CN106450505A - 贮能用铅酸蓄电池多阶段循环化成活化工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种贮能用铅酸蓄电池多阶段循环化成活化工艺，采用五充四放制，浅放电2次，大电流放电1次，全容量放电1次，充电过程中平均单体电压在2.6V以内，五个充电阶段中每个充电阶段分1～2步充电，化成结束前，进行1次小电流恒流充电抽掉游离酸。应用本发明有利于提高极板充电接受能力，电池的一致性好，容量衰减速率小，循环寿命延长，满足贮能用铅酸蓄电池使用要求。本发明化成周期短，效率高。

Description

贮能用铅酸蓄电池多阶段循环化成活化工艺
技术领域
本发明涉及一种贮能用铅酸蓄电池内化成活化工艺，属于工业铅酸蓄电池制作领域。
背景技术
目前贮能用铅酸蓄电池多数采用极板外化成后再组装或者三充二放制内化成工艺进行化成，极板外化成工艺相对操作简单，可以剔除不合格极板，但生产过程中环境污染较大，资源浪费严重，且电池组装后，仍需对电池进行补充电，生产成本较高。三充二放制内化成，工艺相对简单，污染小，但化成充电周期相对较长，充电量较多，生产效率较低，化成后无法剔除不合格极板，电池一致性相对较差。由于贮能用蓄电池系高电压系统，由多只串联使用，电池本身的差异性，对整组电池的寿命影响较大，这就要求化成后的各单体电池内极板组织均匀一致，具有较高的强度，充电接受能力好，保持较长的循环寿命。因此研究改进多阶段循环化成工艺，十分必要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有铅酸蓄电池化成工艺的不足之处，提供一种贮能用铅酸蓄电池各阶段循环化成活化工艺，缩短化成时间，提高活性物质的强度，使极板有优良的耐过充、过放、欠充的能力，提高电池一致性，延长电池组循环寿命。
本发明的技术方案是：贮能用铅酸蓄电池多阶段循环化成活化工艺，其改进之处是采用五充四放制，总化成时间为100～109h，五充为五阶段充电，四放为：0.09C10～0.1C10(A)小电流放电2次，放电量0.38C10 ～0.4C10 (Ah)，0.19 C10～0.2C10(A)大电流放电1次，放电量0.95C10～1C10 (Ah)，0.1C10(A)全容量放电1次，化成过程中的最大净充电量为7.15C10(Ah)，充电过程中平均单体电压在2.6(V)以内。
每个充电阶段分1～2步充电，大电流充电电流为0.17 C10～0.18C10(A)，小电流充电电流为0.06 C10～0.07C10(A)；化成结束前，进行1次小电流0.07C10(A)恒流充电,抽掉电池内上表面的游离酸。
本发明中，二次浅充电、浅放电，放电深度为40%，加速极板活性物质的由表面极化，提高转化效率，使活性物质有较高的孔隙率;0.19～0.2C10（A）大电流100%深放电，有助于将电液扩散到极板内部深处，使活性物质反应更充分、更均匀；控制最大充电量并限制最高充电电压是为了保证活性物质充分反应，防止化成过程中的过度放电，对极板造成损伤；采用0.17～0.18C10（A）大电流充电，有助于形成活物质的骨架，有助于形成α-PbO2; 0.06～0.07C10（A）小电流充电,形成均匀细密分布的β-PbO2；设置了小电流恒流充电抽酸阶段，保证电池内没有多余游离酸，提高氢氧复合效率，提高充电接受能力。采用此化成活化工艺化成的电池极板内部有15%左右的α-PbO2骨架，有利于提高充电接受能力，保持较高的循环寿命。本发明相比现有化成工艺，化成时间短，效率高。
具体实施方式
下面通过实施例和性能测试进一步说明本发明内容及其有益效果。
本实施例的具体操作如下表：
性能测试：
1、电池制备
正极板：铅粉与丙纶纤维在干态下搅拌混合5分钟，在5分钟内边搅拌边匀速加入去离子水，继续搅拌8分钟，再加入硫酸，加酸时间12分钟，继续搅拌10分钟，制成铅膏。制备过程中控制和膏温度在60～75℃，出膏涂片时温度控制60～62℃，在65℃下固化48小时。
负极板：铅粉与活性碳、木素、腐植酸、丙纶纤维在干态下搅拌混合7分钟，在5分钟内边搅拌边匀速加入去离子水，继续搅拌8分钟，再加入硫酸，加酸时间12分钟，继续搅拌10分钟，制成铅膏。制备过程中控制和膏温度在60～75℃，出膏涂片时温度控制60～62℃，在65℃下固化24小时。
对上述正、负极板按正6、负7组装成半成品2V150AH电池12只，按本实例的化成活化工艺进行化成，电池下线后，静置96小时，从12只样品中抽取6只,按容量放电压差30mV、端电压10mV配成2组，分别进行循环寿命测试，再抽2只进行充电接受能力试验，2只进行过度放电能力试验，余下2只进行过充电能力试验。检测设备采用张家港金帆电源有限公司生产的48V150A型蓄电池循环检测仪及充放电仪。
2、充电接受能力试验
样品电池中抽取2只电池，分别以15A电流放电5h，再放入0℃的低温室中25h，取出在1min内，以恒定电压14.4V充电对蓄电池进行充电,10min后,测得最大充电电流分别为48A、49A、47A，现有技术的电池最大充电电流一般在40A左右，本发明提高了电池的充电接受能力。
3、过充电试验
从样品电池中抽取2只电池，经完全充电后在20℃～25℃的环境中以0.3I10（A）电流连续充电240h后，电池无变形泄漏现象，10小时率容量为168AH、173AH，连续进行5次循环后，容量仍在初始容量的100%以上。
4、过度放电能力
从样品电池中抽取2只电池，经完全充电后在20℃～25℃的环境中以I10电流放电至接近0V，短接24h，再用2.35V/单体恒压限流I10充48h然后进行C10容量检测，连续进行五次循环后，蓄电池1的实放容量为初始容量（25℃时C10）的99.8％，蓄电池2的实放容量为初始容量（25℃时C10）的99.9％。而常规技术的电池只有92%左右，过度放电性能明显提高。
5、循环寿命试验
将配好的2组电池（每组3只），分别进行在常温、高温下进行循环寿命测试，试验环境为：1组在常温25℃下测试，另1组在高温45℃下测试。
循环制式为：恒压56.4v、限流30A充电16h，静置2h后，以恒流15A放电至电池组终止电压为43.2V，为一个循环，当整组电池的放电容量低于额定容量的80%，寿命终止。
（1）容量衰减速度
常温25℃测试：电池组1循环至第150次时容量为初始容量的100.5%，没有衰减,循环至300次时为初始容量的97%，容量衰减了3%。
高温45℃测试：电池组2循环至第150次时容量为初始容量的99%，没有衰减,循环至300次时为初始容量的93%，容量衰减了7%。
现有技术的电池循环至150次时，常温试验时容量衰减了8%左右，在高温试验时容量衰减12%左右, 由此可见，本发明的容量衰减速率明显减小，耐高温循环性能有了明显提高。
（2）循环寿命次数
按上述制订的循环寿命制式进行循环至整组电池的放电容量低于额定容量的80%时止，在常温环境下（第1组）的循环次数为561次,在高温环境下（第2组）为482次。现有技术的电池常温环境下循环次数一般只有242次左右，高温环境下循环次数一般只有216次左右。
上述试验结果可以说明，采用本发明化成的电池,充电接受能力、耐过充电能力、常温、高温循环寿命性能明显提高。

Claims (3)

1.一种贮能用铅酸蓄电池多阶段循环化成活化工艺，其特征是采用五充四放制，总化成时间为100～109h，五充为五阶段充电，四放为：0.09C10～0.1C10(A)小电流放电2次，放电量0.38C10 ～0.4C10 (Ah)， 0.19 C10～0.2C10(A)大电流放电1次，放电量0.95C10～1C10 (Ah)，0.1C10(A)全容量放电1次，化成过程中的最大净充电量为7.15C10(Ah)，充电过程中平均单体电压在2.6(V)以内。
2.按权利要求1所述贮能用铅酸蓄电池多阶段循环化成活化工艺，其特征是每个充电阶段分1～2步充电，大电流充电电流为0.17 C10～0.18C10(A)，小电流充电电流为0.06C10～0.07C10(A)。
3.按权利要求1所述贮能用铅酸蓄电池多阶段循环化成活化工艺，其特征是化成结束前，进行1次小电流0.07C10(A)恒流充电,抽掉电池内上表面的游离酸。
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