CN103943907B - 一种适合储能用铅酸蓄电池充电工艺 - Google Patents

一种适合储能用铅酸蓄电池充电工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种适合储能用铅酸蓄电池充电工艺，所述充电工艺分为五个阶段：活化阶段、深度放电阶段、再次活化阶段、容量检测阶段与补充电阶段。本发明通过上述充电工艺，制造成电池，电池耐循环寿命明显提高，电池初期容量充足，潜充深放、过充浅放叠加循环寿命在1600次以上，极板表面未出现白花或者泥化现象。是储能电池理想的充电方式。

Description

一种适合储能用铅酸蓄电池充电工艺
技术领域
本发明涉及蓄电池领域，具体涉及一种适合在各种环境温度下进行充放电循环，电池循环寿命高的适合储能用铅酸蓄电池充电工艺。
背景技术
铅酸电池（Lead-acidbattery）电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的一种蓄电池。自法国人普兰特（G.Plante）于1859年发明铅酸蓄电池，已经历了近150年的发展历程，铅酸蓄电池在理论研究方面，在产品种类及品种、产品电气性能等方面都得到了长足的进步，不论是在交通、通信、电力、军事还是在航海、航空各个经济领域，铅酸蓄电池都起到了不可缺少的重要作用。近年来，随着城市化的加速和城市范围的扩大，交通流量剧增。虽然汽车等交通工具发展迅速，但受到使用价格相对昂贵和油价上涨等因素的影响，使电动自行车以其轻捷、方便、价格低廉等优势，在国内市场深受广大消费者的欢迎。铅酸蓄电池因性价比高、功率特性好，自放电小，价格便宜，近年来在电动自行车中又得到了应用。
铅酸蓄电池内化成从简化操作工艺步骤和节约能耗、减少排放的角度来看值得推广，而制定合理的电池内化成生产工艺，是做好电池内化成的关键。内化成铅酸蓄电池生产制造技术发展至今，其化成工艺至今大多仍沿用传统的多阶段直流化成方式，电池化成效率低，生产周期长，也有少数厂家采用脉冲技术，即正负脉冲或间歇脉冲化成，但至今未得到推广。对于内化成铅酸蓄电池，由于铅钙合金的特性，为保证其循环寿命，组装工艺要保证绝对的紧装配，由此导致电池内部的极板、隔板吸酸饱和度都相对较低，在此贫液状态下化成，内阻较高，不利于电解液和温度的扩散，电池化成难度大、效率低、化成周期长，而长时间的高电压充电化成加剧了板栅的腐蚀，缩短了电池的使用寿命。
目前，根据环保部对铅酸蓄电池行业要求，内化成加工蓄电池方式为未来行业的方向。储能用铅酸蓄电池主要应用在庭院灯、路灯灯照明。电池循环寿命大都在1000次左右，储能用铅酸蓄电池用户使用两年左右就需更换。作为蓄电池充电方式及充电效果，对蓄电池的性能影响极大。采用不良的充电方式，将带来使用寿命缩短。给新能源市场需求带来很大的技术障碍。
中国专利公开号CN101459258A，公开日2009年6月17日，名称为铅酸蓄电池内化成反充电化成工艺，该申请案公开了一种铅酸蓄电池内化成反充电化成工艺，包括铅酸蓄电池的灌酸或灌胶步骤及充电步骤，在灌酸或灌胶步骤完成后及充电步骤前，对电池进行反向充电。其不足之处在于，该方法虽然会提高板栅与活性物质之间的导电性，但是电池循环使用寿命低。
发明内容
本发明的目的在于为了解决现有铅酸蓄电池使用寿命较低的缺陷而提供一种适合在各种环境温度下进行充放电循环，电池循环寿命高的适合储能用铅酸蓄电池充电工艺。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种适合储能用铅酸蓄电池充电工艺，所述充电工艺分为五个个阶段：活化阶段、深度放电阶段、再次活化阶段、容量检测阶段与补充电阶段。
作为优选，活化阶段由以下步骤组成：
1）充电电流0.05C10A，充电时间2-4h；
2）充电电流0.20C10A，充电时间12-15h；
3）充电电流0.15C10A，充电时间12-15h。在本技术方案中，该阶段采用的是阶段性提高充电电流，将生极板中的铅膏与稀硫酸参与氧化反应的同时，产生大量的热量，为了避免电池内阻大，对电池进行充电，产生较高的热量积累，先采取小电流充电方式，使板栅与铅膏之间形成稳定的网络结构，对极板的强度起到非常关键的作用。
作为优选，深度放电阶段的放电电流0.10C10A，放电时间8h，放电终止电压1.80V/格。在本技术方案中，该阶段采用小电流深度放电，目的是将电池内部活性物质转化的铅膏，进行一次电化学转化，降低电池充电时的极化内阻，为第三阶段充电接收能力打下坚实基础。
作为优选，再次活化阶段由以下步骤组成：
1）充电电流0.15C10A，充电时间10-12h；
2）充电电流0.10C10A，充电时间12-15h。在本技术方案中，目的是将极板内部尚未转化的PbSO4进一步转化为活性物质，电池进行充电时发生的电化学反应如下所示：
（正极）PbSO4+2H2O+PbSO4（负极）→（正极）PbO2+2H2SO4+Pb（负极）
因通过活化阶段与深度放到阶段，已有的活性物质转化率为80%，剩余部分活性物质通过再次活化阶段充电进行转化，充入3倍额定容量的电量，即可使电池处于完全充电状态，分两步骤的目的是，步骤（1）充电结束后，电池开路电压升至2.60V以上，伴随着大量气体产生，为了防止出现大量失水，采用小电流长时间充方式，即可满足活性物质转化的需要，保证了活性物质结构稳定性。
作为优选，容量检测阶段的放电电流0.10C10A，放电终止电压1.80V/格，放电时间≥10h。
作为优选，补充电阶段由以下步骤组成：1）充电电流0.10C10A，充电时间8-10h；
2）充电电流0.05C10A，充电时间12-15h。在本技术方案中，进行补充充电，使电池处于完全充电状态。完成电池化成充电的整个过程。
作为优选，铅酸蓄电池化成使用的稀硫酸密度为1.238-1.242g/ml，硫酸中还加入质量分数为0.1-0.5%的乙二胺四乙酸、质量分数为1-1.2%的羟基乙叉二膦酸及质量分数为0.05-0.09%的聚天门冬氨酸。
作为优选，铅酸蓄电池充电过程中，温度为30-55℃。
本发明的有益效果是：本发明通过上述充电工艺，制造成电池，电池耐循环寿命明显提高，电池初期容量充足，潜充深放、过充浅放叠加循环寿命在1600次以上，极板表面未出现白花或者泥化现象。是储能电池理想的充电方式。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的铅酸蓄电池循环放电曲线图。
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，这些描述只是为了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。
实施例1
一种适合储能用铅酸蓄电池充电工艺，活化阶段：以0.05C10A的充电电流，充电时间2h；以0.20C10A电流，充电时间12h；以0.15C10A电流，充电时间15h；
深度放电阶段放电电流0.10C10A，放电时间8h，放电终止电压1.80V/格；
再次活化阶段由以下步骤组成：充电电流0.15C10A，充电时间10h；充电电流0.10C10A，充电时间15h；
容量检测阶段的放电电流0.10C10A，放电终止电压1.80V/格，放电时间≥10h；
补充电阶段：充电电流0.10C10A，充电时间8h；充电电流0.05C10A，充电时间15h。其中，铅酸电池充电前静置1h，铅酸蓄电池化成使用的稀硫酸密度为1.238g/ml，硫酸中还加入质量分数为0.1%的乙二胺四乙酸、质量分数为1%的羟基乙叉二膦酸及质量分数为0.05%的聚天门冬氨酸；铅酸蓄电池充电过程中，温度为30℃；电池放电时，严禁超出1.80V/格。
实施例2
一种适合储能用铅酸蓄电池充电工艺，活化阶段：以0.05C10A的充电电流，充电时间2h；以0.20C10A电流，充电时间13h；以0.15C10A电流，充电时间15h；
深度放电阶段放电电流0.10C10A，放电时间8h，放电终止电压1.80V/格；
再次活化阶段由以下步骤组成：充电电流0.15C10A，充电时间12h；充电电流0.10C10A，充电时间12h；
容量检测阶段的放电电流0.10C10A，放电终止电压1.80V/格，放电时间≥10h；
补充电阶段：充电电流0.10C10A，充电时间10h；充电电流0.05C10A，充电时间14h。其中，铅酸电池充电前静置3h，铅酸蓄电池化成使用的稀硫酸密度为1.240g/ml，硫酸中还加入质量分数为0.3%的乙二胺四乙酸、质量分数为1.1%的羟基乙叉二膦酸及质量分数为0.07%的聚天门冬氨酸；铅酸蓄电池充电过程中，温度为45℃；电池放电时，严禁超出1.80V/格。
实施例3
一种适合储能用铅酸蓄电池充电工艺，活化阶段：以0.05C10A的充电电流，充电时间2h；以0.20C10A电流，充电时间14h；以0.15C10A电流，充电时间15h；
深度放电阶段放电电流0.10C10A，放电时间8h，放电终止电压1.80V/格；
再次活化阶段由以下步骤组成：充电电流0.15C10A，充电时间12h；充电电流0.10C10A，充电时间13h；
容量检测阶段的放电电流0.10C10A，放电终止电压1.80V/格，放电时间≥10h；
补充电阶段：充电电流0.10C10A，充电时间9h；充电电流0.05C10A，充电时间15h。其中，铅酸电池充电前静置4h，铅酸蓄电池化成使用的稀硫酸密度为1.242g/ml，硫酸中还加入质量分数为0.5%的乙二胺四乙酸、质量分数为1.2%的羟基乙叉二膦酸及质量分数为0.09%的聚天门冬氨酸；铅酸蓄电池充电过程中，温度为55℃；电池放电时，严禁超出1.80V/格。
将实施例1制备的铅酸蓄电池进行循环放电容量测试，结果见图1。由图1可见，本发明通过上述充电工艺，制造成电池，电池耐循环寿命明显提高，电池初期容量充足，潜充深放、过充浅放叠加循环寿命在1600次以上，极板表面未出现白花或者泥化现象，是储能电池理想的充电方式。

Claims (7)

1.一种适合储能用铅酸蓄电池充电工艺，其特征在于，所述充电工艺分为五个个阶段：活化阶段、深度放电阶段、再次活化阶段、容量检测阶段与补充电阶段；活化阶段由以下步骤组成：
1）充电电流0.05C10A，充电时间2h；
2）充电电流0.20C10A，充电时间15h；
3）充电电流0.15C10A，充电时间15h。
2.根据权利要求1所述的一种适合储能用铅酸蓄电池充电工艺，其特征在于，深度放电阶段的放电电流0.10C10A，放电时间8h，放电终止电压1.80V/格。
3.根据权利要求1所述的一种适合储能用铅酸蓄电池充电工艺，其特征在于，再次活化阶段由以下步骤组成：
1）充电电流0.15C10A，充电时间10h；
2）充电电流0.10C10A，充电时间15h。
4.根据权利要求1所述的一种适合储能用铅酸蓄电池充电工艺，其特征在于，容量检测阶段的放电电流0.10C10A，放电终止电压1.80V/格，放电时间≥10h。
5.根据权利要求1所述的一种适合储能用铅酸蓄电池充电工艺，其特征在于，补充电阶段由以下步骤组成：1）充电电流0.10C10A，充电时间8h；
2）充电电流0.05C10A，充电时间15h。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种适合储能用铅酸蓄电池充电工艺，其特征在于，铅酸蓄电池化成使用的稀硫酸密度为1.238-1.242g/ml。
7.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种适合储能用铅酸蓄电池充电工艺，其特征在于，铅酸蓄电池充电过程中，温度为30-55℃。
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