄电池的电压，小于11.5V的蓄电池判定为修复失败，剔除。
9.如权利要求1所述的修复和配组方法，其特征在于，步骤(6)第三次分档时，根据终止电压分为三档，具体如下：
第一档 终止电压＜10.0V
第二档 10.0V≤终止电压＜10.5V
第三档 10.5V≤终止电压。
10.如权利要求1所述的修复和配组方法，其特征在于，步骤(7)根据开路电压进行第四次分档时，分为4档，具体如下：
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