CN106025407B - 一种电动自行车电池容量恢复的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动自行车电池容量恢复的方法，所述电动自行车电池包含若干个单体电池，所述方法包括：(1)对市场退回的电动自行车电池进行筛选，仅选择所有单体电池开路电压均大于12V且开路电压差在100mV内的电动自行车电池作为处理对象；(2)取符合要求的电动自行车电池内的单体电池，以0.1‑0.2C安培的电流过放电至0‑3V；(3)放电完成后，对单体电池进行恒压限流充电。本发明采用小电流深放电方式，溶解沉积在板栅和正极活性物质之间的硫酸铅或铅的各种氧化物；再配合充电，溶解物部分形成正极活性物质，使电池容量恢复到额定容量以上，并且对电池寿命没有影响，完全满足用户的使用要求，减少企业的损失。

Description

一种电动自行车电池容量恢复的方法

技术领域

本发明涉及铅蓄电池领域，具体涉及一种电动自行车电池容量恢复的方法。

背景技术

铅蓄电池是目前使用范围最广泛的电池，其发展从19世纪至今已历时150余年。在漫长的铅蓄电池进化史中，涌现了适用于不同用途的铅蓄电池。

近十年是中国电动自行车快速发展的阶段，至今电动自行车保有量在2亿辆以上，电动自行车电池已经成为铅蓄电池最主要的应用之一。

电动自行车电池属于动力电池范畴，过去国内的电动自行车电池主要以Pb-Sb-Cb合金为主，用此合金制作的电池对工艺和生产设备的要求不高，很容易制作出用户基本满意的产品。但由于此合金的失水较高，电池容易失水，造成电池的热失控。同时此合金由于含有镉，会损害人体的骨骼，由于环保的要求，此类合金已经处于禁用状态。

现在，电动自行车电池用的板栅合金主要以铅钙锡铝合金为主，但此合金容易造成早期容量衰减，虽然通过锡含量的调整可以适度提高电池的深循环寿命，但铅钙合金易形成晶间腐蚀，同时抗蠕变的性能差，因此，人们通过在合金中添加金属铋/银/稀土类的物质来进一步提高铅钙合金的性能。

电动自行车电池生产厂家一般对用户提供15个月的质保期，早期退回的电池主要是电池制作的原因，如极板毛刺/铅膏凸起/端子虚焊引起的连接件损坏，这些电池在退回的电池组中很容易查找电池退返的原因。但使用新的合金后产生一种新的失效模式，解剖电池，极板和隔板外观良好，没有发现明显的制作缺陷，但电池的放电时间明显缩短，用常规的处理方法电池的容量不能恢复。

出现上述现象的电池用户一般是每天骑行的距离很短，并且每天充电，结果在使用两三个月后电池的骑行距离明显缩短，退回的电池开路电压基本一致，在12V以上，放电时间在84分钟以下，用常规的充放电方式电池的容量不能恢复，电池只能做报废处理。

公开号为101093904A的专利文献公开了一种蓄电池非正常容量损失的恢复方法，主要按以下操作步骤进行：将蓄电池连接在充放电机上；将蓄电池以3A～5A的电流放电至0V，继续以3A～5A的电流恒流反充电60min～120min；蓄电池反充电后马上以5A限流，14.6V/只限压恒压充电，恒压充电至电流小于0.3A时止。该发明通过对阀控蓄电池过放电，即反充电，使蓄电池内部产生高温，再在高温下对蓄电池充电，从而使腐蚀层高阻在高温下因溶解度加大再通过充电而强制使其转化为活性物质，从而使蓄电池容量得以恢复。但是实践证明，该恢复方法得到的蓄电池在经过几次充放电之后，电池容量又快速的衰减了，不能保证电池寿命。分析原因，腐蚀层一般为硫酸铅或低价的氧化铅，将电池反充电，使腐蚀层转化为海绵状铅，这样在正常充电后，正极活性物质二氧化铅容易与海绵状铅反应，再次形成硫酸铅或氧化铅。

为了减少企业的损失，提供一种快速恢复蓄电池容量的方法使其电池寿命性能不受影响是我们急需解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种电动自行车电池容量恢复的方法，将市场退回的电池经过简单的充放电后使容量恢复到出厂标准，且电池寿命性能不会受到影响，既满足了用户的要求，又减少了企业的损失。

一种电动自行车电池容量恢复的方法，所述电动自行车电池包含若干个单体电池，所述方法包括以下步骤：

(1)对市场退回的电动自行车电池进行筛选，仅选择所有单体电池开路电压均大于12V且开路电压差在100mV以内的电动自行车电池作为处理对象；

(2)取符合要求的电动自行车电池内的单体电池，以0.1-0.2C安培的电流过放电至0-3V；

(3)放电完成后，对单体电池进行恒压限流充电。

所述电动自行车电池为若干个单体电池组成的电池组。单体电池的额定电压为12V，C是指单体电池的额定容量。

针对市场退回的电动自行车电池的研究发现，有部分电池的失效原因是由于用户骑行距离短，但经常过充电，导致正极活性物质在高电压下发生变化，在板栅和活性物质之间和正极活性物质之间产生阻挡层(包括硫酸铅或氧化铅)，使得电池容量严重下降。此类电池中单体电池的开路电压基本一致，在12V以上，而且开路电压差值在100mV以内。

本发明利用阀控电池在经历深放电过程中，电解液中的硫酸根被大量消耗，电解液比重降低逐渐接近纯水比重；同时，在放电后期电池内阻增加，内部温度升高，此时热的低比重酸液对阻挡层的溶解度增加，达到溶解阻挡层的目的；再配合快速充电，使部分溶解的阻挡层物质转化成正极活性物质，从而使电池容量得以恢复，并能在随后的充放电中保持活性物质的良好结构，达到用户正常使用的要求。

作为优选，过放电之前先进行补充电。市场退回的电池经长期放置后电池容量进一步损失，补充电使电池活性物质充分转化。

所述补充电为恒压14.7-14.9V，限流值为0.1-0.3C安培充电10-12h。所述补充电在25±5℃条件下进行。

作为优选，步骤(2)中，将单体电池放置于25±5℃条件下进行过放电。

在室温条件下对电池充放电不会明显影响电池的性能，在深放电后期，电池内阻增加，内部温度会升高到40℃左右。

作为优选，步骤(2)中，放电初期先以恒流0.3-0.5C安培放电至6-10.2V，再以恒流0.1-0.2C安培放电。

由于本发明处理的电池在没处理前内阻高，如一直采用较大电流放电往往使电池的温度过高造成电池壳体变形，有时会使充电机欠流不能正常工作。采用两步法的目的可以适度减少温升，保护电池。其中第二步的小电流可以将电池的电量充分释放，同时温度升高到不超过40℃，这样电池深放电后电解液比重基本接近纯水的比重，使阻挡层溶解度升高。

更为优选，步骤(2)中，放电初期先以恒流0.5C安培放电至10.2V，再以恒流0.1C安培放电至2V。

作为优选，步骤(3)中，以恒压14.7-14.9V，限流值为0.1-0.5C安培充电5-12h。所述充电在25±5℃条件下进行。

为保证合理的充电量，将电池最长充电时间控制在15h，使步骤(3)中充电量与步骤(2)中放电量的比值为1.01-1.2。

本发明方法恢复得到的单体电池进行容量测试，在25℃条件下，以电流值为0.5C安培进行放电，放电时间达到120分钟以上，即为合格。

研究证明，本发明方法恢复得到的单体电池的循环寿命可以达到350次以上，完全可以满足用户使用一年以上的要求。

检测合格的单体电池按照步骤(3)的方式进行充电，充好电后置于室温下静置24小时，再进行配组。将开路电压差小于30mV和放电时间差在1分钟之内的单体电池作为一组，进行配组，配组好的电池可以按正常品出货。

本发明具备的有益效果：本发明采用小电流深放电方式溶解沉积在板栅和正极活性物质之间的硫酸铅或铅的各种氧化物，起到消除阻挡层的作用；再配合充电，部分溶解物形成不含阻挡层或阻挡层很少的正极活性物质，减少板栅与活性物质以及活性物质之间的电阻，使电池容量恢复到额定容量以上，并且对电池寿命没有影响，完全满足用户的使用要求，减少企业的损失。

附图说明

图1为实施例2中容量恢复后电池的循环寿命检测结果图。

具体实施方式

为更好的理解本发明，下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

实施例1

A 6-DZM-12电动自行车退回电池进行筛选：选择所有单体电池开路电压均大于12V且开路电压差在100mV以内的电动自行车电池作为处理对象，取符合要求的电动自行车电池内的单体电池。

B补充电：将电压控制在14.7V限流值控制在1.2A的电流充电10h。

C将电池放置在水槽中，并放在25℃环境温度中，对电池采用6A放电到10.2V，记录放电时间t1，1.2A进行放电至电池电压2V，记录放电时间t2。

D恒压14.7V限流0.2C充电10h。

E以6A放电10.2V，记录放电时间t3，再以1.2A放电到2V，记录放电时间t4。结果见表1。

表1：电池的放电时间记录

	处理前	处理后
			6A放电到10.2V	78min	122min
1.2A放电到2V	480min	200min

由上表数据表明，未经处理的电池，由于阻挡层的存在，电池内阻高，在高电压下放电时间较短，只能在低电压下放电。但是经过过放电处理，再正常充电的电池以6A的电流放电到10.2V的时间达到120分钟以上，电池的放电容量达到12Ah以上，满足用户使用的要求。

实施例2

A 6-DZM-20电动自行车退回电池进行筛选：选择所有单体电池开路电压均大于12V且开路电压差在100mV以内的电动自行车电池作为处理对象，取符合要求的电动自行车电池内的单体电池。

B补充电：将6-DZM-20单体电池用恒压14.7V限流2.0A充电10h。

C将单体电池放置在水槽中，并放在25℃环境温度中，对电池采用10A进行放电至电池电压10.2V记录放电时间T1，继续用2.0A电流放电到2V，记录放电时间T2。

D采用恒压14.7V，限流4.0A充电10h。

E以10A放电10.2V，记录放电时间T3，再以2A放电到2V，记录放电时间T4。结果见表2。

表2：20Ah电池的放电时间记录

	处理前	处理后
			10A放电到10.2V	21.6min	132min
2A放电到2V	717min	135min

从表2的结果可以看出，通过过放电处理，可以使20Ah电池10A放电容量得以恢复到额定容量以上，前期可以满足用户的使用要求。

F恢复电池的循环寿命测试

用恢复好的单体电池进行了循环寿命测试，结果如图1所示，电池的循环寿命仍然可以达到350次以上，完全可以满足用户使用一年以上的要求。

Claims (7)

1.一种电动自行车电池容量恢复的方法，所述电动自行车电池包含若干个单体电池，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)对市场退回的电动自行车电池进行筛选，仅选择所有单体电池开路电压均大于12V且开路电压差在100mV以内的电动自行车电池作为处理对象；

(2)取符合要求的电动自行车电池内的单体电池，先以恒流0.3-0.5C安培放电至6-10.2V，再以恒流0.1-0.2C安培放电至0-3V；

(3)放电完成后，对单体电池进行恒压限流充电。

2.如权利要求1所述的电动自行车电池容量恢复的方法，其特征在于，过放电之前先进行补充电。

3.如权利要求2所述的电动自行车电池容量恢复的方法，其特征在于，所述补充电为：恒压14.7-14.9V，限流值为0.1-0.3C安培充电10-12h。

4.如权利要求1所述的电动自行车电池容量恢复的方法，其特征在于，步骤(2)中，将单体电池放置于25±5℃条件下进行过放电。

5.如权利要求1所述的电动自行车电池容量恢复的方法，其特征在于，步骤(2)中，放电初期先以恒流0.5C安培放电至10.2V，再以恒流0.1C安培放电至2V。

6.如权利要求1所述的电动自行车电池容量恢复的方法，其特征在于，步骤(3)中，以恒压14.7-14.9V，限流值为0.1-0.5C安培充电5-12h。

7.如权利要求6所述的电动自行车电池容量恢复的方法，其特征在于，步骤(3)中充电量与步骤(2)中放电量的比值为1.01-1.2。