CN101853969A - 蓄电池生极板内化成的充放电方法及内化成工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种蓄电池生极板内化成的充放电方法,其特征在于,包括以下步骤:A阶段充电8h~10h,开始充电电流为NC,每小时递增电流x;B阶段充电3h~4h,充电电流恒定为A阶段的最大充电电流,从充电第0.5h开始每隔0.5h放电一次;C阶段充电时间与A阶段相同,每小时递减电流x,从开始充电至最后一小时充电前每隔0.5h放电一次;所述x的值通过下式确定:T×NC+2×[x+2x+3x+4x+5x+6x+7x+……+(t1-1)x]+t2×t1x=MC。本发明的内化成充放电方法符合生极板充放电特性,充电电流始终在蓄电池可接受的范围内,且适时放电,迅速而有效地消除极化电压,充电速度快,化成时间短。

Description

蓄电池生极板内化成的充放电方法及内化成工艺
技术领域
本发明涉及蓄电池化成领域,具体涉及一种蓄电池生极板内化成工艺。
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。在蓄电池的制造过程中,需要通过一定的充放电方式将极板内部正负极物质激活,转变为荷电状态,改善电池的充放电性能及自放电、储存等综合性能,这个化学反应过程称为化成工艺过程,化成工艺过程是蓄电池生产的重要工序之一。
一般蓄电池主要有两种化成方式,一种为极板化成,是将生极板插入化成槽中,化成槽内放入稀硫酸,在稀硫酸中将生极板通电化成,使生极板的成分转化为正负极板物质,化成后的蓄电池极板取出,将负极板浸涂防氧化剂后,风吹、干燥后分板装配蓄电池,再补充电;另一种为电池内化成,将生极板装配蓄电池,装配完成后,加入稀硫酸,充电化成,使生极板的成分转化为正负极板物质。
蓄电池生极板内化成和极板化成相比,有许多优点,其工艺流程简化了极板水洗、干燥和电池补充电以及槽式化成的装片、焊接、取片等工序,节省了大量工时和能源,不用购置化成槽设备和防酸雾设备,电池成本得到降低。并且极板不易为杂质所污染,电池自放电小,电池质量也可得到更好的控制。
但目前内化成工艺一般需用100小时左右,化成时间较长,能耗较大。
发明内容
本发明解决的问题在于提供一种蓄电池生极板内化成工艺,化成时间短,能耗小。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案为:
一种蓄电池生极板内化成的充放电方法,包括以下步骤:
A阶段,对生极板充电8h~10h,开始充电电流为NC,每小时递增电流x,N为倍数,C为蓄电池的额定容量,单位为Ah;
B阶段,对生极板充电3h~4h,充电电流恒定为A阶段的最大充电电流,从充电第0.5h开始每隔0.5h放电一次;
C阶段,对生极板充电时间与A阶段相同,每小时递减电流x,从开始充电至最后一小时充电前每隔0.5h放电一次;
所述x的值通过下式确定:
T×NC+2×[x+2x+3x+4x+5x+6x+7x+……+(t1-1)x]
+t2×t1x=MC,
所述T为蓄电池生极板内化成A、B、C阶段全部充放电时间,单位为h;t1为A阶段充电时间,单位为h;t2为B阶段充电时间,单位为h;M为3.0~3.5,倍数;C为蓄电池的额定容量,Ah。
作为优选,所述开始充电电流NC中N为0.05~0.2。
作为优选,所述A阶段对生极板充电9h。
作为优选,所述B阶段对生极板充电3h。
作为优选,所述B阶段、C阶段中每次放电时间为1分钟。
作为优选,当环境温度高于10℃时M为3.0,或者当环境温度低于10℃时M为3.5。
作为优选,当所述蓄电池的容量为32Ah~100Ah时,所述B阶段、C阶段中的放电电流均为30A。
作为优选,当所述蓄电池的容量为100Ah~210Ah时,所述B阶段、C阶段中的放电电流均为50A。
一种蓄电池的内化成方法,包括以下步骤:
a)将生极板装配成蓄电池;
b)向蓄电池加入稀硫酸,进行充放电。
作为优选,所述稀硫酸的密度为1.04g/cm3~1.05g/cm3
本发明提供的蓄电池生极板内化成充放电方法符合生极板的充放电特性,充电电流始终在蓄电池可接受的范围内,且适时地放电,迅速而有效地消除各种极化电压,充电速度快,化成时间短。
附图说明
图1为本发明具体实施方式所提供的生极板内化成充放电程序曲线示意图。
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。
常规充电一般采用三充两放的方法,在充电过程初期没有考虑生极板的化学反应,使得充电电流不能被生极板完全接受,因而充电时间大大延长,充电过程后期,充电电流亦大于蓄电池可接受电流,因而蓄电池内产生大量的气泡。因此在整个充电过程中,使实际充电电流始终等于或接近于蓄电池可接受的充电电流,则充电速度就可大大加快,而且出气率、蓄电池温升也可控制在很低的范围内。
然而在充电过程中,蓄电池中产生的极化电压会阻碍其本身的充电,并使出气率和温升显著升高,因此极化电压是影响充电速度的重要因素。当停止充电时,电阻极化消失,浓差极化和电化学极化亦逐渐减弱,而如果为蓄电池提供一条放电通道让其反向放电,则浓差极化和电化学极化将迅速消失,同时蓄电池内温度也因放电而降低。适时的放电可使蓄电池极板上硫酸盐结晶被离子化,并作为一种活性材料不断地溶解在电解液中,降低蓄电池的内阻,使蓄电池的充电电流与接受能力达到较佳状态,直至完成蓄电池的内化成。
根据以上原理本发明提供的蓄电池生极板内化成的充放电方法分成A、B、C三个阶段,具体如下:
A阶段,对生极板充电8h~10h,优选充电9h,开始充电电流为NC,可取为0.05C~0.2C,每小时递增电流x,其中N为倍数,C为蓄电池的额定容量,单位为Ah。
极板生产过程中,制造完成的生极板主要成分为PbO、PbO·SO4、3PbO·SO4、4PbO·SO4,此阶段生极板碱式硫酸铅、氧化铅转化为硫酸铅,主要的化成方程式为:
PbO+H2SO4===PbSO4+H2O
PbO·PbSO4+H2SO4===2PbSO4+H2O
3PbO·PbSO4+3H2SO4===4PbSO4+3H2O
4PbO·PbSO4+4H2SO4===5PbSO4+4H2O
反应主要在极板内部,此阶段结束后碱式硫酸铅耗尽,槽压升高,正极电势约为0.2V。
B阶段,对生极板充电3h~4h,优选为3h,充电电流恒定为A阶段的最大充电电流,此阶段的槽压最高,同时此阶段从充电第0.5h开始每隔0.5h需要放电一次,优选放电1分钟。
C阶段,对生极板充电时间与A阶段相同,不过每小时充电电流递减,每小时递减电流x,此阶段从开始充电至最后一小时充电前每隔0.5h放电一次,优选放电1分钟,此阶段的充电符合电池电流可接受率随着充电的进行逐渐下降的特点,硫酸铅在正极转化为氧化铅,在负极转化为铅,主要的化学方程式为:
PbSO4+2H2O←→PbO2+H2SO4+2H++2e-
H2O→1/2O2+2H++2e-
PbSO4+2H++2e-←→Pb+H2SO4
2H++2e-→H2
当蓄电池的容量为32Ah~100Ah时,B阶段、C阶段中的放电电流均为30A,当蓄电池的容量为100Ah~210Ah时,B阶段、C阶段中的放电电流均为50A。
其中x的值通过式(1)确定:
T×NC+2×[x+2x+3x+4x+5x+6x+7x+……+(t1-1)x]
+t2×t1x=MC,                                (1)
式中,T为蓄电池生极板内化成A、B、C阶段全部充放电时间,单位为h;t1为A阶段充电时间,单位为h;t2为B阶段充电时间,单位为h;根据环境温度充入电量MC为3.0C~3.5C,当环境温度高于10℃时M取下限值3.0,当环境温度低于10℃时M取上限值3.5;C为蓄电池的额定容量,单位为Ah,可以取C20、C10、C5或C2等形式,角标的数值表示的放电时率,对此本发明并无特别的限制。
实施例1:
请参考图1,图1为本发明具体实施方式所提供的生极板内化成充放电程序曲线示意图,以12V100Ah的蓄电池为例:
当环境温度高于10℃至30℃以上时,充入电量MC取3.0C,A阶段充电时间t1取9h,B阶段充电时间t2取3h,C阶段充电时间为9h,全部充电时间为21h,A阶段开始充电电流NC为0.05C即0.05×100=5A,则
21×0.05C+2×(x+2x+3x+4x+5x+6x+7x+8x)+3×9x=3C
得x=0.02C=2A,
则该蓄电池内化成的充电程序为:
  充电时间   第1h   第2h   第3h   第4h   第5h   第6h   第7h
  充电电流   5A   7A   9A   11A   13A   15A   17A
  充电时间   第8h   第9h   第10h   第11h   第12h   第13h   第14h
  充电电流   19A   21A   23A   23A   23A   21A   19A
  充电时间   第15h   第16h   第17h   第18h   第19h   第20h   第21h
  充电电流   17A   15A   13A   11A   9A   7A   5A
同时,从第10.5h开始至第21h开始,每隔0.5h放电1分钟。
实施例2:
以12V100Ah的蓄电池为例:
当环境温度低于10℃至0℃以下时,充入电量MC取3.5C,A阶段充电时间t1取9h,B阶段充电时间t2取3h,C阶段充电时间为9h,全部充电时间为21h,A阶段开始充电电流NC为0.05C即0.05×100=5A,则
21×0.05C+2×(x+2x+3x+4x+5x+6x+7x+8x)+3×9x=3.5C
得x=0.025C=2.5A,
则该蓄电池内化成的充电程序为:
  充电时间   第1h   第2h   第3h   第4h   第5h   第6h   第7h
  充电电流   5A   7.5A   10A   12.5A   15A   17.5A   20A
  充电时间   第8h   第9h   第10h   第11h   第12h   第13h   第14h
  充电电流   22.5A   25A   27.5A   27.5A   27.5A   25A   22.5A
  充电时间   第15h   第16h   第17h   第18h   第19h   第20h   第21h
  充电电流   20A   17.5A   15A   12.5A   10A   7.5A   5A
同时,从第10.5h开始至第21h开始,每隔0.5h放电1分钟。
实施例中充电电流始终在蓄电池可接受的范围内,且适时地放电,蓄电池生极板内化成时间短,效率高,在21小时内即完成了化成,出气量和温升均较小,经检测,化成后的蓄电池正极板PbO2的含量已经达到88%以上,且使用寿命较长。
以上对本发明所提供的蓄电池生极板内化成的充放电方法及内化成工艺进行了详细介绍。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 (10)

1.一种蓄电池生极板内化成的充放电方法,其特征在于,包括以下步骤:
A阶段,对生极板充电8h~10h,开始充电电流为NC,每小时递增电流x,N为倍数,C为蓄电池的额定容量,单位为Ah;
B阶段,对生极板充电3h~4h,充电电流恒定为A阶段的最大充电电流,从充电第0.5h开始每隔0.5h放电一次;
C阶段,对生极板充电时间与A阶段相同,每小时递减电流x,从开始充电至最后一小时充电前每隔0.5h放电一次;
所述x的值通过下式确定:
T×NC+2×[x+2x+3x+4x+5x+6x+7x+……+(t1-1)x]
+t2×t1x=MC,
所述T为蓄电池生极板内化成A、B、C阶段全部充放电时间,单位为h;t1为A阶段充电时间,单位为h;t2为B阶段充电时间,单位为h;M为3.0~3.5,倍数;C为蓄电池的额定容量,Ah。
2.根据权利要求1所述的充放电方法,其特征在于,所述开始充电电流NC中N为0.05~0.2。
3.根据权利要求1所述的充放电方法,其特征在于,所述A阶段对生极板充电9h。
4.根据权利要求1所述的充放电方法,其特征在于,所述B阶段对生极板充电3h。
5.根据权利要求1所述的充放电方法,其特征在于,所述B阶段、C阶段中每次放电时间为1分钟。
6.根据权利要求1所述的充放电方法,其特征在于,当环境温度高于10℃时M为3.0,或者当环境温度低于10℃时M为3.5。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的充放电方法,其特征在于,当所述蓄电池的容量为32Ah~100Ah时,所述B阶段、C阶段中的放电电流均为30A。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的充放电方法,其特征在于,当所述蓄电池的容量为100Ah~210Ah时,所述B阶段、C阶段中的放电电流均为50A。
9.一种蓄电池的内化成工艺,其特征在于,包括以下步骤:
a)将生极板装配成蓄电池;
b)向蓄电池加入稀硫酸,按照权利要求1至8中任一项进行充放电。
10.根据权利要求9所述的内化成工艺,其特征在于,所述稀硫酸的密度为1.04g/cm3~1.05g/cm3
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Contract record no.: 2013370000082

Denomination of invention: Charge and discharge method for container formation of green accumulator plates and container formation technique

Granted publication date: 20120111

License type: Exclusive License

Record date: 20130411

LICC Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model
C53 Correction of patent for invention or patent application
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Zhao Hengxiang

Inventor before: Zhao Hengxiang

Inventor before: Liu Yi

Inventor after: Zhao Hengxiang

Inventor before: Zhao Hengxiang

Inventor before: Liu Yi

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Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: ZHAO HENGXIANG LIU YI TO: ZHAO HENGXIANG

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120111

Termination date: 20190610

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