CN105449302A - 一种降低镍氢电池自放电的补充电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种降低镍氢电池自放电的补充电方法，在室温环境下，先使用0.5C～1.0C电流放电至截止电压n×(0.8～1.05V)，其中n为自然数，是单体镍氢电池的数量；搁置一定时间后，再使用0.5C～2.0C电流充电，充电时间为70％～90％SOC所对应的充电时间，最后使用0.5C～2.0C电流放电，放电时间为5％～25％SOC所对应的放电时间。本发明方法，工艺简单，可降低镍氢电池的自放电速度，可适当延长补充电周期，从而降低生产成本。

Description

一种降低镍氢电池自放电的补充电方法
技术领域
本发明涉及一种降低电池自放电的方法，特别涉及一种降低镍氢电池自放电的补充电方法。
背景技术
镍氢电池作为二次电池的一种，在日常生活、工业生产中都会大量使用，而且镍氢电池在新能源汽车上的使用也越来越成熟，但镍氢电池存在自放电较大、OCV下降快、残余容量低的缺陷，目前为了降低镍氢电池自放电，避免因自放电大造成电池容量衰减快，一般采取将电池频繁进行补充电，补充电一般采用放残余后直接充电至要求的带电量的工艺。而经常补充电，补充电周期短，生产成本就增高了。
发明内容
本发明旨在提供一种操作简单、可延长补充电周期从而降低生产成本的降低镍氢电池自放电的补充电方法。本发明通过以下方案实现：
一种降低镍氢电池自放电的补充电方法，在室温环境下，按以下步骤进行：
Ⅰ使用0.5C～1.0C电流放电至截止电压n×(0.8～1.05V)，其中n为自然数，是单体镍氢电池的数量；
Ⅱ搁置一定时间；搁置时间一般控制为30～90min；
Ⅲ使用0.5C～2.0C电流充电，充电时间为70％～90％SOC所对应的充电时间；
Ⅳ使用0.5C～2.0C电流放电，放电时间为5％～25％SOC所对应的放电时间。
在25±5℃范围内的环境温度条件下，补充电效果更佳。
本方法在所选的镍氢电池为分容后，内阻、电压、容量均合格的单体镍氢电池时效果更佳。
进一步地，为了效果更优，所述步骤Ⅲ中的充电时间为75％～85％SOC所对应的充电时间；所述步骤Ⅳ中的放电时间为10％～20％SOC所对应的放电时间。镍氢电池自放电大，主要是镍氢电池在充电过程中，正极镍电极活性物质Ni(OH)2释放出一个质子，转变为充电态的NiOOH，但随着氢氧化镍电极的电位不断升高，发生以下反应：
(a)NiOOH+OH－→NiO2+H2O+e－；
(b)4OH－→O2↑+2H2O+4e－；
而NiO2不稳定，容易自然分解，损失部分能量，NiO2+2H2O→Ni(OH)2+2OH－。另外，充电后的金属氢化物不稳定，易在合金表面复合成氢分子MH+MH→2M+H2，表现为容量损失，即电池残余容量不断下降。
本发明的降低镍氢电池自放电的补充电方法，采取先多补充电再放掉部分电的充电方式，使得电极表面层NiOOH浓度下降，Ni(OH)2浓度上升，而放电过程中的Ni(OH)2较充电过程中的NiOOH稳定，有利于减缓正极活性物质的自分解，如此就可以达到降低镍氢电池自放电的目的。
本发明的降低镍氢电池自放电的补充电方法，工艺简单，可降低镍氢电池的自放电速度，可根据使用该方法补充电的电池的自放电速度测算出需要重新补充电的时间，因自放电速度降低了，补充电周期可适当延长，从而降低生产成本。
附图说明
图1：使用实施例1中补充电方法的电池与使用常规补充电方法的电池的搁置相同时间的开路电压平均值对比图
图2：使用实施例1中补充电方法的电池与使用常规补充电方法的电池的搁置相同时间的剩余容量比平均值对比图
图3：使用实施例2中补充电方法的电池与使用常规补充电方法的电池的搁置相同时间的开路电压平均值对比图
图4：使用实施例2中补充电方法的电池与使用常规补充电方法的电池的搁置相同时间的剩余容量比平均值对比图
图5：使用实施例2中补充电方法的电池组与使用常规补充电方法的电池组的搁置相同时间的开路电压平均值对比图
图6：使用实施例3中补充电方法的电池组与使用常规补充电方法的电池组的搁置相同时间的剩余容量比平均值对比图
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于实施例之表述。
实施例1
一种降低镍氢电池自放电的补充电方法，取50只分容后的电压、内阻、容量均合格的单体镍氢电池D6000作为试验电池，在25±2℃环境下，先使用5A电流放电至截止电压1.0V，搁置60min后，再使用6A电流充电48min(即80％SOC对应的充电时间)，最后使用6A电流放电9min(即15％SOC对应的放电时间)。如此补充电，电池最后的带电量为65％。
取50只分容后的电压、内阻、容量均正常的单体镍氢电池D6000作为对比电池，在25±2℃环境下，按常规的补充电方法放残余后直接补电65％，即先使用5A电流放电至截止电压1.0V，搁置60min后，最后使用6A电流充电39min(即65％SOC对应的充电时间)。
为了对比数据更为准确，放残余工艺及放残余后的搁置时间都一样。将试验电池(即使用实施例1方法补充电的电池)和对比电池(即按常规补充电工艺补充电的电池)置于25±2℃环境下搁置180天，每隔20天测其开路电压并取平均值，电池在搁置7天、30天、60天、90天、180天时各取10只电池使用6A电流放电至1.0V，得到放电容量，通过公式：剩余容量比＝放电容量/额定容量×100％，计算出各电池的剩余容量比并取平均值。试验电池和对比电池的开路电压平均值的对比图如图1所示，其中“△”表示试验电池的开路电压平均值，“◇”表示对比电池的开路电压平均值。从图1中可看出，虽然试验电池的初始开路电压平均值比对比电池的初始开路电压平均值低些，但试验电池的开路电压平均值的下降速率比对比电池的开路电压平均值的下降速率低约50％。
试验电池和对比电池的剩余容量比平均值的对比图如图2所示，其中“●”表示试验电池的剩余容量比平均值，“◆”表示对比电池的剩余容量比平均值。从图2中可看出，试验电池的剩余容量比平均值比对比电池的剩余容量比平均值高些；从搁置180天的数据看，试验电池的剩余容量比平均值比对比电池剩余容量比平均值高约13％。
实施例2
一种降低镍氢电池自放电的补充电方法，其方法与实施例1中的方法相类似，其不同之处在于：
1、试验电池使用6A电流充电45min(即75％SOC对应的充电时间)，最后使用6A电流放电12min(即20％SOC对应的放电时间)。如此补充电，电池最后的带电量为55％。
2、对比电池放残余后，直接使用6A电流充电33min(即55％SOC对应的充电时间)。
采用与实施例1中相同的方法，分别获取不同搁置时间的开路电压平均值和剩余容量比平均值。试验电池和对比电池的开路电压平均值的对比图如图3所示，其中“△”表示试验电池的开路电压平均值，“◇”表示对比电池的开路电压平均值。从图3中可看出，虽然试验电池的初始开路电压平均值比对比电池的初始开路电压平均值低些，但试验电池的开路电压平均值的下降速率比对比电池的开路电压平均值的下降速率低约48％。
试验电池和对比电池的剩余容量比平均值的对比图如图4所示，其中“●”表示试验电池的剩余容量比平均值，“◆”表示对比电池的剩余容量比平均值。从图4中可看出，试验电池的剩余容量比平均值比对比电池的剩余容量比平均值高些；从搁置180天的数据看，试验电池的剩余容量比平均值比对比电池剩余容量比平均值高约11％。
实施例3
一种降低镍氢电池自放电的补充电方法，取50组电压、内阻、容量均正常的镍氢电池组D6000*6作为试验电池组，在25±2℃环境下，先使用5A电流放电至截止电压6.0V，搁置60min后，再使用6A电流充电48min(即80％SOC对应的充电时间)，最后使用6A电流放电9min(即15％SOC对应的放电时间)。如此补充电，电池最后的带电量为65％。
取50组电压、内阻、容量均正常的镍氢电池组D6000*6作为对比电池组，在25±2℃环境下，按常规的补充电方法放残余后直接补电65％，即先使用5A电流放电至截止电压6.0V，搁置60min后，最后使用6A电流充电39min(即65％SOC对应的充电时间)。
为了对比数据更为准确，放残余工艺及放残余后的搁置时间都一样。将试验电池组(即使用实施例1方法补充电的电池组)和对比电池组(即按常规补充电工艺补充电的电池组)置于25±2℃环境下搁置180天，每隔20天测其开路电压并取平均值，电池组在搁置7天、30天、60天、90天、180天时各取10组电池组使用6A电流放电至6.0V，得到放电容量，通过公式：剩余容量比＝放电容量/额定容量×100％，计算出各电池组的剩余容量比并取平均值。试验电池组和对比电池组的开路电压平均值的对比图如图5所示，其中“△”表示试验电池组的开路电压平均值，“◇”表示对比电池组的开路电压平均值。从图5中可看出，虽然试验电池组的初始开路电压平均值比对比电池组的初始开路电压平均值低些，但试验电池组的开路电压平均值的下降速率比对比电池组的开路电压平均值的下降速率低约47％。
试验电池组和对比电池组的剩余容量比平均值的对比图如图6所示，其中“●”表示试验电池组的剩余容量比平均值，“◆”表示对比电池组的剩余容量比平均值。从图6中可看出，试验电池组的剩余容量比平均值比对比电池组的剩余容量比平均值高些；从搁置180天的数据看，试验电池组的剩余容量比平均值比对比电池组剩余容量比平均值高约11.7％。

Claims (5)

1.一种降低镍氢电池自放电的补充电方法，其特征在于：在室温环境下，按以下步骤进行：
Ⅰ使用0.5C～1.0C电流放电至截止电压n×(0.8～1.05V)，其中n为自然数，是单体镍氢电池的数量；
Ⅱ搁置一定时间；
Ⅲ使用0.5C～2.0C电流充电，充电时间为70％～90％SOC所对应的充电时间；
Ⅳ使用0.5C～2.0C电流放电，放电时间为5％～25％SOC所对应的放电时间。
2.如权利要求1所述的一种降低镍氢电池自放电的补充电方法，其特征在于：所述单体镍氢电池为分容后的合格镍氢电池。
3.如权利要求1所述的一种降低镍氢电池自放电的补充电方法，其特征在于：所述室温环境为25±5℃。
4.如权利要求1所述的一种降低镍氢电池自放电的补充电方法，其特征在于：所述步骤Ⅱ中的搁置时间为30～90min。
5.如权利要求1～4之一所述的一种降低镍氢电池自放电的补充电方法，其特征在于：所述步骤Ⅲ中的充电时间为75％～85％SOC所对应的充电时间；所述步骤Ⅳ中的放电时间为10％～20％SOC所对应的放电时间。
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