CN106058327A - 一种不用冷却的铅酸蓄电池内化成充电方法 - Google Patents

一种不用冷却的铅酸蓄电池内化成充电方法 Download PDF

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Abstract

一种不用冷却的铅酸蓄电池内化成充电方法，通过控制电池内化成工艺，整个恒流充电阶段电流不大于0.15C2A，使电池充放电产生的能量与电池散失的热量维持平衡，保证内化成阶段电池温度不超过45℃，因此使电池化成阶段不再需要使用水槽、亦不需要用水进行冷却，减少含酸污水的产生及安全隐患，另外内化成阶段每个电池温度一致性好，温差≤3℃；净充电量也减少；节约生产成本；而且电池循环寿命未受到影响，电池充放电合格率及检测合格率可在原有基础上有5%的提升，达到98%。

Description

一种不用冷却的铅酸蓄电池内化成充电方法
技术领域
本发明属于铅酸蓄电池生产技术领域，具体涉及一种不用冷却的铅酸蓄电池内化成充电方法。
背景技术
随着铅酸蓄电池生产工艺的改进，外化成工艺逐步改为内化成工艺。而在转换的过程中，关于采用何种充电工艺、充电模式该如何进行，有诸多论证。但因各生产厂家的铅膏配方、生产设备及生产环境、工艺的不同，采用的充电工艺亦不一样。但不管采用什么充电工艺，在电池化成阶段均会将电池放在水槽内，对电池进行降温。因为电池的活性物质在转换过程中，会释放大量的热量，即电能转化为电池活性物质的化学能及热能。而当温度超过60℃时，电池的性能会极大的降低，影响客户使用，且还有其他的安全隐患等。但使用水槽内水进行冷却，需要使用大量的水，进而带来污水的处理等其他一系列问题，且用水进行降温，存在温度控制的难点，而电池在所处温度的差异下，影响电池放电时间约40秒/℃，温差超过3℃就会影响电池的配组，进而带来电池容量的早期衰减。
发明内容
本发明的目的就在于为解决现有技术的不足而提供一种不用冷却的铅酸蓄电池内化成充电方法。
本发明的目的是以下述技术方案实现的：
一种不用冷却的铅酸蓄电池内化成充电方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）第一次充电：以0.02-0.15 C2A恒流充电，充电量至2.44-2.95 C2开始放电；
（2）第一次放电：以0.225-0.275 C2A恒流放电，放电量为0.225-0.275C2；
（3）然后经过2-4个充放电循环，以0.07-0.15 C2A恒流充电，每次充电量1.4-2.72 C2，以0.375-0.425 C2A恒流放电，每次放电量为0.56-1 C2；
（4） 最后一次充电：以0.0125-0.15 C2A恒流充电，充电量为1.585-1.9 C2。
优选的，包括以下步骤：
（1）第一次充电：以0.02-0.15 C2A恒流充电，充电量至2.44-2.95 C2开始放电；
（2）第一次放电：以0.225-0.275 C2A恒流放电，放电量为0.225-0.275 C2；
（3）第二次充电：以0.1-0.15 C2A恒流充电，充电量为1.4-1.68 C2；
（4） 第二次放电：以0.375-0.425 C2A恒流放电，放电量为0.56-0.64 C2；
（5）第三次充电：以0.1-0.15C2A恒流充电，充电量为1.75-2.1C2；
（6）第三次放电：以0.375-0.425C2A恒流放电，放电量为0.56-0.64C2；
（7）第四次充电：以0.1-0.15C2A恒流充电，充电量为1.75-2.1C2；
（8）第四次放电：以0.375-0.425C2A恒流放电，放电量为0.94-1C2；
（9）第五次充电：以0.07-0.15C2A恒流充电，充电量为2.28-2.72C2；
（10）第五次放电：以0.375-0.425C2A恒流放电，放电量为1C2；
（11）最后一次充电：以0.0125-0.15C2A恒流充电，充电量为1.59-1.9 C2。
具体的，包括以下步骤：
（1）第一次充电：先以0.02-0.03C2A恒流充电，充电量为0.01-0.015C2；然后以0.04-0.06C2A恒流充电，充电量为0.02-0.03C2；再以0.08-0.1C2A恒流充电，充电量0.16-0.2C2；以0.125-0.15C2A恒流充电，充电量为1-1.2C2；然后静置0.5-1.5h；最后以0.125-0.15C2A恒流充电，充电量为1.25-1.5C2;
（2）第一次放电：以0.225-0.275C2A恒流放电,放电量为0.225-0.275C2；
（3）第二次充电：先以0.125-0.15C2A恒流充电，充电量为1-1.2C2；然后以0.1-0.12C2A恒流充电，充电量为0.4-0.48C2；
（4）第二次放电：以0.375-0.425C2A恒流放电，放电量为0.56-0.64C2；
（5）第三次充电：先以0.125-0.15C2A恒流充电，充电量为1.25-1.5C2；静置20-40min；然后0.1-0.12C2A恒流充电，充电量为0.5-0.6C2；
（6）第三次放电：以0.375-0.425C2A恒流放电，放电量为0.56-0.64C2；
（7）第四次充电：先以0.125-0.15C2A恒流充电，充电量为1.25-1.5C2；然后以0.1-0.12C2A恒流充电，充电量为0.5-0.6C2；
（8）第四次放电：以0.375-0.425C2A恒流放电，放电量为0.94-1C2；
（9）第五次充电：先以0.125-0.15C2A恒流充电，充电量为1.5-1.8C2；然后以0.1-0.12C2A恒流充电，充电量为0.6-0.72C2；再以0.07-0.08C2A恒流充电，充电量为0.175-0.2C2；静置60-80min；
（10）第五次放电：以0.375C2A-0.425C2A恒流放电至每只电池电压为0.83-0.85V额；
（11）最后一次充电：先以0.125-0.15C2A恒流充电，充电量为0.88-1.05C2；然后以0.1-0.12C2A恒流充电，充电量为0.45-0.54C2；再以0.07-0.08C2A恒流充电，充电量为0.21-0.24C2；最后以0.0125-0.0175C2A恒流充电，充电量为0.05-0.07C2。
上述1-4次放电过程中保护电压为0.79-0.81V额/只蓄电池。
如上所述的不用冷却的铅酸蓄电池内化成充电方法，优选的包括以下步骤：
（1）第一次充电：以0.025-0.135C2A恒流充电，充电量至2.65C2开始放电；
（2）第一次放电：以0.25C2A恒流放电，放电量为0.25C2；
（3）然后经过2-4个充放电循环，以0.075-0.135C2A恒流充电，每次充电量1.52-2.47C2，以0.4C2A恒流放电，每次放电量为0.6-1C2；
（4）最后一次充电：以0.015-0.135C2A恒流充电，充电量为1.725C2。
优选的，包括以下步骤：
（1）第一次充电：以0.025-0.135C2A恒流充电，充电量至2.65C2开始放电；
（2）第一次放电：以0.25C2A恒流放电，放电量为0.25C2；
（3）第二次充电：以0.11-0.135C2A恒流充电，充电量为1.52C2；
（4）第二次放电：以0.4C2A恒流放电，放电量为0.6C2；
（5）第三次充电：以0.11-0.135C2A恒流充电，充电量为1.9C2；
（6）第三次放电：以0.4C2A恒流放电，放电量为0.6C2；
（7）第四次充电：以0.11C2A-0.135C2A恒流充电，充电量为1.9C2；
（8）第四次放电：以0.4C2A恒流放电，放电量为1C2；
（9） 第五次充电：以0.075-0.135C2A恒流充电，充电量为2.47C2；
（10）第五次放电：以0.4C2A恒流放电，放电量为1C2；
（11）最后一次充电：以0.015-0.135C2A恒流充电，充电量为1.725C2。
具体的，包括以下步骤：
（1）第一次充电：先以0.025C2A恒流充电30min；然后以0.05C2A恒流充电30min；再以0.09C2A恒流充电2h；以0.135C2A恒流充电8h；然后静置1h；最后以0.135C2A恒流充电10h；
（2）第一次放电：以0.25C2A恒流放电1h；
（3）第二次充电：先以0.135C2A恒流充电8h；然后以0.11C2A恒流充电4h；
（4）第二次放电：以0.4C2A恒流放电1.5h；
（5）第三次充电：先以0.135C2A恒流充电10h；静置30min；然后0.11C2A恒流充电5h；
（6）第三次放电：以0.4C2A恒流放电1.5h；
（7）第四次充电：先以0.135C2A恒流充电10h；然后以0.11C2A恒流充电5h；
（8）第四次放电：以0.4C2A恒流放电2.5h；
（9）第五次充电：先以0.135C2A恒流充电12h；然后以0.11C2A恒流充电6h，再以0.075C2A恒流充电2.5h；静置70min；
（10）第五次放电：先以0.4C2A恒流放电2h20min；再以0.4C2A恒流放电至每只电池电压为0.84V额；
（11）最后一次充电：先以0.135C2A恒流充电7h；然后以0.11C2A恒流充电4.5h；再以0.075C2A恒流充电3h；最后以0.015C2A恒流充电4h；
上述1-4次放电过程中保护电压为0.8V额/只蓄电池。
本发明通过控制电池内化成工艺，整个恒流充电阶段电流不大于0.15C2A，使电池充放电产生的能量与电池散失的热量维持平衡，保证内化成阶段电池温度不超过45℃，因此使电池化成阶段不再需要使用水槽、亦不需要用水进行冷却，减少含酸污水的产生及安全隐患，另外内化成阶段每个电池温度一致性好，温差≤3℃；净充电量也减少；节约生产成本；而且电池循环寿命未受到影响，电池充放电合格率及检测合格率可在原有基础上有5%的提升，达到98%。
具体实施方式
实施例1
一种不用冷却的铅酸蓄电池内化成充电方法，主要包括以下几个步骤：
（1）第一次充电：以0.02-0.15C2A恒流充电，充电量至2.44-2.95C2开始放电；
（2）第一次放电：以0.225-0.275C2A恒流放电，放电量为0.225-0.275C2；
（3）然后经过2-4个充放电循环，以0.07-0.15C2A恒流充电，每次充电量1.4-2.72C2，以0.375-0.425C2A恒流放电，每次放电量为0.56-1C2；
（4）最后一次充电：以0.0125-0.15C2A恒流充电，充电量为1.585-1.9C2。
上述充电过程中，充电电流始终不大于0.15C2A，使电池充放电产生的能量与电池散失的热量维持平衡，保证内化成阶段电池温度不超过45℃，因此使电池化成阶段不再需要使用水槽、亦不需要用水进行冷却。
优选的：步骤（3）中的充放电循环为3次，分别为：
（1）第二次充电：以0.1-0.15C2A恒流充电，充电量为1.4-1.68C2；
（2）第二次放电：以0.375-0.425C2A恒流放电，放电量为0.56-0.64C2；
（3）第三次充电：以0.1-0.15C2A恒流充电，充电量为1.75-2.1C2；
（4）第三次放电：以0.375-0.425C2A恒流放电，放电量为0.56-0.64C2；
（5）第四次充电：以0.1-0.15C2A恒流充电，充电量为1.75-2.1C2；
（6）第四次放电：以0.375-0.425C2A恒流放电，放电量为0.94-1C2；
（7）第五次充电：以0.07-0.15C2A恒流充电，充电量为2.28-2.72C2；
（8）第五次放电：以0.375-0.425C2A恒流放电，放电量为1C2；
上述不用冷却的铅酸蓄电池内化成充电方法具体包括以下充电步骤：
（1）第一次充电：为充电电流逐渐上升阶段；先以0.02-0.03C2A恒流充电，充电量为0.01-0.015C2；然后以0.04-0.06C2A恒流充电，充电量为0.02-0.03C2；再以0.08-0.1C2A恒流充电，充电量0.16-0.2C2；以0.125-0.15C2A恒流充电，充电量为1-1.2C2；然后静置0.5-1.5h；最后以0.125-0.15C2A恒流充电，充电量为1.25-1.5C2;
（2）第一次放电：以0.225-0.275C2A恒流放电，放电量为0.225-0.275C2；
（3）第二次充电：先以0.125-0.15C2A恒流充电，充电量为1-1.2C2；然后以0.1-0.12C2A恒流充电，充电量为0.4-0.48C2；
（4）第二次放电：以0.375-0.425C2A恒流放电，放电量为0.56-0.64C2；
（5）第三次充电：先以0.125-0.15C2A恒流充电，充电量为1.25-1.5C2；静置20-40min；然后0.1-0.12C2A恒流充电，充电量为0.5-0.6C2；
（6）第三次放电：以0.375-0.425C2A恒流放电，放电量为0.56-0.64C2；
（7）第四次充电：先以0.125-0.15C2A恒流充电，充电量为1.25-1.5C2；然后以0.1-0.12C2A恒流充电，充电量为0.5-0.6C2；
（8）第四次放电：以0.375-0.425C2A恒流放电，放电量为0.94-1C2；
（9）第五次充电：先以0.125-0.15C2A恒流充电，充电量为1.5-1.8C2；然后以0.1-0.12C2A恒流充电，充电量为0.6-0.72C2；再以0.07-0.08C2A恒流充电，充电量为0.175-0.2C2A；静置60-80min；
（10）第五次放电：先以0.375C2A-0.425C2A恒流放电至每只电池电压为0.83-0.85V额；
（11）最后一次充电：为充电电流逐渐下降阶段；先以0.125-0.15C2A恒流充电，充电量为0.88-1.05C2；然后以0.1-0.12C2A恒流充电，充电量为0.45-0.54C2；再以0.07-0.08C2A恒流充电，充电量为0.21-0.24C2；最后以0.0125-0.0175C2A恒流充电，充电量为0.05-0.07C2。
其中1-4次放电过程中保护电压为0.79-0.81V额/只蓄电池；一般电池不可能会低于这个值，如果低于这个值，表示生产过程中出现了重大异常。
铅酸蓄电池极板是碱性极板，前期化成工艺电流由小到大，其目的是降电池温度，到静置时为酸密度最低值，也是电池温度最高点，即中和反应结束时，静置有利于电池散热，避免局部温度过高而使木素或腐殖酸析出影响电池性能。后期充电电流由大到小，是为了提高电流利用率，减少电池充电过程中的电解水反应及发热，因电池充电后电池电压是逐步上升，而电池内阻是随着充电进行逐步增大，当达到最大值后不再变化，此时多余的电流就会电解水，影响电池性能。
实施例2
一种不用冷却的铅酸蓄电池内化成充电方法，以6-DZM-20AH型号（额定电压12V）蓄电池为例，包括以下步骤，参见表1：
表1中，步骤“一充”代表第一次充电步骤，“一放”代表第一次放电步骤，控制电流代表每个阶段充电或放电控制电流，如“一充1阶段”控制电流为0.5A，即表示以0.5A恒流充电，控制电流为0.025C2A（0.5/20），时间为0.5h，阶段转换电量为0.0125C2（0.025*0.5），即以0.5A恒流充电0.5h，充电量为0.0125C2时开始转换到下一阶段；充放电转换电量为充电或放电阶段的总转换电量，如从第一次充电阶段转换到第一次放电阶段的转换电量2.65C2为1-6阶段“阶段转换电量”的总和（0.0125+0.025+0.18+1.08+0+1.35），1-4放电过程转换电压为电池的保护电压，电池放电时电压达到9.5V时即停止放电，而进行下一阶段充电过程；第五次放电是电池达到10.1V时停止放电，转换到下一阶段充电过程，转换电量为1C2；记录间隔为记录电池电压的相隔时间。
比较例
取与实施例2同样规格同批制造的铅酸蓄电池（电池型号：6-DZM-20AH，额定电压12V），采用现有技术中内化成充电方法进行充电，具体步骤见表2。
从表2中可以看出，现有技术中采用五充四放工艺，总充电时间约为92h，净充电量为195.28AH（总充电量-总放电量），充电倍率为9.764倍（净充电量/20），最大充电电流达到0.2C2A，充电到放电阶段转换电量也比较高（一充到一放3.3C2、三充到三放3.15C2），产生热量比较高，整个充电阶段需要使用冷却水冷却；实施例2采用六充五放工艺，总充电时间为113h，比现有技术充电时间长将近1d，净充电量为174.2AH，充电倍率为8.71倍，比现有技术净充电量减少，最关键的是通过控制充电工艺（最大充电电流不超过0.15C2A，充电到放电阶段转换电量也比较低，最高为2.65C2），达到使电池充放电产生的热量与电池散失的热量维持平衡状态，使电池内化成阶段温度不超过45℃，不需要使用冷却水进行冷却，减少污染，节省资源，虽然内化成时间比现有技术中长24h，但是净充电量反而减少，另外由于电池内化成阶段每个电池温度一致性好，温差≤3℃，电池质量和循环寿命反而更好，电池充放电合格率及检测合格率可在原有基础上有5%的提升，达到多少98%。
本发明实施例3-11铅酸蓄电池的内化成充电工艺见表3-4，其他同实施例1。
表3
表4

Claims (7)

1.一种不用冷却的铅酸蓄电池内化成充电方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）第一次充电：以0.02-0.15 C2A恒流充电，充电量至2.44-2.95 C2开始放电；
（2）第一次放电：以0.225-0.275 C2A恒流放电，放电量为0.225-0.275C2；
（3）然后经过2-4个充放电循环，以0.07-0.15 C2A恒流充电，每次充电量1.4-2.72 C2，以0.375-0.425 C2恒流放电，每次放电量为0.56-1 C2；
（4）最后一次充电：以0.0125-0.15 C2A恒流充电，充电量为1.585-1.9 C2。
2.如权利要求1所述的不用冷却的铅酸蓄电池内化成充电方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）第一次充电：以0.02-0.15 C2A恒流充电，充电量至2.44-2.95 C2开始放电；
（2）第一次放电：以0.225-0.275 C2A恒流放电，放电量为0.225-0.275 C2；
（3）第二次充电：以0.1-0.15 C2A恒流充电，充电量为1.4-1.68 C2；
（4）第二次放电：以0.375-0.425 C2A恒流放电，放电量为0.56-0.64 C2；
（5）第三次充电：以0.1-0.15C2A恒流充电，充电量为1.75-2.1C2；
（6）第三次放电：以0.375-0.425C2A恒流放电，放电量为0.56-0.64C2；
（7）第四次充电：以0.1-0.15C2A恒流充电，充电量为1.75-2.1C2；
（8）第四次放电：以0.375-0.425C2A恒流放电，放电量为0.94-1C2；
（9）第五次充电：以0.07-0.15C2A恒流充电，充电量为2.28-2.72C2；
（10）第五次放电：以0.375-0.425C2A恒流放电，放电量为1C2；
（11）最后一次充电：以0.0125-0.15C2A恒流充电，充电量为1.59-1.9 C2。
3.如权利要求2所述的不用冷却的铅酸蓄电池内化成充电方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）第一次充电：先以0.02-0.03C2A恒流充电，充电量为0.01-0.015C2；然后以0.04-0.06C2A恒流充电，充电量为0.02-0.03C2；再以0.08-0.1C2A恒流充电，充电量0.16-0.2C2；以0.125-0.15C2A恒流充电，充电量为1-1.2C2；然后静置0.5-1.5h；最后以0.125-0.15C2A恒流充电，充电量为1.25-1.5C2;
（2）第一次放电：以0.225-0.275C2A恒流放电,放电量为0.225-0.275C2；
（3）第二次充电：先以0.125-0.15C2A恒流充电，充电量为1-1.2C2；然后以0.1-0.12C2A恒流充电，充电量为0.4-0.48C2；
（4）第二次放电：以0.375-0.425C2A恒流放电，放电量为0.56-0.64C2；
（5）第三次充电：先以0.125-0.15C2A恒流充电，充电量为1.25-1.5C2；静置20-40min；然后0.1-0.12C2A恒流充电，充电量为0.5-0.6C2；
（6）第三次放电：以0.375-0.425C2A恒流放电，放电量为0.56-0.64C2；
（7）第四次充电：先以0.125-0.15C2A恒流充电，充电量为1.25-1.5C2；然后以0.1-0.12C2A恒流充电，充电量为0.5-0.6C2；
（8）第四次放电：以0.375-0.425C2A恒流放电，放电量为0.94-1C2；
（9）第五次充电：先以0.125-0.15C2A恒流充电，充电量为1.5-1.8C2；然后以0.1-0.12C2A恒流充电，充电量为0.6-0.72C2；再以0.07-0.08C2A恒流充电，充电量为0.175-0.2C2；静置60-80min；
（10）第五次放电：以0.375C2A-0.425C2A恒流放电至每只电池电压为0.83-0.85V额；
最后一次充电：先以0.125-0.15C2A恒流充电，充电量为0.88-1.05C2；然后以0.1-0.12C2A（11）恒流充电，充电量为0.45-0.54C2；再以0.07-0.08C2A恒流充电，充电量为0.21-0.24C2；最后以0.0125-0.0175C2A恒流充电，充电量为0.05-0.07C2。
4.如权利要求3所述的不用冷却的铅酸蓄电池内化成充电方法，其特征在于1-4次放电过程中保护电压为0.79-0.81V额/只蓄电池。
5.如权利要求1所述的不用冷却的铅酸蓄电池内化成充电方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）第一次充电：以0.025-0.135C2A恒流充电，充电量至2.65C2开始放电；
（2）第一次放电：以0.25C2A恒流放电，放电量为0.25C2；
（3）然后经过2-4个充放电循环，以0.075-0.135C2A恒流充电，每次充电量1.52-2.47C2，以0.4C2A恒流放电，每次放电量为0.6-1C2；
（4）最后一次充电：以0.015-0.135C2A恒流充电，充电量为1.725C2。
6.如权利要求5所述的不用冷却的铅酸蓄电池内化成充电方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）第一次充电：以0.025-0.135C2A恒流充电，充电量至2.65C2开始放电；
（2）第一次放电：以0.25C2A恒流放电，放电量为0.25C2；
（3）第二次充电：以0.11-0.135C2A恒流充电，充电量为1.52C2；
（4）第二次放电：以0.4C2A恒流放电，放电量为0.6C2；
（5）第三次充电：以0.11-0.135C2A恒流充电，充电量为1.9C2；
（6）第三次放电：以0.4C2A恒流放电，放电量为0.6C2；
（7）第四次充电：以0.11C2A-0.135C2A恒流充电，充电量为1.9C2；
（8）第四次放电：以0.4C2A恒流放电，放电量为1C2；
（9）第五次充电：以0.075-0.135C2A恒流充电，充电量为2.47C2；
（10）第五次放电：以0.4C2A恒流放电，放电量为1C2；
（11）最后一次充电：以0.015-0.135C2A恒流充电，充电量为1.725C2。
7.如权利要求6所述的不用冷却的铅酸蓄电池内化成充电方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）第一次充电：先以0.025C2A恒流充电30min；然后以0.05C2A恒流充电30min；再以0.09C2A恒流充电2h；以0.135C2A恒流充电8h；然后静置1h；最后以0.135C2A恒流充电10h；
（2）第一次放电：以0.25C2A恒流放电1h；
（3）第二次充电：先以0.135C2A恒流充电8h；然后以0.11C2A恒流充电4h；
（4）第二次放电：以0.4C2A恒流放电1.5h；
（5）第三次充电：先以0.135C2A恒流充电10h；静置30min；然后0.11C2A恒流充电5h；
（6）第三次放电：以0.4C2A恒流放电1.5h；
（7）第四次充电：先以0.135C2A恒流充电10h；然后以0.11C2A恒流充电5h；
（8）第四次放电：以0.4C2A恒流放电2.5h；
（9）第五次充电：先以0.135C2A恒流充电12h；然后以0.11C2A恒流充电6h，再以0.075C2A恒流充电2.5h；静置70min；
（10）第五次放电：先以0.4C2A恒流放电2h20min；再以0.4C2A恒流放电至每只电池电压为0.84V额；
（11）最后一次充电：先以0.135C2A恒流充电7h；然后以0.11C2A恒流充电4.5h；再以0.075C2A恒流充电3h；最后以0.015C2A恒流充电4h；
上述1-4次放电过程中保护电压为0.8V额/只蓄电池。
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