CN107204490B - 一种动力型铅蓄电池磁力内化成方法 - Google Patents

一种动力型铅蓄电池磁力内化成方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种动力型铅蓄电池磁力内化成方法，采用的铅蓄电池磁力化成方法利用了制造低能磁场来影响铅蓄电池化学反应过程强度和溶液、金属介质中电荷转移以及传输速率产生影响。化成电池放电初期在磁场系统电流亦受到外部物理磁场影响，调整其频率以及其功率来降低其极化程度，在化成放电后期调制磁场强度来改变电子传输速率和强度硫酸铅大颗粒的形成起到很好的延缓作用还能通过调制不同强度的电磁场通常被用来产生低频率及高频率波来增加硫酸溶液液流动性，这能解决电池化成过程中酸液分层现象。

Description

一种动力型铅蓄电池磁力内化成方法
技术领域
本发明涉及一种铅蓄电池的内化成方法，特别涉及一种动力型铅蓄电池磁力内化成方法。
背景技术
阀控式铅酸蓄电池已被广泛地应用于电力、通信、交通、金融、部队等行业的电源系统中，无论是在变电站、机房、移动基站、UPS等的后备电池，还是在发电机组启动电池等，特别是在电动自行车上的应用，这几年得到迅猛快速的发展期，对电池产品的要求也越来越高，电池早期容量衰减、容量不足以及循环寿命不长成为限制其快速发展的制约因素。
在蓄电池的制造过程中，需要通过充放电方式将极板内部正负极物质激活，转变为荷电状态，改善电池的充放电性能及自放电、储存等综合性能这个化学反应过程称为化成工艺过程。如果化成阶段化成效率低，容易造成资源浪费和活性物质转化不完全，造成电池的容量不足或者早期容量衰减等问题。
存在已知的系统和方法以通过电磁场对不同的工业领域、电化学反应过程产生影响，提出的系统和方法对物质中电荷交换经选定的加速或迟滞是可以实现的，有机会通过完整的磁场源以及调制装置有效地控制其过程。
发明内容
本发明的目的在于解决化成过程中极板化成效率低，转化不完全造成的容量低和早期容量衰减、还有化成过程中酸液分层现象等问题，提供一种动力型铅蓄电池磁力内化成方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种动力型铅蓄电池磁力内化成方法，包括以下步骤：
(1)灌酸：通过酸壶向铅蓄电池灌入硫酸溶液，然后静置1～2小时；
(2)对步骤(1)处理后的电池先采用0.05-0.1C的电流充电2～3h，然后在0.1-0.2C的电流充电3～5h，在此过程中对化成电池施加电磁场A；
(3)在0.4-0.5C的电流下继续充电至电池电压15.6～15.8V/只，静置0.2小时，然后在0.2-0.3C的电流下继续充电至电池电压15.8～16V/只，静置0.2小时，最后在0.12～0.18C充电4～5小时；本步骤当充电过程电池电压≥2.45V/单格时，对电池施加电磁场B；
(4)对步骤(3)处理后的电池在0.25～0.3C的电流下放电至电池电压为10.2～10.5v/每只，本步骤当放电过程电池电压≤1.95V/单格时，对电池施加电磁场C；
然后在0.3-0.4C的电流下继续充电至电池电压15.8～16.2V/只，静置0.2小时，然后在0.15～0.18C充电3～4小时，本步骤当充电过程电池电压≥2.5V/单格时，对电池施加电磁场D；
(5)对步骤(4)处理后的电池在0.4～0.5C的电流下放电至电池电压为9.9～10.2v/每只，本步骤当放电过程电池电压≤1.85V/单格时，对电池施加电磁场E；
然后在0.25-0.35C的电流下继续充电至电池电压16.2～16.5V/只，静置0.2小时，然后在0.15～0.18C充电2～3小时，结束化成过程；本步骤当充电过程电池电压≥2.5V/单格时，对电池施加电磁场F。
在本技术方案中，磁场源产生的磁场在特定的覆盖范围内影响铅蓄电池电化学反应过程，即对在液体及固体介质中电荷转移产生影响。通过调制低能磁场对活性物质中电荷交换加速或迟滞都是可行。
当电池电压处于某一特定值内，使磁场源内相反极性面对面，恒定频率条件下能使电荷传输速率加快活性物质转化效率更高。当使用大电流充电时电池单格电压高于一定值后极板表面会出现明显的浓差极化现象，这时需将磁场源的特定频率进行调大，电磁场调至相同极相对方向来迟滞溶液中的离子往极板表面汇聚速率，降低极化程度和极板表面电流密度，减少电流充电时对极板的冲击。同理在电池单格电压低于一定值后极板内部活性物质转化成硫酸铅，硫酸铅的导电性很差，极板内阻增大，这时需将磁场源的特定频率进行调大，电磁场调至相反极相对方向来加速电子传输速率，使其转换效率提升，同时能使生成的硫酸铅颗粒尺寸均匀，易于还原。
充电阶段：在充电至2.45v或者更低时磁场源调制特定频率和功率值，电磁场调至相反极相对方向。当电池电压值≥2.45v/单格，磁场源调制电磁场调至相同极相对方向放电阶段：当电池电压值小于等于1、95v/单格，电磁场调至相反极相对方向。
本发明对阀控式密封铅蓄电池灌酸后静止1～2h,同时在蓄电池旁放置调制磁场源和调制装置以便生成磁场影响来覆盖铅蓄电池化成区域，完成后通电对蓄电池组执行内化成工艺。本发明采用的铅蓄电池磁力化成方法利用了制造低能磁场来影响铅蓄电池化学反应过程强度和溶液、金属介质中电荷转移以及传输速率产生影响。化成电池放电初期在磁场系统电流亦受到外部物理磁场影响，调整其频率以及其功率来降低其极化程度，在化成放电后期调制磁场强度来改变电子传输速率和强度硫酸铅大颗粒的形成起到很好的延缓作用还能通过调制不同强度的电磁场通常被用来产生低频率及高频率波来增加硫酸溶液液流动性，这能解决电池化成过程中酸液分层现象。本发明提供的铅蓄电池磁力化成方法能有效的提高化成过程中活性物质电子接受速率和有效利用率，缩短化成所需要的时间，同时能使生成的硫酸铅颗粒尺寸均匀，易于还原，提高化成效率和降低充电完成后极板中硫酸铅的含量，这对提高电池的循环寿命有很好的促进作用。
作为优选，电磁场A的参数设置为：频率12～18kHz，功率为150～180毫瓦，电磁场调至相反极性相对设置。
作为优选，电磁场B的参数设置为：频率25～28kHz，功率为220～250毫瓦，电磁场调至相同极性相对设置。
作为优选，电磁场C的参数设置为：频率25～28kHz，功率为220～250毫瓦，电磁场调至相反极性相对设置。
作为优选，电磁场D的参数设置为：频率35～38kHz，功率为280～320毫瓦，电磁场调至相同极性相对设置。
作为优选，电磁场E的参数设置为：频率25～28kHz，功率为220～250毫瓦，电磁场调至相反极性相对设置。
作为优选，电磁场F的参数设置为：频率35～38kHz，功率为280～320毫瓦，电磁场调至相同极性相对设置。
作为优选，步骤(1)中，铅蓄电池单格的硫酸溶液添加量为11～13ml/Ah，硫酸溶液的密度为1.28-1.32g/cm3。
作为优选，整个过程中，当电池表面温度超过45℃时将电池放入水浴槽中进行降温，控制电池表面温度最高不得超过52℃。
步骤(2)～步骤(5)电池进行静置处理时，对电池进行变频的电磁场处理，静置阶段对磁场源施加不同功率交替产生低频、高频波来影响酸液流动，同时对电磁源电极进行正反极调频，频率0.1～5Hz。高低频变化的曲线为：K＝Nsinπt+20，t：时间，K：频率，N范围为5～15的整数。施加不同功率交替产生低频、高频波来影响酸液流动。在静置过程中主要是让极板表面聚集的离子能均匀的分散在溶液中，避免极化造成的能量浪费，在此过程中对磁场源施加不同功率交替产生低频、高频波来影响酸液流动，同时交替其磁场源相对极极性，是使溶液中的离子能更大程度的无序迁移和酸液流动性，避免在化成过程不同部位酸液浓度不均一，酸液分层现象。
本发明的有益效果是：
1、能有效的提高化成过程中活性物质电子接受速率和有效利用率，缩短化成所需要的时间。
2、使生成的硫酸铅颗粒尺寸均匀，易于还原，提高化成效率和降低充电完成后极板中硫酸铅的含量，解决了电池初始容量低、早期容量衰减等问题，提高电池的循环寿命。
3、通过调制不同强度的电磁场被用来产生低频率及高频率波来增加硫酸溶液液流动性，解决了酸液分层现象。
附图说明
图1是本发明化成方法生成的硫酸铅颗粒的电镜图。
图2是常规化成方法生成的硫酸铅颗粒的电镜图。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
总实施方案：
一种动力型铅蓄电池磁力内化成方法，包括以下步骤：
(1)灌酸：通过酸壶向铅蓄电池灌入硫酸溶液，然后静置1～2小时，铅蓄电池单格的硫酸溶液添加量为11～13ml/Ah，硫酸溶液的密度为1.28-1.32g/cm3。
(2)对步骤(1)处理后的电池先采用0.05-0.1C的电流充电2～3h，然后在0.1-0.2C的电流充电3～5h，在此过程中对化成电池施加电磁场A：频率12～18kHz，功率为150～180毫瓦，电磁场调至相反极性相对设置。
(3)在0.4-0.5C的电流下继续充电至电池电压15.6～15.8V/只，静置0.2小时，然后在0.2-0.3C的电流下继续充电至电池电压15.8～16V/只，静置0.2小时，最后在0.12～0.18C充电4～5小时；本步骤当充电过程电池电压≥2.45V/单格时，对电池施加电磁场B：频率25～28kHz，功率为220～250毫瓦，电磁场调至相同极性相对设置。
(4)对步骤(3)处理后的电池在0.25～0.3C的电流下放电至电池电压为10.2～10.5v/每只，本步骤当放电过程电池电压≤1.95V/单格时，对电池施加电磁场C：频率25～28kHz，功率为220～250毫瓦，电磁场调至相反极性相对设置。
然后在0.3-0.4C的电流下继续充电至电池电压15.8～16.2V/只，静置0.2小时，然后在0.15～0.18C充电3～4小时，本步骤当充电过程电池电压≥2.5V/单格时，对电池施加电磁场D：频率35～38kHz，功率为280～320毫瓦，电磁场调至相同极性相对设置。
(5)对步骤(4)处理后的电池在0.4～0.5C的电流下放电至电池电压为9.9～10.2v/每只，本步骤当放电过程电池电压≤1.85V/单格时，对电池施加电磁场E：频率25～28kHz，功率为220～250毫瓦，电磁场调至相反极性相对设置。
然后在0.25-0.35C的电流下继续充电至电池电压16.2～16.5V/只，静置0.2小时，然后在0.15～0.18C充电2～3小时，结束化成过程；本步骤当充电过程电池电压≥2.5V/单格时，对电池施加电磁场F：频率35～38kHz，功率为280～320毫瓦，电磁场调至相同极性相对设置。
整个过程中，当电池表面温度超过45℃时将电池放入水浴槽中进行降温，控制电池表面温度最高不得超过52℃。步骤(2)～步骤(5)电池进行静置处理时，对电池进行变频的电磁场处理，静置阶段对磁场源施加不同功率交替产生低频、高频波来影响酸液流动，同时对电磁源电极进行正反极调频，频率0.1～5Hz。高低频变化的曲线为：K＝Nsinπt+20，t：时间，K：频率，N范围为5～15的整数。
实施例1以6-DZM-12Ah电池为例
一种动力型铅酸蓄电池磁力内化成方法，包含以下步骤：
(1)灌酸、放置磁场源通过酸壶向铅蓄电池灌入硫酸溶液，按照硫酸：正极氧化铅液固比为1ml:1.2g的比例定量加入硫酸(密度为1.28g/cm3)，单格硫酸溶液量142ml，静置1小时，在此过程中将磁场源和调制装置放置在化成电池旁，使其化成电池处于其磁场覆盖范围内。
(2)先采用1.2A(1C＝12A)的电流充电3h，然后在1.8A的电流充电5h，在此过程中通过调制装置对磁场源调制至特定频率12kHz和功率值150毫瓦，电磁场调至相反极性相对设置；产生电磁场区域影响电池中电荷交换过程；
(3)在5.5A的电流下继续充电至电池电压15.6V/只，静置0.2小时，然后在2A充电4小时，当化成电池电压≥2.45V/单格时，将磁场源的特定频率进行调大频率为25kHz，功率为220毫瓦，电磁场调至相同极相对方向。
(4)电流3A放电至电池电压为9.5v/每只，当放电过程电池电压小于等于1.95V/单格时，将磁场源的特定频率进行调大频率至26kHz，功率为240毫瓦，电磁场调至相反极相对方向。
在4.8A的电流下继续充电至电池电压16.2V/只，静置0.2小时，然后在2A充电4小时，当化成电池电压≥2.5V/单格时，将磁场源的特定频率进行调大频率是35kHz，功率为300毫瓦，电磁场调至相同极相对方向极性。
(5)电流5A放电至电池电压为10.2v/每只，当放电过程电池电压小于等于1.85V/单格时，将磁场源的特定频率调至27kHz，功率为220毫瓦，电磁场调至相反极相对方向。
在4.2A的电流下继续充电至电池电压16.5V/只，静置0.2小时，然后在2A充电3小时，结束其化成过程。当化成电池电压≥2.5V/单格时，将磁场源的特定频率进行调大至频率为38kHz，功率为310毫瓦，电磁场调至相同极相对方向极性。
步骤(2)～步骤(5)电池进行静置处理时，对电池进行变频的电磁场处理，静置阶段对磁场源施加不同功率交替产生低频、高频波来影响酸液流动，同时对电磁源电极进行正反极调频，频率0.1～5Hz。高低频变化的曲线为：K＝Nsinπt+20，t：时间，K：频率，N范围为5～15的整数。
实施例2以6-DZM-20Ah电池为例
一种动力型铅酸蓄电池磁力内化成方法，包含以下步骤：
(1)灌酸：放置磁场源通过酸壶向铅蓄电池灌入硫酸溶液，按照硫酸：正极氧化铅液固比为1ml:1.3g的比例定量加入硫酸(密度为1.30g/cm3)，单格硫酸溶液量235ml，静置2小时，在此过程中将磁场源和调制装置放置在化成电池旁，使其化成电池处于其磁场覆盖范围内。
(2)先采用2A的电流充电4h，然后在3A的电流充电4h，在此过程中通过调制装置对磁场源调制至特定频率15kHz和功率值170毫瓦，电磁场调至相反极性相对设置；产生电磁场区域影响电池中电荷交换过程。
(3)在8A的电流下继续充电至电池电压15.6V/只，静置0.2小时，然后在3A充电5小时，当化成电池电压≥2.45V/单格时，将磁场源的特定频率进行调大频率为26kHz，功率为230毫瓦，电磁场调至相同极相对方向。
(4)电流5A放电至电池电压为9.8v/每只，当放电过程电池电压小于等于1.95V/单格时，将磁场源的特定频率进行调大频率是27kHz，功率为260毫瓦，电磁场调至相反极相对方向。
在6.5A的电流下继续充电至电池电压16.2V/只，静置0.2小时，然后在2.8A充电4小时，当化成电池电压≥2.5V/单格时，将磁场源的特定频率进行调大频率至35kHz，功率为310毫瓦，电磁场调至相同极相对方向极性。
(5)电流8A放电至电池电压为10.5v/每只，当放电过程电池电压小于等于1.85V/单格时，将磁场源的特定频率进行调大至频率为28kHz，功率为245毫瓦，电磁场调至相反极相对方向。
在5.8A的电流下继续充电至电池电压16.5V/只，静置0.2小时，然后在2.5A充电2小时，结束其化成过程。当化成电池电压≥2.5V/单格时，将磁场源的特定频率进行调大频率是36kHz，功率为300毫瓦，电磁场调至相同极相对方向极性。
步骤(2)～步骤(5)电池进行静置处理时，对电池进行变频的电磁场处理，静置阶段对磁场源施加不同功率交替产生低频、高频波来影响酸液流动，同时对电磁源电极进行正反极调频，频率0.1～5Hz。高低频变化的曲线为：K＝Nsinπt+20，t：时间，K：频率，N范围为5～15的整数。
本发明能缩短化成所需要的时间，常规三充两放的化成时间控制在90～100小时，本发明缩短时间比例为常规化成时间的20～30％，同时能使生成的硫酸铅颗粒相对于常规的化成方法(图2)的尺寸均匀(图1)，易于还原，提高化成效率以及降低充电完成后极板中硫酸铅的含量(见下表)，这对提高电池的循环寿命有很好的促进作用
。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (3)

1.一种动力型铅蓄电池磁力内化成方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)灌酸：通过酸壶向铅蓄电池灌入硫酸溶液，然后静置1～2小时；
(2)对步骤(1)处理后的电池先采用0.05-0.1C的电流充电2～3h，然后在0.1-0.2C的电流充电3～5h，在此过程中对化成电池施加电磁场A；
(3)在0.4-0.5C的电流下继续充电至电池电压15.6～15.8V/只，静置0.2小时，然后在0.2-0.3C的电流下继续充电至电池电压15.8～16V/只，静置0.2小时，最后在0.12～0.18C充电4～5小时；本步骤当充电过程电池电压≥2.45V/单格时，对电池施加电磁场B；
(4)对步骤(3)处理后的电池在0.25～0.3C的电流下放电至电池电压为10.2～10.5v/每只，本步骤当放电过程电池电压≤1.95V/单格时，对电池施加电磁场C；然后在0.3-0.4C的电流下继续充电至电池电压15.8～16.2V/只，静置0.2小时，然后在0.15～0.18C充电3～4小时，本步骤当充电过程电池电压≥2.5V/单格时，对电池施加电磁场D；
(5)对步骤(4)处理后的电池在0.4～0.5C的电流下放电至电池电压为9.9～10.2v/每只，本步骤当放电过程电池电压≤1.85V/单格时，对电池施加电磁场E；然后在0.25-0.35C的电流下继续充电至电池电压16.2～16.5V/只，静置0.2小时，然后在0.15～0.18C充电2～3小时，结束化成过程；本步骤当充电过程电池电压≥2.5V/单格时，对电池施加电磁场F；
其中，电磁场A的参数设置为：频率12～18kHz，功率为150～180毫瓦，电磁场调至相反极性相对设置；
电磁场B的参数设置为：频率25～28kHz，功率为220～250毫瓦，电磁场调至相同极性相对设置；
电磁场C的参数设置为：频率25～28kHz，功率为220～250毫瓦，电磁场调至相反极性相对设置；
电磁场D的参数设置为：频率35～38kHz，功率为280～320毫瓦，电磁场调至相同极性相对设置；
电磁场E的参数设置为：频率25～28kHz，功率为220～250毫瓦，电磁场调至相反极性相对设置；
电磁场F的参数设置为：频率35～38kHz，功率为280～320毫瓦，电磁场调至相同极性相对设置。
2.根据权利要求1所述的一种动力型铅蓄电池磁力内化成方法，其特征在于，步骤(1)中，铅蓄电池单格的硫酸溶液添加量为11～13ml/Ah，硫酸溶液的密度为1.28-1.32g/cm3。
3.根据权利要求1所述的一种动力型铅蓄电池磁力内化成方法，其特征在于，整个过程中，当电池表面温度超过45℃时将电池放入水浴槽中进行降温，控制电池表面温度最高不得超过52℃。
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