CN107123825B - 一种铅蓄电池配组方法 - Google Patents

一种铅蓄电池配组方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铅蓄电池配组方法，包括以下步骤：(1)蓄电池装配并进行化成，根据容量检测阶段的终止电压进行第一次分档；(2)化成后，将蓄电池恒温静置；(3)静置结束后，检测蓄电池的内阻值和大电流放电时的闭路电压值，其中，所述大电流放电为以7～15C2A的电流进行放电，放电时间为3～5秒；(4)根据所述闭路电压值进行第二次分档；(5)将同一档的蓄电池配为一组，同时保证同组的蓄电池的内阻值，其最大值与最小值的差值不大于平均值的3％。本发明配组方法在容量分档的基础上，以大电流放电的闭路电压值二次分档，剔除存在缺陷但不易在容检阶段发现的问题电池，提升同组蓄电池在使用循环过程中的一致性，延长使用寿命。

Description

一种铅蓄电池配组方法
技术领域
本发明涉及铅蓄电池生产技术领域，特别是涉及一种铅蓄电池配组方法。
背景技术
铅酸蓄电池是一种广泛使用的一种化学电源，该产品具有良好的可逆性、电压特性平稳、使用寿命长、适用范围广、原材料丰富、可再生使用，且造价低廉等优点。近年来，随着环保意识的增强及能源问题的日趋严重，铅酸蓄电池作为动力电源在电动车系统中起着极其重要的作用。
单只电池由多只单体电池组成，其驱动能力有限，因此在实际应用中，为了能够为电动助力车为提供足够的驱动力，需要将多只单只电池组合形成为具有高驱动能力的动力铅酸蓄电池组。由于铅酸蓄电池在使用过程中由于活性物质脱落、硫化等原因，随使用时间的增长，铅酸蓄电池的容量为越来越低。因此，在由多只单只电池组成的动力铅酸蓄电池组中，由于组成中的某一个单只电池的容量不一致，会出现单只电池的性能落后(一般为容量落后)，且单只电池的容量差异越大，出现单只落后的几率就越高。且使用周期越长，其中落后电池容量将越低。某个单只电池的落后，必将影响整组电池的使用性能和使用寿命，至使电池使用寿命提前终止。因此，如何进行单只电池的配组直接影响了整个动力铅酸蓄电池组的使用寿命。
市场上的电池组会存在早期单只落后及两只落后现象，极为普遍。从大量的测试数据看，初期前5～10次的压差在0.5V之内，30次左右压差1V，50次压差已有2V甚至以上，大大制约了电池组的使用寿命。对此类电池组落后电池进行解剖分析发现，一般都是单格的问题，诸如缺酸、隔板破损(微短路)、虚假焊、装配压力小等原因。
现有技术中，一般是根据电池在化成阶段的电容检测过程中的充放电数据作为配组标准。比如授权公告号为CN103594741B的中国发明专利公开了一种动力铅酸蓄电池组的配组方法，该配组方法中单只电池在充电和放电过程中的电压特性将单只电池进行分类，在充电过程中的第一次休息结束后，测量单只电池的电压，按照电压将各个单只电池分类，使同一类中所有单只电池的电压差值小于阈值，然后从同一类单只电池中任选预定个数配为一组，组合形成动力铅酸蓄电池组。
然而单独以电容检测过程中的充放电数据作为配组标准无法全面反映不同单体电池之间的差异，同时也不能很好地剔除一些在制造时存在细微缺陷的电池。如何对前期不易找出的潜在问题(制作缺陷)进行有效的判定并剔除，势必要挖掘出新的配组手段，准确地剔除诸如缺酸、隔板破损(微短路)、虚假焊、装配压力小等制造缺陷，为电池配组提供更为有力的判定方法，提高配组的精准度从而延长电池组的循环寿命，降低市场退返率。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种铅蓄电池配组方法，将蓄电池在容检数据的基础上增加蓄电池的内阻值和大电流放电时的闭路电压值作为配组的参照条件，从而实现精确配组。
一种铅蓄电池配组方法，包括以下步骤：
(1)蓄电池装配并进行化成，根据容量检测阶段的终止电压进行第一次分档；
(2)化成后，将蓄电池恒温静置；
(3)静置结束后，检测蓄电池的内阻值和大电流放电时的闭路电压值，其中，所述大电流放电为以7～15C2A的电流进行放电，放电时间为3～5秒；
(4)根据所述闭路电压值进行第二次分档；
(5)将同一档的蓄电池配为一组，同时保证同组的蓄电池的内阻值，其最大值与最小值的差值不大于平均值的3％。
现在铅蓄电池一般都是使用内化成，内化成工艺的过程一般包括内化成充放电阶段、容量检测阶段和回充阶段。根据容量检测阶段的终止电压进行分档，一般以2小时率容量检测结果为分档指标。蓄电池组一般是由2～8只电池组成，在二次分档完成后，从属于同一档的蓄电池中选择需要数量的蓄电池组成为一组成为蓄电池组，在选择时，需要注意其内阻值，需要保证分为同一组蓄电池组的蓄电池，他们的内阻值最大值和最小值的差值不能大于同组内蓄电池平均值的3％。
优选的，第一次分档方式为：容量检测放电时，将放电时间不小于120分钟，终止电压值不低于9.6V/只且不高于11V/只的蓄电池，按终止电压值大小分作5～10档。
优选的，第一次分档分在同一档的蓄电池，其终止电压值的差值为0.02～0.35V。放电深度越深，同一档内的终止电压的差值会越大。
优选的，所述恒温静置的温度为25±5℃，时间为4～36小时。
更优选的，所述恒温静置的时间为12小时。
优选的，以大电流放电时的闭路电压值进行分档时，先确定阈值，再剔除阈值外的蓄电池，阈值确定方法如下：
(1)随机抽取样本蓄电池若干只，检测大电流放电时的闭路电压值Vccv；
(2)去除其中的最大值和最小值，并计算剩余数值的平均值和标准偏差δ；
(3)确定阈值为：
更优选的，随机抽取样本蓄电池的数量为12只。
更优选的，以大电流放电时的闭路电压值进行分档时，剔除阈值外的蓄电池后，再将阈值内的蓄电池以闭路电压值Vccv的差值为0.5～1.0δ进行分档。
本发明铅蓄电池配组方法在容量分档的基础上，再通过蓄电池大电流放电时的闭路电压值和内阻值进行二次分档，从而可以有效的将存在缺陷但不易在容检阶段发现的问题电池进行剔除，以实现精准配组，提升铅蓄电池组中的单只蓄电池在使用循环过程中的一致性，达到延长铅蓄电池组使用寿命的目的。
具体实施方式
实施例1
(1)化成后进行2小时容检。
6-DZM-20电池，化成电池数量108只(共6个回路，每个回路18只)，化成工艺采用常规三天工艺，总化成电量为245Ah，2hr容检电压如表1所示(容检放电时控制回路平均电压10.2V/只时的放电时间为124.5分种，以此时的采集电压进行容检分档，各回路间放电时间差为30秒内)。
表1
(2)2小时容检分档。
将上述108只单只蓄电池根据分档设定值进行分档，将其分为7档，分档结果如表2所示，低于9.6V的两只蓄电池不进入后续配组。
表2
(3)内阻值检测和大电流放电。
化成结束后在环境温度为25±5℃条件下静置12h，将各档电池进行后续分档进行比对试验(此次试验用上述3档电池)，先从2小时容检分档时分在3档的42只蓄电池中随机抽取12只电池进行阈值确定，再设定阈值并开始检测，结果如表3所示，其中大电流放电的电流为10C2A，放电时间为5S(对于6-DZM-20电池来说，1C为20A)，OCV表示开路电压，Vccv表示大电流放电时的闭路电压值，画有删除线的两只电池(2和11)为Vccv值最大和最小的两只，统计时去除。
表3
3档的42只蓄电池的内阻值检测和大电流放电检测结果如表4所示，再根据上述抽取的12只蓄电池计算获得的大电流放电时闭路电压的阀值和标准偏差δ进行分档。
表4
根据测试结果进行分档配组，新配0.5是采用0.5δ进行分档，新配1是采用1δ进行分档，同时内阻值进行二次核对(3％以内)后得到的两组电池。原配1与原配2是采用原配组方法的随机配组(未将大电流放电时的闭路电压作为配组条件)。对这4组电池进行循环寿命测试100次，测试结果如表5中所示，结果表明，采用本发明方法进行的二次配组的电池组明显优于常规配组的电池组，从循环第50次就能发现压差的变化，100次就更明显，容量的差距也相应带来优势。
表5
实施例2
(1)化成后进行2小时容检。
6-DZM-20电池，化成电池数量108只(共6个回路，每个回路18只)，化成工艺采用常规三天工艺，总化成电量为245Ah，2hr容检电压如表6所示(容检放电时控制回路平均电压10.2V/只时的放电时间为124.5分种，以此时的采集电压进行容检分档，各回路间放电时间差为30秒内)。
表6
(2)2小时容检分档。
将上述108只单只蓄电池根据分档设定值进行分档，将其分为10档，分档结果如表7所示，低于9.6V的两只蓄电池不进入后续配组。
表7
(3)内阻值检测和大电流放电。
化成结束后在环境温度为25±5℃条件下静置36h，将各档电池进行后续分档进行比对试验(此次试验用上述5档电池)，先从2小时容检分档时分在5档的26只蓄电池中随机抽取12只电池进行阈值确定，再设定阈值并开始检测，结果如表8所示，其中大电流放电的电流为7C2A，放电时间为5S(对于6-DZM-20电池来说，1C为20A)，OCV表示开路电压，Vccv表示大电流放电时的闭路电压值，画有删除线的两只电池(2和8)为Vccv值最大和最小的两只，统计时去除。
表8
5档的26只蓄电池的内阻值检测和大电流放电检测结果如表9所示，再根据上述抽取的12只蓄电池计算获得的大电流放电时闭路电压的阀值和标准偏差δ进行分档。
表9
根据测试结果进行分档配组，新配0.5是采用0.5δ进行分档，新配1是采用1δ进行分档，同时内阻值进行二次核对(3％以内)后得到的两组电池。原配1与原配2是采用原配组方法的随机配组(未将大电流放电时的闭路电压作为配组条件)。对这4组电池进行循环寿命测试100次，测试结果如表10中所示，结果表明，采用本发明方法进行的二次配组的电池组明显优于常规配组的电池组，从循环第50次就能发现压差的变化，100次就更明显，容量的差距也相应带来优势。
表10
实施例3
(1)化成后进行2小时容检。
6-DZM-12电池，化成电池数量108只(共6个回路，每个回路18只)，化成工艺采用常规三天工艺，总化成电量为144Ah，2hr容检电压如表11所示(容检放电时控制回路平均电压10.2V/只时的放电时间为125分种，以此时的采集电压进行容检分档，各回路间放电时间差为30秒内)。
表11
(2)2小时容检分档。
将上述108只单只蓄电池根据分档设定值进行分档，将其分为5档，分档结果如表12所示，低于9.6V的两只蓄电池不进入后续配组。
表12
(3)内阻值检测和大电流放电。
化成结束后在环境温度为25±5℃条件下静置4h，将各档电池进行后续分档进行比对试验(此次试验用上述3档电池)，先从2小时容检分档时分在3档的60只蓄电池中随机抽取12只电池进行阈值确定，再设定阈值并开始检测，结果如表13所示，其中大电流放电的电流为15C2A，放电时间为3S(对于6-DZM-12电池来说，1C为12A)，OCV表示开路电压，Vccv表示大电流放电时的闭路电压值，画有删除线的两只电池(4和11)为Vccv值最大和最小的两只，统计时去除。
表13
3档的60只蓄电池的内阻值检测和大电流放电检测结果如表14所示，再根据上述抽取的12只蓄电池计算获得的大电流放电时闭路电压的阀值和标准偏差δ进行分档。
表14
根据测试结果进行分档配组，新配0.5是采用0.5δ进行分档，新配1是采用1δ进行分档，同时内阻值进行二次核对(3％以内)后得到的两组电池。原配1与原配2是采用原配组方法的随机配组(未将大电流放电时的闭路电压作为配组条件)。对这4组电池进行循环寿命测试100次，测试结果如表15中所示，结果表明，采用本发明方法进行的二次配组的电池组明显优于常规配组的电池组，从循环第50次就能发现压差的变化，100次就更明显，容量的差距也相应带来优势。
表15

Claims (6)

1.一种铅蓄电池配组方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)蓄电池装配并进行化成，根据容量检测阶段的终止电压进行第一次分档；
(2)化成后，将蓄电池恒温静置；
(3)静置结束后，检测蓄电池的内阻值和大电流放电时的闭路电压值，其中，所述大电流放电为以7～15C2A的电流进行放电，放电时间为3～5秒；
(4)根据所述闭路电压值进行第二次分档；
(5)将同一档的蓄电池配为一组，同时保证同组的蓄电池的内阻值，其最大值与最小值的差值不大于平均值的3％，
以大电流放电时的闭路电压值进行分档时，先确定阈值，再剔除阈值外的蓄电池，阈值确定方法如下：
(1)随机抽取样本蓄电池若干只，检测大电流放电时的闭路电压值Vccv；
(2)去除其中的最大值和最小值，并计算剩余数值的平均值和标准偏差δ；
(3)确定阈值为：
以大电流放电时的闭路电压值进行分档时，剔除阈值外的蓄电池后，再将阈值内的蓄电池以闭路电压值Vccv的差值为0.5～1.0δ进行分档。
2.如权利要求1所述的铅蓄电池配组方法，其特征在于，第一次分档方式为：容量检测放电时，将放电时间不小于120分钟，终止电压值不低于9.6V/只且不高于11V/只的蓄电池，按终止电压值大小分作5～10档。
3.如权利要求2所述的铅蓄电池配组方法，其特征在于，第一次分档分在同一档的蓄电池，其终止电压值的差值为0.02～0.35V。
4.如权利要求1所述的铅蓄电池配组方法，其特征在于，所述恒温静置的温度为25±5℃，时间为4～36小时。
5.如权利要求4所述的铅蓄电池配组方法，其特征在于，所述恒温静置的时间为12小时。
6.如权利要求1所述的铅蓄电池配组方法，其特征在于，随机抽取样本蓄电池的数量为12只。
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