CN102983366A - 一种铅酸蓄电池内化成的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铅酸蓄电池内化成的方法,包括以下步骤:将灌有电解液的铅酸蓄电池置于循环水浴槽中,降温至40℃以下,进行充放电,具体的充放电过程包括8个充电过程和两个放电过程。本发明通过增加了第2和第5阶段的充电电流,提高了充电效率,缩短了电池内化成的时间,同时还提高了电池的初期容量和循环使用寿命,对蓄电池的生产具有重要的意义。
Description
技术领域
本发明属于铅酸蓄电池化成领域,具体涉及一种铅酸蓄电池内化成的方法。
背景技术
铅酸蓄电池在刚刚完成组装时,生极板上的铅膏物质主体部分相同,都是由氧化铅、金属铅、硫酸铅、三碱式硫酸铅、四碱式硫酸铅等物质组成,虽然在极板结构、工艺添加剂方面形成了正、负极之分,但此时却不具备铅酸蓄电池放电的正、负极条件,因此需要通过化成工艺使极板转化成具有电化学特性的正、负极板。
铅酸蓄电池的化成是铅酸蓄电池制造中很关键的一道工序,其转化过程的好坏直接影响到铅酸蓄电池的性能。即使是同配方、同工艺、同批次的铅酸蓄电池,在化成过程中采用不同的电流也会导致活性物质的颗粒大小与排列形式的变化。
铅酸蓄电池的化成又分为内化成和外化成(槽化成)两种,其中,外化成是将极板放在专门的化成槽中,多片正、负极相间的连接起来,与直流电源相接,灌入电解液通电;另一种为内化成,即不需要专门的化成槽,而是用生极板装配成极群组,放在电池壳体中装成电池组后,灌满电解液再通直流电化成。内化成和外化成相比,有着许多优点,例如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;节省了大量的能源(纯水、酸和电等能源)、工时,占地面积小,不用购置化成槽设备和防酸雾设备,电池成本能得到一定的降低;极板不易为杂质所污染,能降低电池自放电,提高电池的一致性,延长了电池寿命。并且,电池内化成减少废水废气的排放,从而减少了对环境污染,因此,电池内化成值得大量推广。
目前,储能用铅酸蓄电池内化成方法存在着充电时间太长,一般充电都在90-120小时,严重制约了企业的生产能力。
发明内容
本发明提供了一种铅酸蓄电池内化成的方法,该方法缩短了内化成所用的时间,提高了生产效率,而且采用该方法还能提高电池的初期容量和循环使用寿命。
一种铅酸蓄电池内化成的方法,包括以下步骤:将灌有电解液的铅酸蓄电池置于循环水浴槽中,降温至40℃以下,进行充放电,具体的充放电过程如下:
(1)以0.06C10~0.1C10充电1~2小时;
(2)以0.12C10~0.18C10充电10~25小时;
(3)以0.09C10~0.15C10充电5~10小时;
(4)以0.1C10~0.15C10放电1~5小时;
(5)以0.10C10~0.15C10充电5~8小时;
(6)以0.05C10~0.1C10充电4~7小时,然后静置0.5~1.0小时;
(7)以0.08C10~0.10C10放电8~10小时;
(8)以0.10C10~0.15C10充电10~12小时;
(9)以0.04C10~0.06C10充电2~3小时;
(10)以0.03C10~0.04C10充电2~3小时;
其中,C10表示铅酸蓄电池的额定容量。
本发明中,通过提高第2和第5阶段的充电电流,加快了极板上的电化学反应速率,提高了铅酸蓄电池化成的效率,缩短了铅酸蓄电池的化成时间,同时,该阶段充电电流的提高,有利于使形成的正极活性物质更加均匀致密,提高了化成后的铅酸蓄电池的电池寿命和初始电池容量。
作为优选,所述的充放电过程如下:
所述的充放电过程如下:
(1)以0.06C10~0.1C10充电1~2小时;
(2)以0.15C10~0.18C10充电10~22小时;
(3)以0.09C10~0.15C10充电5~10小时;
(4)以0.1C10~0.15C10放电1~5小时;
(5)以0.12C10~0.15C10充电6~8小时;
(6)以0.05C10~0.1C10充电4~7小时,然后静置0.5~1.0小时;
(7)以0.08C10~0.10C10放电8~10小时;
(8)以0.10C10~0.15C10充电10~12小时;
(9)以0.04C10~0.06C10充电2~3小时;
(10)以0.03C10~0.04C10充电2~3小时。
通过进一步提高上述第(2)阶段和第(5)阶段的电流密度,可以进一步缩短内化成的时间,提高效率,同时不降低电池的寿命和初始容量。
作为优选,所述的铅酸蓄电池的型号为6-CNF-65,实验结果表明,该内化成方法使用于该型号的铅酸蓄电池的时候,能够是电池保持较高的寿命和初始容量。
作为优选,所述的电解液为硫酸,密度为1.150~1.250g/cm3,在进行电池化成时,硫酸的作用是提供充放电过程中的电解液,硫酸的浓度通过密度来确定,电解液的浓度太低,会使内阻增大,极板内部活性物质转化不完全,浓度过高,会在极板表面生成较厚的PbSO4盐层,阻碍电解液的扩散,所述的硫酸的密度进一步优选为1.250g/cm3。
作为优选,进行充放电过程中,所述的电池的温度小于50℃。在进行充放电时,极板上的活性物质同时发生化学反应和电化学反应,改变水浴槽温度可以调节化学反应的速度,进而影响化成后的极板的性质。作为进一步的优选,所述的电池的温度为10~30℃。
作为最优选,所述的充放电过程如下:
(1)以0.06C10充电2小时;
(2)以0.15C10充电22小时;
(3)以0.1C10充电8小时;
(4)以0.1C10放电5小时;
(5)以0.15C10充电8小时;
(6)以0.1C10充电6小时,然后静置1小时
(7)以0.1C10放电9小时;
(8)以0.15C10充电10小时;
(9)以0.06C10充电2小时;
(10)以0.04C10充电2小时。
此时,经过内化成得到的铅酸蓄电池的循环寿命和初始容量都较高。
同现有技术相比,本发明的有益效果体现在:
(1)采用本发明的铅酸蓄电池内化成的方法,提高了第(2)和第(5)阶段的充电电流,可以减少整个阶段的充放电的时间,提高了充放电的效率;
(2)提高了第(2)和第(5)阶段的充电电流,使形成的正极活性物质更加均匀致密,有利于提高化成后的铅酸蓄电池的电池寿命和初始电池容量。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步描述。
实施例1
将灌有密度为1.250g/cm3硫酸的铅酸蓄电池6-CNF-65在10min内置于循环水浴槽中,同时连接好铅酸蓄电池的充放电线路,当铅酸蓄电池中硫酸的温度不高于40℃时,则开启充电机进行如下的充放电过程:
(1)以0.1C10(即0.1*65=6.5A)充电1小时;(2)再以0.18C10充电20小时;(3)再以0.09C10充电5小时;(4)再以0.12C10放电2小时;(5)再以0.15C10充电6小时;(6)再以0.06C10充电6小时;然后,(7)静置0.5小时;(8)再以0.1C10放电8小时;(9)再以0.1C10充电10小时;(10)再以0.06C10充电3小时;(11)再以0.03C10充电2小时,得到化成后的铅酸蓄电池。
在整个充电过程中,控制电池温度,当电池温度超出50℃时,启动循环冷却水,使电池温度降至50℃以下。
按GB/T22473-2008的标准方法测定化成后的铅酸蓄电池的循环寿命,按10h容量检测的方法测定铅酸蓄电池的初始容量,记录于表1。
实施例2
所用的铅酸蓄电池的规格型号为6-CNF-65,其他操作与实施1相同,具体的充放电过程如下:
(1)以0.06C10充电2小时;(2)再以0.15C10充电22小时;(3)再以0.1C10充电8小时;(4)再以0.1C10放电5小时;(5)再以0.15C10充电8小时;(6)再以0.1C10充电6小时;然后,(7)静置1小时;(8)再以0.1C10放电9小时;(9)再以0.15C10充电10小时;(10)再以0.06C10充电2小时;(11)再以0.04C10充电2小时。
按GB/T22473-2008的标准方法测定化成后的铅酸蓄电池的循环寿命,按10h容量检测的方法测定铅酸蓄电池的初始容量,记录于表1。
实施例3
所用的铅酸蓄电池的规格型号为6-CNF-65,其他操作与实施1相同,具体的充放电过程如下:
(1)以0.08C10充电1小时;(2)再以0.18C10充电15小时;(3)再以0.12C10充电10小时;(4)再以0.15C10放电2小时;(5)再以0.12C10充电8小时;(6)再以0.1C10充电5小时;然后,(7)静置1小时;(8)再以0.1C10放电10小时;(9)再以0.12C10充电10小时;(10)再以0.06C10充电3小时;(11)再以0.03C10充电3小时。
按GB/T22473-2008的标准方法测定化成后的铅酸蓄电池的循环寿命,按10h容量检测的方法测定铅酸蓄电池的初始容量,记录于表1。
对比例
现有充电工艺所用的铅酸蓄电池的规格型号为6-CNF-65,其他参数与实施1相同,具体的充放电过程如下:
(1)以0.04C10充电4小时;(2)再以0.12C10充电30小时;(3)再以0.06C10充电10小时;(4)再以0.10C10放电5小时;(5)再以0.12C10充电12小时;(6)再以0.06C10充电8小时;然后,(7)静置0.5小时;(8)再以0.1C10放电10小时;(9)再以0.10C10充电10小时;(10)再以0.05C10充电2小时;(11)再以0.025C10充电2小时。总时间93.5小时
按GB/T22473-2008的标准方法测定化成后的铅酸蓄电池的循环寿命,按10h容量检测的方法测定铅酸蓄电池的初始容量,记录于表1。
表1铅酸蓄电池的性能参数对比
对比例 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
内化成时间 | 93.5h | 63.5h | 75h | 68h |
循环寿命 | 三个单元 | 四个单元 | 四个单元 | 四个单元 |
初始容量 | 1.03C10 | 1.05C10 | 1.06C10 | 1.05C10 |
国标要求铅酸蓄电池循环三个单元后寿命结束为合格,从表1可知,采用现有充电工艺进行铅酸蓄电池的内化成时,能够刚好满足国标要求,采用本发明的内化成的方法时,循环四个单元后寿命才结束,远远优于现有的充电工艺。
国标要求铅酸蓄电池的初始容量不低于1.0C10,从表1可知,采用本发明的内化成方法得到的蓄电池的初始寿命高于采用现有技术的内化成方法得到的蓄电池。
Claims (8)
1.一种铅酸蓄电池内化成的方法,其特征在于,包括以下步骤:将灌有电解液的铅酸蓄电池置于循环水浴槽中,降温至40℃以下,进行充放电,具体的充放电过程如下:
(1)以0.06C10~0.1C10充电1~2小时;
(2)以0.12C10~0.18C10充电10~25小时;
(3)以0.09C10~0.15C10充电5~10小时;
(4)以0.1C10~0.15C10放电1~5小时;
(5)以0.10C10~0.15C10充电5~8小时;
(6)以0.05C10~0.1C10充电4~7小时,然后静置0.5~1.0小时;
(7)以0.08C10~0.10C10放电8~10小时;
(8)以0.10C10~0.15C10充电10~12小时;
(9)以0.04C10~0.06C10充电2~3小时;
(10)以0.03C10~0.04C10充电2~3小时;
其中,C10表示铅酸蓄电池的额定容量。
2.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池内化成的方法,其特征在于,所述的充放电过程如下:
(1)以0.06C10~0.1C10充电1~2小时;
(2)以0.15C10~0.18C10充电10~22小时;
(3)以0.09C10~0.15C10充电5~10小时;
(4)以0.1C10~0.15C10放电1~5小时;
(5)以0.12C10~0.15C10充电6~8小时;
(6)以0.05C10~0.1C10充电4~7小时,然后静置0.5~1.0小时;
(7)以0.08C10~0.10C10放电8~10小时;
(8)以0.10C10~0.15C10充电10~12小时;
(9)以0.04C10~0.06C10充电2~3小时;
(10)以0.03C10~0.04C10充电2~3小时。
3.根据权利要求1所述铅酸蓄电池内化成的方法,其特征在于,所述的铅酸蓄电池的型号为6-CNF-65。
4.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池内化成的方法,其特征在于,所述的电解液为硫酸,密度为1.150~1.250g/cm3。
5.根据权利要求4所述的铅酸蓄电池内化成的方法,其特征在于,所述的硫酸的密度为1.250g/cm3。
6.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池内化成的方法,其特征在于,进行充放电过程中,所述的电池的温度小于50℃。
7.根据权利要求6所述的铅酸蓄电池内化成的方法,其特征在于,所述的电池的温度为10~30℃。
8.根据权利要求2所述的铅酸蓄电池内化成的方法,其特征在于,所述的充放电过程如下:
(1)以0.06C10充电2小时;
(2)以0.15C10充电22小时;
(3)以0.1C10充电8小时;
(4)以0.1C10放电5小时;
(5)以0.15C10充电8小时;
(6)以0.1C10充电6小时,然后静置1小时
(7)以0.1C10放电9小时;
(8)以0.15C10充电10小时;
(9)以0.06C10充电2小时;
(10)以0.04C10充电2小时。
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