CN105974324B - 一种agm隔板抗短路能力的检测方法 - Google Patents

一种agm隔板抗短路能力的检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种AGM隔板抗短路能力的检测方法，属于材料检测领域。检测方法包括以下步骤：(1)将待测隔板与极板组装成电池，对电池进行补充电；(2)对电池进行过放电；(3)对过放电后的电池进行恒压充电，记录充电末期的电流值，该电流值的大小表征待测隔板的抗短路能力。本发明在高温条件下对电池进行深放电，降低电池中硫酸电解液的比重，从而，增加硫酸铅的溶解度，恒压充电初期采用大电流，造成电解液比重的显著变化，造成隔板孔隙中的硫酸铅的沉积，加速短路现象的出现。本发明方法的检测结果能准确反映AGM隔板的性能。

Description

一种AGM隔板抗短路能力的检测方法
技术领域
本发明涉及材料测试领域，具体涉及一种AGM隔板抗短路能力的检测方法。
背景技术
铅酸电池是目前使用范围最广泛的电池之一，其发展从19世纪至今已历时150余年。在漫长的铅酸电池进化史中，涌现出了适用于不同用途的铅酸蓄电池。
阀控密封电池有两种主要的方式，一种是通过添加二氧化硅来使硫酸电解液形成胶体，胶体在充放电的过程中形成裂缝实现氧气的循环，达到密封的效果。另外的方式是使用AGM隔板，通过控制电池的酸量(隔板的饱和度)，使隔板处于不完全饱和的状态，即存在一定量的空隙未被电解液充满，这些空隙作为氧气的通道，达到氧循环的目的。
使用AGM隔板的电池种类越来越多，不仅应用在电信等工业领域，在电动自行车电池领域，户外电源领域也被广泛使用。此外，由于汽车起-停电池的研发的不断进步，AGM隔板电池在起-停电池开发中的应用也逐渐增加。
AGM电池与普通的富液式电池相比，电池的深循环有所增加，AGM隔板是阀控密封电池中非常重要的部件之一，在国外称作第三电极，因此，AGM隔板性能的好坏将会直接影响电池的初期容量和使用寿命。
在现有的标准中，对隔板的理化指标有明确的要求，主要包括隔板的拉伸强度、电阻、最大孔径、孔率、毛细吸酸高度和加压吸酸量等指标。但是，即使完全满足标准要求的隔板，组装成电池后其性能的差距很大，因此，应该寻找其他的测试方法来完善隔板的性能测试。
在解剖退返蓄电池的过程中发现：和隔板有关的蓄电池短路问题占了很大的比例，主要有3种方式：一是渗透短路，这是由隔板的基厚偏薄、抗刺穿强度较小等原因引起；二是隔板氧化引起的裂纹、破损等缺陷，这些缺陷部位引起渗透或极板接触短路；三是机械损伤隔板造成的短路。
根据同离子效应可知，硫酸铅在硫酸中的溶解度和硫酸的浓度成反比，即电解液的浓度越低，则硫酸铅的溶解度越大。当蓄电池放电结束时，由于电解液密度最低，使得硫酸铅的溶解度达到最高；而当电池充电时，硫酸密度逐渐上升，则硫酸铅的溶解度逐步降低，就会有一部分铅离子析出来并转化成金属铅。由于AGM隔板具有较大的孔径，隔板上的铅粒子引起正负极板之间的短路，从而造成电池自放电增大，电池寿命提前终止。
隔板的渗透短路与电池的设计和使用环境有很大的关系，电池的正负极板之间的距离越短，电池渗透短路的概率越高。
隔板的抗渗透短路的能力对电池是至关重要的，但现在还没有一种测定不同隔板的抗短路的测试方法。
发明内容
本发明提供了一种AGM隔板抗短路能力的检测方法，为优选AGM隔板提供了技术依据。
一种AGM隔板抗短路能力的检测方法，包括以下步骤：
(1)将待测隔板与极板组装成电池，对电池进行补充电；
(2)对电池进行过放电；
(3)对过放电后的电池进行恒压充电，记录充电末期的电流值，该电流值的大小表征待测隔板的抗短路能力。
本发明是利用阀控式电池在过放电的情况下，电解液中的硫酸根被大量消耗，电解液比重降低时造成负极板的铅非常容易溶解并进入到隔板的空隙中。这种状态下电池进行回复充电时，溶解的铅离子被还原，在隔板中析出，其结果是正负极板之间产生微细的导通部分引起渗透短路。通过检测恒压充电末期的电流值来判断AGM隔板抗短路能力。
判断方法为：比较不同类型隔板组装的电池在相同检测条件下测得的充电末期电流值来评价AGM隔板抗短路能力的优劣，电流值越高，说明AGM隔板抗短路能力越差，反之亦然。
所述的充电末期是指电池的电流在充电时间15h以后，电流几乎不再变化或电流变化小于5％的时期。
本发明将不同类型的待测隔板与相同的极板组装成同种型号的电池，加酸后，将电池补充电。作为优选，步骤(1)中，补充电至电量为1.1～1.5C。
作为优选，步骤(1)中，充电的限流值为0.1～0.3C安培。
步骤(2)中，过放电至电压值为0-0.5V。
本发明根据硫酸铅在低比重酸或纯水中以及高温条件下溶解度显著增加的特点，对电池进行过放电。采用两步法进行过放电，首先进行恒流0.1C-0.5C安培放电，放电至每格1～1.75V后，改用低负载在高温条件下深放电将电池内电量放完。
作为优选，步骤(2)中，过放电分两步进行，第一步：限流放电至电压为1～1.75V/单格；第二步：将放电至1～1.75V/单格的电池置于40～60℃水浴中，连接负载放电至电压为0～0.5V。
过放电第一步过程中，限流值为0.1～0.5C安培。更为优选，限流值为0.3～0.5C安培。
过放电之后，用恒压限流的方式对电池进行充电，初期的限流值要大，从而造成电解液比重的显著变化，使抗短路能力差的隔板形成更多的短路点。大电流充电一段时间后，改用小电流充电，在恒压条件下，充电后期，电流呈逐渐减小的趋势。
作为优选，步骤(3)中，充电分两步进行，第一步：用电压为2.45～2.5V/单格、限流0.3～1C安培、充电5～10min；第二步：用电压为2.45～2.5V/单格、限流0.1～0.3C安培充电，充电时间≥15h。更为优选，第一步的限流值为1C安培。
作为优选，步骤(3)中，充电在室温条件下进行。所述室温指20-25℃。
本发明方法采用现有的充放电机对电池进行充放电试验。所述C指电池的额定电容。
本发明具备的有益效果：(1)本发明方法采用电池的补充电-电池在高温条件下的深放电-电池的恒压限流充电-测定恒压限流充电末期的电流值，该电流值表征AGM隔板抗短路的能力，该方法的检测结果能准确反映AGM隔板的性能；
(2)本发明在高温条件下对电池进行深放电，使电池中硫酸电解液的比重降低，增加硫酸铅在硫酸电解液中的溶解度；
(3)恒压充电初期采用大电流，使电池在快速充电时生成硫酸的速度加快，造成硫酸电解液比重的显著变化，加速隔板孔隙中硫酸铅的沉积，加速短路现象的出现。
附图说明
图1为实施例1中1号隔板组装的蓄电池恒压充电过程的电流值变化图。
图2为实施例2中1号隔板组装的蓄电池恒压充电过程的电流值变化图。
图3为实施例3中1号隔板组装的蓄电池恒压充电过程的电流值变化图。
图4为实施例4中1号隔板组装的蓄电池恒压充电过程的电流值变化图。
图5为实施例5中2号隔板组装的蓄电池恒压充电过程的电流值变化图。
图6为实施例6中1号和2号隔板组装的蓄电池在相同充放电条件下循环寿命检测结果图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例中采用的充放电机为金帆充放电机。
实施例1
1、补充电：将一定厚度的1号隔板组装成6-DZM-20电动自行车电池，电池定量加酸后以2.0A的电流充电11h。
2、过放电：先以10A放电至6V，再接入10W的灯泡，置于60℃水浴中，放置60天。
3、恒压限流充电：随后将电池置于室温下进行充电，2.45V，1C充电10min，然后2.45V，0.1C充电，记录电池恒压充电阶段的电流值，结果详见图1。充电末期的电流值为0.286A，所述的充电末期是指电池的电流在充电时间15h以后，电流几乎不再变化或电流变化小于5％的时期。
实施例2
1、补充电：将一定厚度的1号隔板和极板组装成6-DZM-20电动自行车电池，电池定量加酸后以2.0A的电流充电11h。
2、过放电：先以10A放电至6V，再接入10W的灯泡，置于60℃水浴中，放置60天。
3、恒压限流充电：随后将电池置于室温下进行充电(2.45V，0.1C)，记录电池恒压充电阶段的电流值，结果详见图2。充电末期的电流值为0.05A。
从实施例1和实施例2的结果看出，初期的电流值越大，恒压充电末期的电流值越大。主要原因是电池过放电后硫酸电解液的比重很低，几乎接近纯水的浓度，此时隔板孔隙中硫酸铅的溶解度较大，当初期的充电电流越大，造成电池中电解液浓度的急剧增加，使隔板空隙中硫酸铅的溶解度降低，初期的电流值越大，沉积在隔板空隙中的硫酸铅越大，造成隔板渗透短路的概率越高。
实施例3
1、补充电：将一定厚度的1号隔板组装成6-DZM-20电动自行车电池，电池化成完成后以1.2A的电流充电10h。
2、过放电：先以10A放电至6V，再接入10W的灯泡，置于40℃水浴中，放置60天。
3、恒压限流充电：随后将电池置于室温下进行充电，2.45V，1C充电5min，然后2.45V，0.1C充电，记录电池恒压充电阶段的电流值，结果详见图3。充电末期的电流值为0.266A。
实施例4
1、补充电：将一定厚度的1号隔板和极板组装成6-DZM-20电动自行车电池，电池定量加酸后，以2.0A的电流充电11h。
2、过放电：先以6A放电至10.5V，再接入10W的灯泡，置于40℃水浴中，放置60天。
3、恒压限流充电：随后将电池置于室温下进行充电，2.45V，1C充电10min，然后2.45V，0.3C充电，记录电池恒压充电阶段的电流值，结果详见图4。充电末期的电流值为0.260A。
实施例5
1、补充电：将一定厚度的2号隔板和极板组装成6-DZM-20电动自行车电池，化成完成后以2.0A的电流充电11h。
2、过放电：先以10A放电至6V，再接入10W的灯泡，在60℃的水浴中短路放置60天。
3、恒压限流充电：1C充电10min，然后2.45V，0.3C充电，记录电池恒压充电阶段的电流值，结果详见图5。充电末期的电流值为0.60A。
由实施例1和实施例5的结果可知1号隔板的充电末期电流值较2号低，表明1号隔板的抗短路能力较2号好。
实施例6
将1号和2号隔板和相同的极板组装成6-DZM-20电动自行车电池，按照电动自行车厂家常用的检测方法，恒压14.7V限流2.5A，充电时间为10h，10A放电到10.5V，反复进行充放电循环，当放电时间达到96分钟时作为寿命终止的依据。
结果如图6所示，1号隔板组装的电池的循环寿命较2号隔板电池长，证明1号隔板性能较2号好，这与上述实施例的实验结果相一致。

Claims (6)

1.一种AGM隔板抗短路能力的检测方法，包括以下步骤：
(1)将待测隔板与极板组装成电池，对电池进行补充电；
(2)对电池进行过放电；
(3)对过放电后的电池进行恒压充电，记录充电末期的电流值，该电流值的大小表征待测隔板的抗短路能力；
步骤(2)中，过放电分两步进行，第一步：恒流放电至电压为1～1.75V/单格；第二步：将放电至1～1.75V/单格的电池置于40～60℃水浴中，连接负载放电至电压为0～0.5V。
2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤(1)中，补充电至电量为1.1～1.5C。
3.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤(1)中，充电的限流值为0.1～0.3C安培。
4.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，过放电第一步过程中，限流值为0.1～0.5C安培。
5.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤(3)中，充电分两步进行，第一步：用电压为2.45～2.5V/单格、限流0.3～1C安培、充电5～10min；第二步：用电压为2.45～2.5V/单格、限流0.1～0.3C安培充电，充电时间≥15h。
6.如权利要求1或5所述的检测方法，其特征在于，步骤(3)中，充电在室温条件下进行。
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