CN104900923A - 一种胶体铅酸蓄电池内化成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于化学电源领域，为解决目前没有与胶体蓄电池相匹配的内化成方法的问题，本发明提出了一种胶体铅酸蓄电池内化成方法，在蓄电池中加入含气相二氧化硅胶凝剂的硫酸电解质后静置1h~2h，然后启动化成程序，本发明配合了铅酸蓄电池电解质胶体化改革，制造性能优良的铅酸蓄电池，化成效果良好，适合当前国内企业生产。
Description
技术领域
本发明属于化学电源领域，具体涉及一种胶体铅酸蓄电池内化成方法。
背景技术
铅酸蓄电池应用广泛，在世界范围内产值产量都居各类化学电源首位。采用胶体电解质是对铅酸蓄电池的重要革新，使铅酸蓄电池焕发新的生机。此项技术革新是利用二氧化硅的表面羟基在硫酸根桥联协同下，形成三维网状结构，从而固定住硫酸电解液，使其由液态转变为凝胶态。胶体电解液可以有效防止硫酸分层，使铅酸蓄电池充放电平稳；起动性能和耐深放电性能得到很好的提升；也减缓了板栅腐蚀，延长了电池循环寿命；提升了电池的低温性能。
在蓄电池制造过程中，需要通过一定的充放电方式将极板物质激活，转变为荷电状态，这即化成环节。目前，内化成技术已被广泛采纳，这是对生极板装配的蓄电池在灌注硫酸电解液后直接进行化成的工艺。很显然，化成是影响蓄电池质量的关键工艺，也是决定生产效率的重要环节。在硫酸电解液中引入胶凝剂使之凝胶化后，电池内部环境发生了很大改变，化成工艺理应相应改变，以更好的匹配。然而，适用于胶体铅酸蓄电池的内化成工艺还鲜见报道。申请公布号为CN103633388A、CN101877425A、CN102723532A、CN102244301A、CN1035796861A等专利公布了各自的内化成方法，但都只针对非胶体蓄电池。申请公布号为CN103000961A的专利公布了对胶体铅酸蓄电池的化成方法，但极板首先要外化成。
发明内容
为解决目前没有与胶体蓄电池相匹配的内化成方法的问题，本发明提出了一种胶体铅酸蓄电池内化成方法，本发明配合了铅酸蓄电池电解质胶体化改革，制造性能优良的铅酸蓄电池，化成效果良好，适合当前国内企业生产。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种胶体铅酸蓄电池内化成方法，在蓄电池中加入含气相二氧化硅胶凝剂的硫酸电解质后静置1h~2h，然后启动化成程序，化成程序包括以下顺序步骤，下述中的C为额定容量：
（1）以0.04C~0.06C电流充电3.1h~3.3h；
（2）以0.20C~0.25C电流充电18h~25h；
（3）以0.125C~0.175C电流充电9.5h~12h；
（4）以0.4C~0.435C放电至电压为1.7V~1.8V，然后继续接以0.20C~0.25C电流充电4.5h~8h；
（5）以0.1C~0.15C电流充电9h~11h后静置0.5h~1.5h；
（6）以0.08C~0.12C电流充电5h~10h；
（7）最后恒压2.1V~2.6V充电2h~3h。
所述的含气相二氧化硅胶凝剂的硫酸电解质中硫酸中硫酸的质量百分比为34%~36%，无水硫酸钠的质量百分比为0.9 %~1.5 %，气相二氧化硅胶凝剂的质量百分比为0.5 %~4.0 %。
所述化成程序中的电池正极板为涂膏式或管式，负极板为涂膏式。
所述化成过程中采取水浴降温，优选为温度为20℃~30℃。
本发明通过系统研究，明确了内化成的主要阶段，包括初始的小电流充电，主要的大电流充电，适配的放电，以及补充电等，以及各阶段相应的优化充电电流和充电时间等参数。在此基础上，提出并优化了相匹配的胶体铅酸蓄电池内化成工艺，实践效果良好。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明针对胶体铅酸蓄电池提出了相匹配的内化成工艺；
（2）该内化成工艺简单，步骤清晰，极易操作；
（3）优化后的方案耗时短，可控制在48-72小时内；
（4）整个化成过程可依靠简单的水浴降温，简化了设备。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，实施例以6-DZM-12（额定容量为12Ah的电动助力车铅酸蓄电池）为例。
实施例1
灌注胶体电解液：先用浓硫酸、水、硫酸钠配制成硫酸质量百分比为58.3 wt%，硫酸钠质量百分比为2.5 wt%的溶液，再配制质量百分比为20 wt%的二氧化硅胶体溶液，然后将含硫酸钠的硫酸溶液、胶体溶液、蒸馏水以质量比为3:1:1的比例均匀混合，得到硫酸含量为35 wt%，气相二氧化硅胶凝剂含量为4 wt%，无水硫酸钠含量为1.5 wt%的胶体电解液。混合后的胶体电解液通过真空注液方式灌入电池中。
化成具体实施步骤如下：
（1）静置2h，以0.05C电流充电3.2h（C表示电池的额定容量）；
（2）以0.225C电流充电22h；
（3）以0.125C电流充电12h；
（4）以0.417C电流放电至电池电压为1.75V后，继续以0.225C电流充电6h；
（5）以0.1C电流充电11h后静置1h；
（6）以0.08C电流充电8h；
（7）以2.4V恒定电压充电2.5h。
实施例2
采用实施例1 的配制方法，得到的灌注胶体电解液中硫酸含量为34wt%，气相二氧化硅胶凝剂含量为2.2 wt%，无水硫酸钠含量为1.2 wt%：
化成具体实施步骤如下：
（1）静置1h，以0.04C电流充电3.3h（C表示电池的额定容量）；
（2）以0.20C电流充电25h；
（3）以0.15C电流充电10h；
（4）以0.435C电流放电至电池电压为1.7V后，继续以0.20C电流充电8h；
（5）以0.12C电流充电10h后静置1.5h；
（6）以0.10C电流充电10h；
（7）以2.6V恒定电压充电2h。
实施例3
采用实施例1 的配制方法，得到的灌注胶体电解液中硫酸含量为36wt%，气相二氧化硅胶凝剂含量为0.5 wt%，无水硫酸钠含量为0.9wt%，
化成具体实施步骤如下：
（1）静置1.5h，以0.04C电流充电3.1h（C表示电池的额定容量）；
（2）以0.25C电流充电18h；
（3）以0.175C电流充电9.5h；
（4）以0.4C电流放电至电池电压为1.8V后，继续以0.25C电流充电4.5h；
（5）以0.15C电流充电9h后静置0.5h；
（6）以0.12C电流充电5h；
（7）以2.1V恒定电压充电3h。
测试例1
通过实施例1内化成方法得到的胶体蓄电池，按GB/T 22199-2008《电动助力车用密封铅酸蓄电池》及其他国家标准，重要指标的检测如下表1，且与传统方法（对比例）制备电池性能测试对比如表2：
表1
| 序号 | 项目 | 标准要求 | 实测结果 |
| 1 | 正极板PbO2含量 | ≥70% | ≥??? |
| 2 | 容量保持率 | ≥??? | ≥????? |
| 3 | 2h率容量循环次数 | ≥? | 5 |
| 4 | 初始容量 | ≥???C | 1.06C |
| 5 | 20小时率 | ≥??h | ≥??h |
| 6 | 27分钟率 | ≥??min | ≥??min |
表2
| 化成时间 | PbO2含量 | 初始容量 | 1C放电 | 0.1C放电 | 自放电率 | |
| 实施例1 | 69.2h | 85.65% | 1.06C | 31min | 24h2min | 9.8% |
| 对比例 | 102h | 84.64% | 1.08C | 25min | 23h7min | 11.2% |
通过上表可知本发明的性能指标都符合国家标准，运用此方法化成的胶体在其他方面性能也优于传统方法化成的电池，本发明能更好地适用于胶体铅酸蓄电池的生产，减少生产周期和花费，为实际生产带来效益。
Claims (4)
1.一种胶体铅酸蓄电池内化成方法，其特征在于：在蓄电池中加入含气相二氧化硅胶凝剂的硫酸电解质后静置1h~2h，然后启动化成程序，化成程序包括以下顺序步骤：
（1）以0.04C~0.06C电流充电3.1h~3.3h；
（2）以0.20C~0.25C电流充电18h~25h；
（3）以0.125C~0.175C电流充电9.5h~12h；
（4）以0.4C~0.435C放电至电压为1.7V~1.8V，然后继续接以0.20C~0.25C电流充电4.5h~8h；
（5）以0.1C~0.15C电流充电9h~11h后静置0.5h~1.5h；
（6）以0.08C~0.12C电流充电5h~10h；
（7）最后恒压2.1V~2.6V充电2h~3h。
2.根据权利要求1所述的一种胶体铅酸蓄电池内化成方法，其特征在于：含气相二氧化硅胶凝剂的硫酸电解质中硫酸的质量百分比为34%~36%，无水硫酸钠的质量百分比为0.9 %~1.5 %，气相二氧化硅胶凝剂的质量百分比为0.5 %~4.0 %。
3.根据权利要求1所述的一种胶体铅酸蓄电池内化成方法，其特征在于：所述化成程序中的电池正极板为涂膏式或管式，负极板为涂膏式。
4.根据权利要求1所述的一种胶体铅酸蓄电池内化成方法，其特征在于：所述化成过程中采取水浴降温，温度为20℃~30℃。
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