CN101510627B - 蓄电池的化成的充放电方法、化成方法及化成装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种蓄电池化成的充放电方法，包括步骤：a)在第一时间对蓄电池进行第一次充电，充入极板电量为1.9倍～2.1倍的蓄电池额定电量，第一时间为6.5小时～7.5小时；b)对蓄电池进行第一次放电；c)在第二时间对蓄电池进行第二次充电，充入极板电量为1.4倍～1.5倍蓄电池额定电量，第二时间为4.5小时～5.5小时；d)对蓄电池进行第二次放电；e)在第三时间对蓄电池进行第三次充电，使充入极板的总电量为4.0倍～4.5倍的蓄电池额定电量，第三时间为2.5小时～3小时。与现有技术相比，上述充放电方法的结果表明，在充电过程中，选择恰当的时间进行至少两次的放电，可以有效缩短充放电时间，可以使正极板PbO₂含量达到88％以上，有效地减小了蓄电池的化成时间。

Description

蓄电池的化成的充放电方法、化成方法及化成装置

技术领域

本发明涉及蓄电池，具体涉及一种蓄电池化成的充放电方法、化成方法和化成装置。

背景技术

铅酸蓄电池是电池电动车、混合电动车和燃料电池电动车的重要动力源。在蓄电池的制备过程中，化成工艺是其中的一个重要步骤，所述化成是指将生极板放在稀硫酸酸液中进行电解，经过氧化和还原反应，使正极板的一氧化铅转化为二氧化铅并使负极板的一氧化铅变化为海绵状金属铅的过程。

传统技术下，对蓄电池进行化成时，先在电池内注入比重较高的酸液，待生极板吸收硫酸后将酸液比重调至1.04～1.05g/cm³，通电进行化成，化成完成后将电液倒出，再注入较高浓度酸液，将酸液比重调整至出厂要求，然后充电稳定至2～3小时后封口，在整个操作过程中需要多次人工倾倒酸液。

中国专利文献CN101308922A公开了一种铅酸蓄电池电池化成的酸循环方法。在该专利的化成系统中，先将电池进行电气连接，然后在电池注液孔上连接电池连接器，电池连接器的进酸口连接酸液分配器，酸液分配器分别通过连接管连接高位低密度贮酸罐和高位高密度贮酸罐，电池连接器的出酸口连接酸液回收器，酸液回收器连接低位贮酸槽，低位贮酸槽通过酸泵分别与低密度贮酸罐和高密度贮酸罐连接，形成酸循环系统。

采用上述专利提供的化成系统进行化成时，先向电池内罐入低密度酸液，然后启动充放电设备开始化成，同时开启酸循环系统，使低密度酸液在蓄电池内循环。由于该方法采用酸循环的方式对蓄电池进行化成，因此在化成的过程中，不需要人工倾倒硫酸。但是上述专利并没有选择合适的充放电方法，因此化成时间过长，需要1～3天，降低了蓄电池的生产效率。

因此，需要一种可以缩短蓄电池的化成时间的充放电方法。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种可以缩短蓄电池的化成时间的充放电方法，本发明还提供一种使用所述充放电方法的化成方法以及该化成方法中使用的化成装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种蓄电池化成的充放电方法，包括步骤：

a)在第一时间对蓄电池进行第一次充电，充入极板的电量为1.9倍～2.1倍的蓄电池额定电量，第一时间为6.5小时～7.5小时；

b)对蓄电池进行第一次放电；

c)在第二时间对蓄电池进行第二次充电，充入极板的电量为1.4倍～1.5倍的蓄电池额定电量，第二时间为4.5小时～7.5小时；

d)对蓄电池进行第二次放电；

e)在第三时间对蓄电池进行第三次充电，是充入极板的总电量为4.0倍～4.5倍的蓄电池额定电量，第三时间为2.5小时～3小时。

优选的，所述步骤a)具体为：

a1)以第一恒定电流对蓄电池充电，充电时间为5.5小时～6.5小时，第一恒定电流小于或等于所述5.5小时～6.5小时内的最大可接受电流；

a2)以第二恒定电流对蓄电池充电，充电时间为50分钟～70分钟，第二恒定电流小于或等于所述50分钟～70分钟内的最大可接受电流

优选的，所述步骤c)具体为：

c 1)以第三恒定电流对蓄电池进行第三次充电，所述第三恒定电流小于或等于所述4.5小时～5.5小时内的最大可接受电流。

优选的，所述步骤e)具体为：

e 1)以第四恒定电流对蓄电池充电，充电时间为1.5小时～2.5小时，所述第四恒定电流小于或等于1.5小时～2.5小时内的最大可接受电流；

e2)以第五恒定电流对蓄电池充电，充电时间为50分钟～70分钟，所述第五恒定电流小于或等于所述50分钟～70分钟最大可接受电流。

优选的，所述步骤a1)中的充电时间为6小时。

优选的，所述第三恒定电流值与第一恒定电流值相等或者第四恒定电流值与第一恒定电流值相等。

优选的，所述第二恒定电流值与第五恒定电流值相等。

本发明还提供一种蓄电池的化成方法，包括步骤：

I)在生极板内蓄电池内循环低密度酸液；

II)按照以上任一技术方案所述的充放电方法对蓄电池进行充放电；

III)采用高密度酸液替换充放电后的蓄电池内的低密度酸液。

优选的，所述步骤I)中在生极板蓄电池内循环低密度酸液的时间为1～2小时。

本发明还提供一种在以上的化成方法中使用的化成装置，包括与蓄电池连接的连接器，所述连接器包括向蓄电池内注入酸液的注液管、从蓄电池内排出酸液的排液管、和从外界向蓄电池内吸入气体的气体吸管，所述排液管包括设置在蓄电池内部的排液口，所述排液口被设置在蓄电池的预定液面的位置处。

本发明提供一种蓄电池化成的充放电方法。按照本发明的方法，在充放电过程中，在第一次充电时，在极板内充入1.9倍～2.1倍的额定电量后，进行第一次放电后再进行第二次充电，第二次充入的电量为1.4倍～1.5倍的额定电量，然后进行第二次放电后进行第三次充电，充入的总电量为4.0倍～4.5倍的额定电量。与现有技术相比，结果表明，在充电过程中，选择恰当的时间进行至少两次的放电，可以大幅缩短充放电时间，就可以使得正极板PbO₂的含量达到88％以上，有效地减小了蓄电池的化成时间。

本发明还提供一种蓄电池的化成方法，在该方法中，采用上述充放电方法进行充电，使得整个充放电时间缩短至16小时，就可以使正极板PbO₂达到88％以上。

本发明还提供一种蓄电池的化成装置，在该化成装置中，包括一个与蓄电池连接的连接器，所述连接器设置包括向蓄电池内注入酸液的注液管、从蓄电池内排出酸液的排液管、和从外界向蓄电池内吸入气体的气体吸管，所述排液管包括设置在蓄电池内部的排液口，所述排液口被设置在蓄电池的预定液面的位置处。通过该排液管，可以将超高蓄电池液面的多余酸液排走，并且由于气体吸管的存在，使蓄电池内部的气体一直保持流通，在将酸液排走后，可以将蓄电池内产生的少量气体排走，防止气体堆聚，以提高化成效率。

附图说明

图1为本发明提供的化成装置的示意图；

图2为图1所示化成装置中的连接器与蓄电池连接的示意图；

图3为蓄电池化成的充放电过程中的可接受电流曲线示意图；

图4为蓄电池化成的充放电过程中的可接受电流曲线变化示意图。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

请参见图1，为本发明提供的蓄电池化成装置的示意图。如图1所示，所述化成装置包括向若干个蓄电池11提供低浓度硫酸的低浓度酸罐12、提供高浓度硫酸的高浓度酸罐13。为了有利于向包括多个蓄电池的蓄电池组供入硫酸，该化成装置还包括与蓄电池组连接的本领域技术人员熟知的酸液输出分配器14。

低浓度酸罐12通过第一阀门12a连接在酸液输出分配器14上，高浓度酸罐13通过第二阀门13a连接在酸液输出分配器14上。

酸液经由低浓度酸罐和高浓度酸罐进入酸液输出分配器14后，再通过与酸液输出分配器连接的连接器15注入蓄电池11。

请同时参见图2，为连接器15与蓄电池11连接的示意图，连接器15包括向蓄电池内注入酸液的注液管15a、从蓄电池内排出酸液的排液管15b、以及从外界向蓄电池内吸入气体的气体吸管15c，注液管15a与酸液输出分配器14连接。排液管15b具有一个设置在蓄电池内部的排液口15d，排液口15d被设置在蓄电池的预定液面的位置处。另外，为了将蓄电池内超过预定液面高度的酸液排出，在排液管上连接有将酸液吸出的排出泵16。对于排出泵，本发明无特别限制，优选使用本领域技术人员熟知的气动隔膜泵。

在蓄电池的化成过程中，会产生氢气、氧气以及由氢气带出部分硫酸产生酸雾，为了避免在蓄电池内积聚过多的酸雾，以防止影响化成反应的顺利进行。在连接器15上设置有将外界与蓄电池连通的气体吸管15c。

在化成反应过程中，当蓄电池内的液面高度没过排液管15b上的排液口15d时，排出泵16会将超过排液口15d的多余酸液排出，然后当液面下降至与排液口15d的高度时，由于气体吸管15c的作用，蓄电池内气体一直保持流通动态，在排出泵作用下，会将化成过程中产生的少量气体从蓄电池内排出，这样可以防止酸雾等气体在蓄电池内堆积，避免影响化成反应。

经由排出泵抽出的酸液进入到酸液回收器17中，对于酸液回收器，可以使用本领域技术人员熟知的回收器。

酸液回收装置14分别通过第一循环泵12b和低浓度酸罐12连接及通过第二循环泵13b和高浓度酸罐13b连接，对于所述的两个循环泵，可以使用本领域技术人员熟知的循环泵。在化成的过程中，酸液经由排出泵抽到酸液回收器17中以后，再经由两个循环泵12b、13b分别回流至低浓度酸罐12和高浓度酸罐13。

另外，为了将酸雾回收，还设有酸雾回收装置18，酸雾回收装置18通过酸雾回收管道19分别与低浓度酸罐12和高浓度酸罐13连接。当产生的多余气体被排出泵16吸到酸液回收器17时，再经由第一循环泵12b或第二循环泵13b分别进入低浓度酸罐12或者高浓度酸罐13，然后经由酸雾回收管道18进入酸雾回收装置18，进行后续的处理过程。

以下介绍本发明提供的蓄电池化成的充放电方法。

在化成过程中，对蓄电池充电时，选择合适的充电电流后，充入电量随着充电时间增长而不断增加，使得正极板上的一氧化铅不断转换为二氧化铅，当二氧化铅的含量达到88％时，即完成了极板的化成过程。但由于极板开始可接受的初始化充电电流很大，随着化成充电的进行，可接受电流会大幅度衰减，因此如果选择的充电电流及充电方法不当，很容易阻碍化成反应的顺利进行，延长化成时间。

如图3所示，为化成充电可接受电流曲线示意图，可接受电流曲线L 1上的电流值对应的是在某一个化成时间点的最大可接受电流，可接受电流曲线L1下方的区域为可接受电流区，可接受电流曲线L1上方的区域为不可接受区。

例如，在某一时间t1内，曲线L1上对应某电流值为I1，所述的电流值I1即为时间t1以前的时间段内的最大可接受电流，当超过该时间t1后，如在时间t2时，继续使用电流值I1对蓄电池进行充电进行化成反应时，在不可接受区内，析气量增加，由于产生的氧气不能被及时吸收，堆积在正极板处，使得化成内阻上升，产生极化现象，大幅降低化成速度。本文所述的“可接受电流”是指电极板在化成时，在充放电的过程中，在某时间段内，极板充放电所能使用的最大充电电流。

本发明人发现，在化成的过程中，如果对极板进行及时的放电，可以使得可接受曲线L1右移，其结果是可以增大可接受电流区。如图4所示，为在化成的过程中放电后的可接受电流曲线示意图，在放电之前可接受电流曲线为L1，放电之后可接受电流曲线变为L2。这样，可接受区域变大，进而，使得某一时间点的最大可接受电流在该时间点以后继续保持。如图所示，时间t1内的可接受电流为I1，在极化的过程中，进行放电后，可接受电流曲线右移，变成L2，在时间t1以后的时间t2内，还可以使用可接受电流I1对蓄电池进行充电使其进行化成反应，因此可以提高化成速度。

本发明人进一步发现，在化成过程中，在恰当的时间内进行多次放电，并选择合适的充放电方法，可以大幅提高化成速度，有效减小化成时间。

本发明的一个蓄电池化成的充放电的技术方案包括步骤：

a)在第一时间对蓄电池进行第一次充电，充入极板的电量为1.9倍～2.1倍的蓄电池额定容量，第一时间为6.5小时～7.5小时；

b)对蓄电池进行第一次放电；

c)在第二时间对蓄电池进行第二次充电，充入极板的电量为1.4倍～1.5倍的蓄电池额定容量，第二时间为4.5小时～5.5小时；

d)对蓄电池进行第二次放电；

e)在第三时间内对蓄电池进行第三次充电，使充入极板的总电量为4.0倍～4.5倍的蓄电池额定容量，第三时间为2.5小时～3小时。

所述蓄电池额定电量可以表示为C，根据不同的放电率，可以取C₂₀、C₁₀、C₅、C₂等形式，对此本发明并无特别的限制。

在步骤a)中，优选先以第一恒定电流对蓄电池充电，充电时间优选为5.5小时～6.5小时，第一恒定电流不大于所述5.5小时～6.5小时内的最大可接受电流。参照图3中的可接受电流曲线可知，在5.5小时～6.5小时内的最大可接受电流实际指的是曲线上与5.5小时～6.5小时的区间的右边端点即6.5小时相对应的电流值。因此在该时间段内5.5小时～6.5小时内对蓄电池充电时，使用的第一恒定电流应当不大于该时间段内的最大可接受电流，优选第一恒定电流等于该时间段内的最大可接受电流，更优选的，第一恒定电流为0.3C(这里的C取蓄电池的额定电量值，本文中的恒定电流值中的C均指蓄电池的额定电量值)。

在步骤a)中，使用第一恒定电流对蓄电池充电后，优选再使用第二恒定电流对蓄电池进行50分钟～70分钟的充电，第二恒定电流不大于所述50分钟～70分钟的最大可接受电流，优选的，第二恒定电流为0.15C，使用第二恒定电流的充电时间优选为60分钟。

对蓄电池进行第一次充电后，施行步骤b)即对蓄电池进行第一次放电，放电时间优选为25分钟～35分钟。

对蓄电池进行第一次放电后，施行步骤c)在第二时间内对蓄电池进行第二次充电，充入极板的电量为1.4C～1.5C，第二时间优选为4.5小时～5.5小时。在步骤c)中，优选的以第三恒定电流进行充电，第三恒定电流的大小应当不超过所述4.5小时～5.5小时内的最大可接受电流，优选的，第三恒定电流与第一恒定电流值相等，均使用0.3C。

对蓄电池进行第二次充电后，施行步骤d)，即对蓄电池进行第二次放电，放电时间优选为25分钟～35分钟。

对蓄电池进行第二次放电后，施行步骤e)，对蓄电池进行第三次充电，使充入极板的总电量为4.0C～4.5C，第三时间为2.5小时～3小时。在步骤e)中，优选的先使用第四恒定电流对蓄电池充电，充电时间为1.5小时～2.5小时，所述第四恒定电流不超过1.5小时～2.5小时的最大恒定电流；然后，再以第五恒定电流对蓄电池充电，充电时间为50分钟～70分钟，所述第五恒定电流为所述50分钟～70分钟内的最大可接受电流。

以下以具体实施例进一步说明本发明提供的化成方法。

实施例1

如图1所示，在低浓度酸罐12内装入密度为1.04g/cm³～1.05g/cm³的低浓度硫酸、在高浓度酸罐13内装入密度为1.28g/cm³的高浓度硫酸。

在多个蓄电池壳体内连续注入密度为1.04g/cm³～1.05g/cm³的硫酸后得到多个生极板蓄电池，然后将所述生极板蓄电池连接在图1所示的化成装置中，关闭第二阀门13a，同时开启第一阀门12a，开启气动隔膜泵16和第一循环泵12b，在生极板蓄电池内连续循环密度为1.04g/cm³～1.05g/cm³的硫酸1～2小时。由于升极板在吸收硫酸时，会使蓄电池内的硫酸比重降低，因此在蓄电池内循环1～2小时的低浓度硫酸后，会保持蓄电池内的酸液比重不再下降。

在蓄电池内循环低浓度硫酸后，开启与蓄电池连接的电气装置(未示出)，开始化成，充放电分为以下七个阶段进行：

第一阶段，以0.3C₂₀的恒定电流对蓄电池进行充电，充电时间为6小时，充电每一个小时后，取样测量极板上PbO₂的含量，列于表1；

第二阶段，以0.15C₂₀的恒定电流对蓄电池充电，充电时间为1小时，充电完毕后，取样测量极板上PbO₂的含量，列于表1；

第三阶段，对蓄电池放电，放电时间为30分钟；

第四阶段，以0.3C ₂₀的恒定电流对蓄电池进行充电，充电时间为5小时，充电每一个小时后，取样测量极板上PbO₂的含量，列于表1；

第五阶段，对蓄电池放电，放电时间为30分钟；

第六阶段，以0.3C₂₀的恒定电流对蓄电池进行充电，充电时间为2小时，充电每一个小时后，取样测量极板PbO₂的含量，列于表1。

第七阶段，以0.15 C₂₀的恒定电流对蓄电池进行充电，充电时间为1小时，充电后，取样测量极板PbO₂的含量，列于表1。

化成到第七阶段结束后，可以发现，正极板PbO2的含量已经达到88％以上，整个化成时间为16小时，远远小于现有技术中的1天到3天的化成时间，因此提高了蓄电池的生产效率。

化成结束后，关闭第一阀门12a，开启第二阀门13b，同时开启气动隔膜泵16和第二循环泵13b，在蓄电池内循环密度为1.28g/cm³的高浓度硫酸1～2小时，使得蓄电池内的低密度硫酸全部更换为高密度硫酸。

表1，实施例1的充放电方法的结果

以上对本发明所提供的蓄电池化成的充放电方法、化成方法和化成装置进行了详细介绍。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。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种蓄电池化成的充放电方法，包括步骤：

a1)以第一恒定电流对蓄电池充电，充电时间为5.5小时～6.5小时，第一恒定电流小于或等于所述5.5小时～6.5小时内的最大可接受电流值；

a2)以第二恒定电流对蓄电池充电，充电时间为50分钟～70分钟，第二恒定电流小于或等于所述50分钟～70分钟内的最大可接受电流。

b)对蓄电池进行第一次放电；

c1)以第三恒定电流对蓄电池进行第二次充电，所述第三恒定电流小于或等于所述4.5小时～5.5小时内的最大可接受电流；

d)对蓄电池进行第二次放电；

e1)以第四恒定电流对蓄电池充电，充电时间为1.5小时～2.5小时，所述第四恒定电流小于或等于所述1.5小时～2.5小时内的最大可接受电流；

e2)以第五恒定电流对蓄电池充电，充电时间为50分钟～70分钟，所述第五恒定电流小于或等于所述50分钟～70分钟最大可接受电流；

所述最大可接受电流是指电极板在化成时，在充放电的过程中，在某时间段内，极板充放电所能使用的最大充电电流。

2.根据权利要求1所述的充放电方法，其特征在于所述步骤a1)中的充电时间为6小时。

3.根据权利要求2所述的充放电方法，其特征在于所述第三恒定电流值与第一恒定电流值相等或者第四恒定电流值与第一恒定电流值相等。

4.根据权利要求1所述的充放电方法，其特征在于所述第二恒定电流值与第五恒定电流值相等。

5.一种蓄电池的化成方法，包括步骤：

I)在生极板蓄电池内循环低密度酸液；

II)按照权利要求1至4任一项所述的充放电方法对蓄电池进行充放电；

III)采用高密度酸液替换充放电后的蓄电池内的低密度酸液。

6.根据权利要求5所述的化成方法，其特征在于所述步骤I)中在生极板蓄电池内循环低密度酸液的时间为1～2小时。