CN111106402A - 一种超期储存电池容量恢复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超期储存电池容量恢复方法。本发明通过测量修复前电池内阻，预知电池内部硫化程度，对照内阻/额定容量比值与放电深度关系曲线，确定被修复电池最佳放电深度值。采用本方法修复的超期电池，一年左右储存期，容量恢复到新电池状态；储存近两年的电池，容量恢复至新电池的90％以上。修复过程无明显温升、臌胀现象，未对活性物质强度造成损害，确保预期寿命。修复过程无需加入各种修复液之类外部物质，工艺简捷可控，可操作性强。修旧如新，节约售后市场电池管理成本，有效利用资源，减少浪费。

Description

一种超期储存电池容量恢复方法
技术领域
本发明涉及铅蓄电池生产技术领域，特别是涉及一种超期储存电池容量恢复方法。
背景技术
由于铅酸电池自身特性，出厂未使用的电池每个月都需维护性充电，高温高湿条件下尤其如此，生产商在电池使用手册中有醒目性的提示。电池长时间储存不用形成的过量、深度自放电，加之部分新电池初充电可能存在的不彻底，活性物质未得到充分还原，电池出现硫酸盐化成为必然趋势。这种在极板上生成的白色坚硬硫酸铅结晶，很难转化为活性状态的硫酸铅，这就是极板的不可逆硫酸铅盐化，简称为“硫化”。生成这种硫酸铅晶体的主要原因是长期放置期间的自放电，形成不断增大的硫酸铅结晶。这种颗粒粗大的硫酸铅晶体，导电性差、电阻大，在电解液中的溶解度及充放电过程中的溶解速率又很小，普通充放电方式恢复困难，因而成为容量不断降低和寿命缩短的主要原因，所谓失去活性，硫化而死。
专业人士曾做过测试，常温条件下，储存半年的电池，容量可恢复到新电池的90％，储存一年的电池，容量仅能恢复到新电池的70％，储存两年的电池，容量仅能恢复到新电池的40％。行业中通常将容量低于额定容量的80％定性为残次品或废品状态。由于电池配套使用厂家(OEM)或代理商维护保养意识缺乏，库存管理缺位，加之没有有效的性能恢复手段，目前售后市场上对超期一年以上电池，通常是作报废或降级为售后替代品使用(特别是一些冷门异型产品更是如此，比比皆是)，不但浪费材料、消耗人力，提高成本，而且对电池售后环节中的组织管理也提出了更高要求。
关于电池常见修复方法，公开(公告)号为CN201610798454.7、CN201710252520.5、CN205610302U等也有诸多说明，主要特点分析比较如下：
①补酸修复：向电池中加入高浓度硫酸，电池容量会迅速上升，但维持时间很短，存在液体电解质对电池极板严重腐蚀，加快了电池的报废速度。
②加水修复：向电池中加水稀释电解液以提高硫酸铅溶解度，对于微硫化的电池有一定恢复作用。若电池电解液密度过高，则充电时只进行水分解，活性物质难以全面恢复性能。
③高频脉冲：采用大电流、高电压、高频率进行修复，容易发热、膨胀、鼓包、脱粉、修复率低，对极板损伤严重，电池使用寿命短。
④大电流修复：采用大电流、高电压充电，强行击碎部分硫酸结晶体，该方法有一定的修复效果。由于电压过大，具有危险性，容易使电池产生大量的热量，加重失水，对活性物质有很大的损害性。
对超期储存电池而言，还未投入使用时，电池内部的水、酸基本没有损耗，采用上述第①-②修复方法根本毫无意义。此外，阀控密封电池需撬盖处理，酸水加入量的控制，普通人员很难掌握和控制，处置不当还会带来潜在质量隐患；而第③-④(或与①-②组合)的修复方法，采用高频脉冲及大电流高电压充电方式，因修复过程发热、失水甚至臌胀等电池损伤及安全性问题也少有应用。
发明内容
本发明正对现有技术中对超期储存电池处理存在的问题，提供了一种超期储存电池容量恢复方法。
一种超期储存电池容量恢复方法，包括以下步骤：
(1)制作电池的电池内阻/额定容量比值δ标与放电深度U标的基准模型曲线；
(2)检测待检测电池的内阻值，计算内阻值与额定容量的比值δ测；
(3)将步骤(2)获得的δ测值代入步骤(1)基准模型曲线中获得待检测电池的放电深度U测；
(4)采用阶段式放电，从额定放电电流逐渐降低，各阶段下放电截止电压均为U测；
(5)采用阶段式恒流限压充电，各阶段电流值逐渐升高到额定放电电流，对应各阶段的电压值依次升高。
优选的，步骤(1)基准模型曲线制作时，选取若干不同储存期限的电池。更优选的，电池的储存期限跨度从0个月到24个月。
优选的，步骤(1)中基准模型曲线制作时放电深度U标以单格计，每单格的额定电压为2V。
更优选的，步骤(1)中基准模型曲线制作时选取储存期限分别为0个月、6个月、12个月和24个月的4种，单格放电深度分别为1.67V、1.00V、0.67V和0V。
更优选的，步骤(4)阶段式放电采用四段式梯次性放电电流，放电电流值依次为1.0In、0.5In、0.25In和0.125In，其中In为额定放电电流，各阶段下放电截止电压均为N×U测，其中N为电池单格数。
进一步优选的，步骤(5)阶段式恒流限压充电采用四段式梯次性恒流限压方式进行充电，各阶段电流值依次为0.125In，0.25In，0.5In，1.0In，对应的，各阶段电压值依次为1.67×N、2.00×N、2.33×N、2.67×N。
优选的，步骤(5)充电完成后，静置至少24小时，测量开路电压根据开路电压值进行分类使用。
本发明通过测量修复前电池内阻，预知电池内部硫化程度，对照内阻/额定容量比值与放电深度关系曲线，确定被修复电池最佳放电深度值。按四阶段分别实施梯次性放电修复及梯次性充电恢复。采用本方法修复的电池，关键性能指标尤其是容量再次恢复到新电池水平。修复过程无需加入外来物质，电池无损伤。方法简便，可操作性及适用性强，减少资源浪费。
采用本方法修复的超期电池，一年左右储存期，容量恢复到新电池状态；储存近两年的电池，容量恢复至新电池的90％以上。修复过程无明显温升、臌胀现象，未对活性物质强度造成损害，确保预期寿命。修复过程无需加入各种修复液之类外部物质，工艺简捷可控，可操作性强。修旧如新，节约售后市场电池管理成本，有效利用资源，减少浪费。
附图说明
图1为δ-U基准模型曲线示意图。
具体实施方式
实施例1
储存近1年的电动道路车用铅酸电池6-EVF-100，电池基本参数信息为：额定电压12V(6个单格)，额定容量100AH，额定电流33.3A(3小时率电流)。
1)求解电池内阻/额定容量比值δ与放电深度U的基准模型曲线
第一步，给定新电池、储存半年、一年及两年的电池分别测得内阻值3.4mΩ、4.5mΩ、7.8mΩ、13.8mΩ；计算电池内阻与额定容量比值δ1、δ2、δ3、δ4分别为3.4×10-2mΩ/AH、4.5×10-2mΩ/AH、7.8×10-2mΩ/AH、13.8×10-2mΩ/AH；
第二步，给定新电池、储存半年、一年及两年电池放电深度U1、U2、U3、U4值分别为1.67V、1.00V、0.67V、0V(以单格2V额定电压计算)；
第三步，依据前述第一步及第二步得出的电池内阻/额定容量比值δ与放电深度U的基准模型曲线，如图1所示。
实验发现，不同型号的铅蓄电池之间基准模型曲线接近，所以下面实施例中均使用本实施例制备的基准模型曲线。
实施例2
储存近1年的电动道路车用铅酸电池6-EVF-100，电池基本参数信息为：额定电压12V(6个单格)，额定容量100AH，额定电流33.3A(3小时率电流)。
1)修复工艺实施
第一步，测量电池的内阻为7.7mΩ(毫欧)。计算内阻/容量比值δ0为7.7×10-2mΩ/AH；
第二步，从电池内阻/额定容量比值δ与放电深度U的基准模型曲线中，查得δ0对应的U值为0.67V，计算额定电压12V电池对应的放电深度U0值为0.67×6＝4.02V；
第三步，计算四段式梯次放电电流其值依次为33.3A(1.0I)、16.7A(0.5I)、8.35A(0.25I)、4.175A(0.125I)；
第四步，计算四段式梯次恒流限压充电的电流值依次为4.175A(0.125I)，8.35A(0.25I)，16.7A(0.5I)，33.3A(1.0I)，限压值依次为10.02V(1.67×6)，12.00V(2.00×6)，13.98V(2.33×6)，16.02V(2.67×6)；
第五步，放电修复。分别采用33.3A，16.7A，8.35A，4.175A电流，截止电压为4.02V，对电池进行修复性放电；
第六步，充电恢复。分别采用4.175A，8.35A，16.7A，33.3A电流，与之对应的限压值分别为10.02V，12.00V，13.98V，16.02V，对电池恢复性充电；
第七步，静置24小时，测量开路电压，判别，待用。
2)关键性能检测
表1
Figure BDA0002354831570000041
同一只电池修复前、修复后关键性能对比数据，检测项目为常温容量(AH)和-20℃低温容量(AH)两项指标，检测方法参照GBT 32620.1-2016电动道路车辆用铅酸蓄电池第1部分：技术条件，其中常温容量低于额定容量80％，即为失效电池。结果如表1所示，未经修复的电池两项指标均不合格，而经修复后，两项指标都达到合格。
实施例3
储存近1.5年的电动道路车用铅酸电池4-EVF-150，电池基本参数信息为：额定电压8V(4个单格)，额定容量150AH，额定电流50.0A(3小时率电流)。
1)修复工艺实施
第一步，测量电池的内阻为10.2mΩ。计算内阻/容量比值δ0为6.8×10-2mΩ/AH；
第二步，从电池内阻/额定容量比值δ与放电深度U的基准模型曲线中，查得δ0对应的U0值为0.83V，计算额定电压8V电池对应的放电修复深度U值为0.83×4＝3.32V；
第三步，计算四段式梯次放电电流其值依次为50.0A(1.0I)，25.0A(0.5I)，12.5A(0.25I)，6.25A(0.125I)；
第四步，计算四段式梯次恒流限压充电的电流值依次为6.25A(0.125I)，12.5A(0.25I)，25.0A(0.5I)，50.0A(1.0I)，限压值依次为6.68V，8.00V，9.32V，10.68V；
第五步，放电修复。分别采用200A，100A，50A，25A电流，截止电压为0.18V，对电池进行修复性放电；
第六步，充电恢复。分别采用50.0A,25.0A，12.5A，6.25A电流，与之对应的限压值分别为6.68V，8.00V，9.32V，10.68V，对电池恢复性充电；
第七步，静置24小时，测量开路电压，判别，待用。
2)关键性能检测
表2
Figure BDA0002354831570000051
同一只电池修复前、修复后性能对比数据，检测项目为常温容量(AH)和-20低温容量(AH)两项指标，检测方法参照GBT 32620.1-2016电动道路车辆用铅酸蓄电池第1部分：技术条件，其中常温容量低于额定容量80％，可判定为失效电池。结果如表2所示，未经修复的电池两项指标均不合格，而经修复后，两项指标都达到合格。
实施例4
储存近2年的电动道路车用铅酸电池3-EVF-150，电池基本参数信息为：额定电压6V(3个单格)，额定容量150AH，额定电流50.0A(3小时率电流)。
1)修复工艺实施
第一步，测量电池的内阻为13.8mΩ。计算内阻/容量比值δ0为9.2×10-2mΩ/AH；
第二步，从电池内阻/额定容量比值δ与放电深度U的基准模型曲线中，查得δ0对应的U值为0.58V，计算额定电压6V电池对应的放电深度U0值为0.58×3＝1.74V；
第三步，计算四段式梯次放电电流其值依次为50.0A(1.0I)，25.0A(0.5I)，12.5A(0.25I)，6.25A(0.125I)；
第四步，计算四段式梯次恒流限压充电的电流值依次为6.25A(0.125I)，12.5A(0.25I)，25.0A(0.5I)，50.0A(1.0I)，限压值依次为5.01V(1.67×3)，6.00V(2.00×3)，6.99V(2.33×3)，8.01V(2.67×3)；
第五步，放电修复。分别采用50.0A,25.0A，12.5A，6.25A电流，截止电压为1.74V，对电池进行修复性放电；
第六步，充电恢复。分别采用6.25A，12.5A，25.0A，50.0A电流，与之对应的限压值分别为5.01V，6.00V，6.99V，8.01V，对电池恢复性充电。
第七步，静置24小时，测量开路电压，判别，待用。
2)关键性能检测
表3
Figure BDA0002354831570000061
同一只电池修复前、修复后性能对比数据，检测项目为常温容量(AH)和-20低温容量(AH)两项指标，检测方法参照GBT 32620.1-2016电动道路车辆用铅酸蓄电池第1部分：技术条件，其中常温容量低于额定容量80％，可判定为失效电池。结果如表3所示，未经修复的电池两项指标均不合格，而经修复后，两项指标都达到合格。

Claims (8)

1.一种超期储存电池容量恢复方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制作电池的电池内阻/额定容量比值δ标与放电深度U标的基准模型曲线；
(2)检测待检测电池的内阻值，计算内阻值与额定容量的比值δ测；
(3)将步骤(2)获得的δ测值代入步骤(1)基准模型曲线中获得待检测电池的放电深度U测；
(4)采用阶段式放电，从额定放电电流逐渐降低，各阶段下放电截止电压均为U测；
(5)采用阶段式恒流限压充电，各阶段电流值逐渐升高到额定放电电流，对应各阶段的电压值依次升高。
2.如权利要求1所述的超期储存电池容量恢复方法，其特征在于，步骤(1)基准模型曲线制作时，选取若干不同储存期限的电池。
3.如权利要求2所述的超期储存电池容量恢复方法，其特征在于，电池的储存期限跨度从0个月到24个月。
4.如权利要求1所述的超期储存电池容量恢复方法，其特征在于，步骤(1)中基准模型曲线制作时放电深度U标以单格计，每单格的额定电压为2V。
5.如权利要求4所述的超期储存电池容量恢复方法，其特征在于，步骤(1)中基准模型曲线制作时选取储存期限分别为0个月、6个月、12个月和24个月的4种，单格放电深度分别为1.67V、1.00V、0.67V和0V。
6.如权利要求4所述的超期储存电池容量恢复方法，其特征在于，步骤(4)阶段式放电采用四段式梯次性放电电流，放电电流值依次为1.0In、0.5In、0.25In和0.125In，其中In为额定放电电流，各阶段下放电截止电压均为N×U测，其中N为电池单格数。
7.如权利要求6所述的超期储存电池容量恢复方法，其特征在于，步骤(5)阶段式恒流限压充电采用四段式梯次性恒流限压方式进行充电，各阶段电流值依次为0.125In，0.25In，0.5In，1.0In，对应的，各阶段电压值依次为1.67×N、2.00×N、2.33×N、2.67×N。
8.如权利要求1所述的超期储存电池容量恢复方法，其特征在于，步骤(5)充电完成后，静置至少24小时，测量开路电压根据开路电压值进行分类使用。
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