CN103594742B - 一种动力铅酸蓄电池组的分选配组方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种动力铅酸蓄电池组的分选配组方法,首先根据极板重量进行极板分选,分选出质量差值小于设定值的极板组装成单体电池,确保每个单体电池中极群的重量的一致性,然后再根据需要组装成单只电池,并对组装得到的单只电池进行反复充放电,通过充放电过程中的电压特性,选择若干单只电池配组形成动力铅酸蓄电池组。本发明的动力铅酸蓄电池组的分选配组方法,通过极板分选和单只电池配组结合,使动力铅酸蓄电池组的配组率在原来的基础上提高了5%,在一定程度上解决了电池单只落后的情况,减小单只落后现象出现的概率,使动力铅酸蓄电池组的使用寿命提高了15~20%。
Description
技术领域
本发明涉及动力铅酸蓄电池制造领域,尤其涉及动力铅酸蓄电池组的分选配组方法。
背景技术
铅酸蓄电池是一种广泛使用的一种化学电源,该产品具有良好的可逆性、电压特性平稳、使用寿命长、适用范围广、原材料丰富、可再生使用,且造价低廉等优点。近年来,随着环保意识的增强及能源问题的日趋严重,铅酸蓄电池作为动力电源在电动车系统中起着极其重要的作用。
由于单只电池的驱动能力有限,通常需要将多个单只电池组合在一起形成动力铅酸蓄电池组,其中单只电池中包括多个单体电池,每个单体电池应理解为由有一组极板和隔板组合而成。实际应用中,由于组成动力铅酸蓄电池组的多个单只电池的容量不一致,会出现单只电池的性能落后(一般为容量落后),且单只电池的容量差异越大,出现单只落后的几率就越高。且使用周期越长,其中落后电池容量将越低。动力铅酸蓄电池组中单只电池的落后,必将影响整组电池的使用性能和使用寿命,致使动力用铅酸蓄电池组的使用寿命提前终止。
铅酸蓄电池中极板上的活性物质的质量,直接影响着铅酸蓄电池的性能。由相同板栅制备而成的铅酸蓄电池,活性物质的质量越接近,相应的铅酸蓄电池组中各个单只电池的性能也越一致。
传统的动力用铅酸蓄电池极板制造不能保证每片极板间的活性物质重量的一致性。如果没有很好的极板搭配技术,生产过程控制不好则活性物质量不同。而且利用常规的称片工艺制造的铅酸蓄电池存在使用过程中出现极板早期容量衰减,出现单只落后现象,活性物质利用率呈现无规则变化等缺陷,影响电池寿命。许多厂家在研究极板配比工艺技术上进行改进,但利用目前的现有技术生产出的极板不能同时满足极板每片活性物质量的一致性和极板平整度的要求。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种动力铅酸蓄电池组的分选配组方法。
一种动力铅酸蓄电池组的分选配组方法,所述动力铅酸蓄电池组包含有预定数量的单只电池,将极板进行外化成处理,而后进行称重,将质量差值小于设定值的极板分为一组,每组极板和隔板组装成单体电池,然后将多个单体电池组装成单只电池,加酸后再对各单只电池进行如下操作:
(1)第一次静置,静置时间为1~2小时;
(2)第一次充电,充电量等于单只电池额定容量的30~60%;
(3)第一次放电,放电量等于单只电池额定容量的60~80%;
(4)第二次充电,充电量为单只电池的额定容量的1.5~2.5倍;
(5)第二次静置,静置时间为1.5~2.5小时;
(6)第二次放电,放电到单体电池的平均电压达1.75V终止;第二次放电结束后,测量各单只电池的电压(单只电池的电压为单只电池的中的单体电池个数与1.75V的乘积),并将电压差值小于电压阈值的单只电池做同组标记;
(7)第三次充电,充电量为单只电池额定容量的1.5~2.5倍;
(8)第四次充电,充电电流为0.015C~0.025C(安培),其中C表示单只电池的额定容量,当充电至3小时时进行抽余酸,直至抽完余酸,完成充放电;
完成充放电后,从带有同组标记的各单只电池中选取预定数量配为一组,得到所述动力铅酸蓄电池组。
本发明提供的动力铅酸蓄电池组的分选配组方法,首先根据极板重量进行极板分选组装为单体电池,确保每个单体电池的极群重量的一致性;然后再根据需要组装成6V、12V或16V等单只电池,再对组装好的单只电池进行反复充放电,通过充放电过程中的电压特性,选择若干单只电池配组形成动力铅酸蓄电池组,通过极板分选和单体电池配组结合,大大提高动力铅酸蓄电池组的配组率,减小单只落后现象出现的概率。
作为优选,第一次充电时间为3-4小时,充电量等于单只电池额定容量的37.5%。
作为优选,第一次放电,放电时间为1~2小时,放电量等于单只电池额定容量的75%。
作为优选,第二次充电,充电时间为16-17小时,充电量为单只电池的额定容量的2倍。
作为优选,第二次放电,放电时间为2-3小时。
作为优选,第三次充电,充电时间为16-17小时,充电量为单只电池额定容量的2倍。
作为优选,第四次充电,充电时间为5小时。
作为优选,所述步骤(6)中的电压阈值为0.1V。
该电压阈值可根据实际情况设定,电压阈值太大,导致配组粗糙,相反,若电压阈值过小,增加分组的难度,且对测试仪器的精确度要求较高。将电压阈值设为0.1V,便于实现,且能够保证配组的准确性。
作为优选,所述的步骤(1)中第一次静置时间为2小时。
作为优选,所述的步骤(5)中第二次静置时间为2小时。
通过静置使单只电池在充电过程产生的气体尽量的排尽,保证测量时单只电池的电压趋于稳定状态。静置时间太短,电压难以稳定,太长又延长了整个制备工序的时间。本发明在电压稳定性和制备工序的时间中取平衡。
组装成单体电池包括以下步骤:
(1-1)将所有正极板和负极板称重,并进行如下判断:
若正极板的质量在设定的正极阈值区间之内,则判断正极板合格,否则,判断正极板不合格;
若负极板的质量在设定的负极阈值区间之内,则判断负极板合格,否则,判断负极板不合格;
(1-2)将正极阈值区间划分为若干个连续的质量区间,第一个质量区间的下限为所述正极阈值区间的下限,最后一个质量区间的上限为所述正极阈值区间的上限,相邻两个质量区间的下限差值等于设定的阈值,且前一个质量区间的上限等于后一个质量区间的下限;
(1-3)根据步骤(1-2)划分的质量区间,依次判断各合格的正极板所属的质量区间:
若a≤m<b,则认为该正极板属于质量区间[a,b],m为正极板的质量;
(1-4)从所属同一质量区间的正极板中选择一定数量的正极板,从合格的负极板中选择一定数量的负极板,间隔排列组装形成单体电池。
作为优选,所述步骤(1-2)中的阈值为1g。
根据合格的正极板的质量和正极阈值区间将合格的正极板分类,将同一类正极板与合格的负极板配为一组,组装形成单体电池,保证各单体电池中的极群质量的一致性。然后再根据需要,将从由同一组极板组装得到的单体电池中选取若干个,串联组装成6V、12V或16V等单只电池。
作为优选,所述的正极阈值区间的下限为41g,所述的正极阈值区间的上限为43g。
作为优选,所述的负极阈值区间下限为27.5g,所述的负极阈值区间上限为28.5g。
通过合理设定正极阈值区间和负极阈值区间,挑选出合格的正极板和负极板。
本发明提供的动力铅酸蓄电池组的分选配组方法首先根据质量进行极板分选得到单体电池,保证单体电池的极群的状态、重量、以及电阻的一致性。然后再根据需要组装成6V、12V或16V等单只电池,对得到的单只电池充放电,根据充放电过程中的电压特性进行单只电池配组得到动力铅酸蓄电池组。通过极板分选和单只电池配组结合完成的动力铅酸蓄电池组的分选配组法,在单只电池的初容量不变或略有增加的情况下蓄电池的配组率在原来的基础上提高了5%,蓄电池循环寿命提高了15~20%,同时也在一定的程度上解决了电池单只落后的情况。
具体实施方式
实施例1
本实施例的动力铅酸蓄电池组由4只型号为6-DZM-12的单只电池组成,配组时首先对经过外化成处理后的极板进行称重,将质量差值小于设定值的极板分为一组并组装成单体电池,然后再根据需要组装成6V、12V或16V等单只电池,再对各只单只电池进行充放电,根据充放电过程中的电压特性进行配组,进一步组装得到的动力铅酸蓄电池组,具体包括以下步骤:
S1:将所有正极板和负极板称重,并进行如下判断:
正极板质量用m1表示,负极板质量用m2表示,
若41g≤m1≤43g,则判断正极板合格,否则,判断正极板不合格;
若27.5g≤m2≤28.5g,则判断负极板合格,否则,判断负极板不合格;
根据合格正极板的质量进行合格正极板的分为3类:
第一类:41g≤m1<42g,第二类:42g<m1≤43g,第三类:m1=42g,
S2:从同一类正极板中选择一定数量的正极板,从合格的负极板中选择一定数量的负极板,与隔板间隔排列组装形成单体电池;
S3:分别对经由步骤S1~S2得到的单体电池选出6个组装形成单只电池;
S3:对单只电池进行充放电,针对不同型号的单只电池的充放电过程不同,在充放电过程中的根据单只电池的电压特性进行动力铅酸蓄电池组配组,具体过程如下:
(1)第一次静置,静置时间为2小时;
(2)第一次充电,充电时间为3小时,充电电流为1.5A,充电量为4.5Ah;
(3)第一次放电,放电时间为1.5小时,放电电流为6A,放电量为9Ah;
(4)第二次充电,充电时间为16小时,充电电流为1.5A,充电量为24Ah;
(5)第二次静置,静置时间为2小时;
(6)第二次放电,放电时间为2-3小时,放电终止条件为放电到平均单体电压达1.75V;第二次放电结束后,测量各单只电池的电压,(即表1中本实施例的配组电压),并将电压差值小于电压阈值的单只电池做同组标记;表1中,现有技术的配组电压是此步骤放电时(预设放电到10.5V),到达预设电压时在各单只电池中选取电压偏差在±0.1V,且放电所需的时间差小于10s的4只配为一组;
(7)第三次充电,充电时间为16小时,充电电流为1.5A,充电量24Ah;
(8)第四次充电,充电电流为0.2A,充电时间为5小时,当充电至3小时时进行抽余酸,抽完余酸即完成充放电;
(9)完成充放电后,从带有同组标记的各单只电池中选取4只单只电池配为一组,得到动力铅酸蓄电池组。
表1
表1为在活性物质量和板栅结构完全相同的条件下,采用现有的配组方法得到由4只6-DZM-12型单只电池组成的动力铅酸蓄电池组和采用本实施例的配组方法得到动力铅酸蓄电池组的性能跟踪对比。可以看出采用两种方法配组的动力铅酸蓄电池组中的4只6-DZM-12型单只电池在初始状态下,开路电压大致相同,装车使用后,采用现有的配组方法的4只6-DZM-12型单只电池组成的动力铅酸蓄电池组出现了明显的单只落后现象,且使用时间越长,落后的差值越大。而采用本实施例的配组方法的动力铅酸蓄电池组的在使用8个月后4只6-DZM-12型单只电池的容量仍然具有良好的一致性,未出现单只落后现象。
实施例2
本实施例的动力铅酸蓄电池组由4只型号为6-DZM-20的单只电池组成,配组时首先对经过外化成处理后的极板进行称重,将质量差值小于设定值的极板分为一组并组装成单体电池,然后再根据需要组装成6V、12V或16V等单只电池,再对各个单只电池进行的充放电,根据充放电过程中的电压特性进行配组,进一步组装得到的动力铅酸蓄电池组,具体包括的步骤与实施例1中相同,所不同的是步骤S3的充放电过程包括:
(1)第一次静置,静置时间为2小时;
(2)第一次充电,充电时间为3小时,充电电流为2.5A,充电量为7.5Ah;
(3)第一次放电,放电时间为1.5小时,放电电流为10A,放电量为15Ah;
(4)第二次充电,充电时间为16小时,充电电流为2.5A,充电量为40Ah;
(5)第二次静置,静置时间为2小时;
(6)第二次放电,放电时间为2-3小时,放电终止条件为放电到单体电池的平均电压达1.75V;第二次放电结束后,测量各单只电池的电压,(即表2中本实施例的配组电压),并将电压差值小于电压阈值的单只电池做同组标记;表2中,现有技术的配组电压是此步骤放电时(预设放电到10.5V),到达预设电压时在各单只电池中选取电压偏差在±0.1V,且放电所需的时间差小于10s的4只配为一组;
(7)第三次充电,充电时间为16小时,充电电流为2.5A,充电量40Ah;
(8)第四次充电,充电电流为0.3A,充电时间为5小时,当充电至3小时时进行抽余酸,抽完余酸即完成充放电;
(9)完成充放电后,从带有同组标记的各单只电池中选取4只单只电池配为一组,得到动力铅酸蓄电池组。
表2
表2为在活性物质量和板栅结构完全相同的条件下,采用现有的配组方法得到由4只6-DZM-20型单只电池组成的动力铅酸蓄电池组和采用本实施例的配组方法得到动力铅酸蓄电池组的性能跟踪对比。可以看出采用两种方法配组的动力铅酸蓄电池组中的4只6-DZM-20型单只电池在初始状态下,开路电压大致相同,装车使用后,采用现有的配组方法的4只6-DZM-20型动力铅酸蓄电池组出现了明显的单只落后现象,且使用时间越长,落后的差值越大。而采用本实施例的配组方法的动力铅酸蓄电池组的在使用8个月后4只6-DZM-20型单只电池的容量仍然具有良好的一致性,未出现单只落后现象。
实施例3
本实施例的动力铅酸蓄电池组由4只型号为6-EVF-24的单只电池组成,配组时首先对经过外化成处理后的极板进行称重,将质量差值小于设定值的极板分为一组并组装成单体电池,然后再根据需要将选择6个单体电池组装成12V等单只电池,再对各个单只电池进行充放电,根据充放电过程中的电压特性进行配组,进一步组装得到的动力铅酸蓄电池组,具体包括的步骤与实施例1中相同,所不同的是步骤S3的充放电过程包括:
(1)第一次静置,静置时间为2小时;
(2)第一次充电,充电时间为3小时,充电电流为3A,充电量为9Ah;
(3)第一次放电,放电时间为1.5小时,放电电流为12A,放电量为15Ah;
(4)第二次充电,充电时间为16小时,充电电流为3A,充电量为48Ah;
(5)第二次静置,静置时间为2小时;
(6)第二次放电,放电时间为2-3小时,放电终止条件为放电到单体电池的平均电压达1.75V;第二次放电结束后,测量各单只电池的电压,(即表3中本实施例的配组电压),并将电压差值小于电压阈值的单只电池做同组标记;表3中,现有技术的配组电压是此步骤放电时(预设放电到10.5V),到达预设电压时在各单只电池中选取电压偏差在±0.1V,且放电所需的时间差小于10s的4只配为一组;
(7)第三次充电,充电时间为16小时,充电电流为3A,充电量48Ah;
(8)第四次充电,充电电流为0.5A,充电时间为5小时,当充电至3小时时进行抽余酸,抽完余酸即完成充放电;
(9)完成充放电后,从带有同组标记的各单只电池中选取4只单只电池配为一组,得到动力铅酸蓄电池组。
表3
表3为在活性物质量和板栅结构完全相同的条件下,6-EVF-24型动力铅酸蓄电池组采用现有的配组方法和本实施例的配组方法的性能跟踪对比。可见采用两种方法配组的6-EVF-24型动力铅酸蓄电池组组在初始状态下,开路电压的差异大致相同,装车使用后,采用现有的配组方法的6-EVF-24型动力铅酸蓄电池组出现了单只落后现象,且使用时间越长,落后的差值越大。而采用本实施例的配组方法的6-EVF-24型动力铅酸蓄电池组的在使用8个月后4只铅酸蓄电池的容量仍然具有良好的一致性,未出现单只落后现象。
Claims (8)
1.一种动力铅酸蓄电池组的分选配组方法,所述动力铅酸蓄电池组包含有预定数量的单只电池,其特征在于,将极板进行外化成处理,而后进行称重,将质量差值小于设定值的极板分为一组,每组极板和隔板组装成单体电池,然后将多个单体电池组装成单只电池,加酸后再对各单只电池进行如下操作:
(1)第一次静置,静置时间为1~2小时;
(2)第一次充电,充电量等于单只电池额定容量的30~60%;
(3)第一次放电,放电量等于单只电池额定容量的60~80%;
(4)第二次充电,充电量为单只电池的额定容量的1.5~2.5倍;
(5)第二次静置,静置时间为1.5~2.5小时;
(6)第二次放电,放电到单体电池的平均电压达1.75V终止;第二次放电结束后,测量各单只电池的电压,并将电压差值小于电压阈值的单只电池做同组标记;
(7)第三次充电,充电量为单只电池额定容量的1.5~2.5倍;
(8)第四次充电,充电电流为0.015C~0.025C安培,其中C表示单只电池的额定容量,当充电至3小时时进行抽余酸,直至抽完余酸,完成充放电;
完成充放电后,从带有同组标记的各单只电池中选取预定数量配为一组,得到所述动力铅酸蓄电池组。
2.如权利要求1所述的动力铅酸蓄电池组的分选配组方法,其特征在于,所述步骤(6)中的电压阈值为0.1V。
3.如权利要求2所述的动力铅酸蓄电池组的分选配组方法,其特征在于,组装成单体电池包括以下步骤:
(1-1)将所有正极板和负极板称重,并进行如下判断:
若正极板的质量在设定的正极阈值区间之内,则判断正极板合格,否则,判断正极板不合格;
若负极板的质量在设定的负极阈值区间之内,则判断负极板合格,否则,判断负极板不合格;
(1-2)将正极阈值区间划分为若干个连续的质量区间,第一个质量区间的下限为所述正极阈值区间的下限,最后一个质量区间的上限为所述正极阈值区间的上限,相邻两个质量区间的下限差值等于设定的阈值,且前一个质量区间的上限等于后一个质量区间的下限;
(1-3)根据步骤(1-2)划分的质量区间,依次判断各合格的正极板所属的质量区间:
若a≤m<b,则认为该正极板属于质量区间[a,b],m为正极板的质量;
(1-4)从所属同一质量区间的正极板中选择一定数量的正极板,从合格的负极板中选择一定数量的负极板,与隔板间隔排列组装形成单体电池。
4.如权利要求3所述的动力铅酸蓄电池组的分选配组方法,其特征在于,所述的正极阈值区间的下限为41g,所述的正极阈值区间上限为43g。
5.如权利要求3所述的动力铅酸蓄电池组的分选配组方法,其特征在于,所述的负极阈值区间下限为27.5g,所述的负极阈值区间上限为28.5g。
6.如权利要求3所述的动力铅酸蓄电池组的分选配组方法,其特征在于,所述步骤(1-2)中的阈值为1g。
7.如权利要求3所述的动力铅酸蓄电池组的分选配组方法,其特征在于,所述的步骤(1)中第一次静置时间为2小时。
8.如权利要求3所述的动力铅酸蓄电池组的分选配组方法,其特征在于,所述的步骤(5)中第二次静置时间为2小时。
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