CN107634271B - 铅酸蓄电池的化成工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铅酸蓄电池的化成工艺，该化成方法为3充2放模式，包括：多阶段恒流化成、脉冲化成、恒压充电和恒流放电，先进行多阶段恒流化成，再进行间隙脉冲充电和正负脉冲化成，接着利用恒压小电流进行充电，最好采用恒流电流进行放电处理。本发明具有如下有益效果：提高了电池化成效率与化成质量，降低了化成使用的电量，降低生产成本，缩短化成时间，加快了工厂的生产过程，提高了化成一致性；使用大电流间断脉冲进行充电，增加了电池极板的活性。
Description
技术领域
本发明涉及电池化成技术领域，尤其是涉及一种可以提高电池化成效率与化成质量，缩短化成时间，提高电池化成时的能源利用率的铅酸蓄电池的化成工艺。
背景技术
蓄电池的制造过程是一个多工段的制造过程，从铸板到包装出成品需要20天左右的时间，其中内化成充、放电时间约在98小时，约为4天，占整个生产过程的1/5的时间；其中，其它工序的制造过程已经无法或很难再缩短时间，为此，要缩短蓄电池的制造时间，只能在内化成充、放电时间进行压缩，而压缩内化成充、放电的时间。首先要解决电解液渗透困难、极板化成不均匀、PbO2含量不一致的技术问题。
现有技术中的蓄电池内化成充电工艺，虽然在一定程度上缩短了蓄电池内化成充、放电的时间，但存在工艺复杂、操作不便的技术问题。目前，化成技术多采用实验和经验的方式。其中，慢脉冲化成技术减少了电池的浓差极化和电阻极化，提高了化成效率，将化成时间缩短至76h；正脉冲化成的方式使化成时间缩短到66h，同时也减少了化成电量；脉冲内化成方法采用固定的正负脉冲方式对电池进行了化成，使得化成时间减少到约60h，其初步证明了正负脉冲方式的可行性，但没有公开正负脉冲幅度与宽度、间歇时间的长短；多阶段恒流化成依据温度和析气的变化对电流进行调整，先以较低电流恒流化成，然后逐渐增高，到达一定程度后再逐渐降低；恒流充-放化成在化成过程中加入几次放电。上述方法虽然缩短了蓄电池内化成充、放电的时间，但在操作过程中都存在的不足。
发明内容
本发明为了克服现有技术中蓄电池内化成的化成时间长，化成效率高，化成质量低的不足，提出了一种可以提高电池化成效率与化成质量，缩短化成时间，提高电池化成时的能源利用率的铅酸蓄电池的化成工艺。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种铅酸蓄电池的化成工艺，该化成方法为3充2放模式，具体步骤如下：
（1-1）铅酸蓄电池加酸后，连接正负接线，将其放置在恒温水浴中静置5到20分钟；
（1-2）第1充电阶段：
（1-2-1）多阶段恒流化成，使用小电流对电池进行充电；
（1-2-2）脉冲化成；
（1-2-3）恒压充电，采用恒压小电流对铅酸蓄电池进行充电；
（1-3）第1放电阶段：采用恒流电流进行初次放电；
（1-4）第2充电阶段：
（1-4-1）脉冲化成；
（1-4-2）恒压充电，采用恒压小电流对铅酸蓄电池进行充电；
（1-5）第2放电阶段：采用恒流电流进行二次放电；
（1-6）第3充电阶段：
（1-6-1）脉冲化成；
（1-6-2）恒压充电，采用恒压小电流对铅酸蓄电池进行充电。
本发明中所述的铅酸蓄电池的化成工艺，包括：多阶段恒流化成、脉冲化成、恒压充电和恒流放电，先进行多阶段恒流化成，再进行间隙脉冲充电和正负脉冲化成，接着利用恒压小电流进行充电，最好采用恒流电流进行放电处理，这样可以提高电池化成效率与化成质量，降低了化成使用的电量，缩短化成时间。
作为优选，各个充电阶段的脉冲化成包括间隙脉冲充电和正负脉冲化成；具体包括如下步骤：
（2-1）间隙脉冲充电，使用正脉冲电流对铅酸蓄电池进行充电；
（2-2）正负脉冲化成，采用正脉冲化成、间歇、负脉冲化成、间歇循环的方式对铅酸蓄电池进行充放电。
作为优选，使用正脉冲电流对铅酸蓄电池进行充电时，脉冲正电流大小为0.25-0.60C，脉冲宽度为1000-4500ms，脉冲充电时间为1-8h，间隙时间100ms，并且后一个充电阶段的脉冲正电流大于前一个充电阶段的脉冲正电流。
作为优选，使用正负脉冲化成时，正脉冲电流大小为0.3-0.50C，负脉冲电流大小为0.45-0.6C，正脉冲宽度为1000-1800ms，负脉冲宽度为50-100ms，间隙50-150ms，时间为2-10h，并且后一个充电阶段的脉冲正电流大于前一个充电阶段的脉冲正电流，各个充电阶段的负脉冲电流大小相等。
作为优选，多阶段恒流化成至少包括2个阶段，各个阶段的化成电流均不相同，并且后一个阶段的化成电流大于前一个阶段的化成电流。
作为优选，步骤（1-4）中，恒压充电的恒压值为铅酸蓄电池的标称电压的1.3-1.5倍，电流值为0.1-0.2C，充电时间为0.5-2h；
步骤（1-7）中，恒压充电的恒压值为铅酸蓄电池的标称电压的1.4-1.7倍，电流值为0.1-0.2C，充电时间为0.5-2h；
步骤（1-10）中，恒压充电的恒压值为铅酸蓄电池的标称电压的1.25-1.50倍，电流值为0.05-0.1C，充电时间为0.5-3h。
作为优选，步骤（1-5）和（1-8）进行恒流放电时，恒流放电电流值为0.2-0.5C，截止电压为铅酸蓄电池的标称电压的0.8-0.95倍。
因此，本发明具有如下有益效果：（1）先进行多阶段恒流化成，再进行间隙脉冲充电和正负脉冲化成，接着利用恒压小电流进行充电，最好采用恒流电流进行放电处理，提高了电池化成效率与化成质量，降低了化成使用的电量，降低生产成本，缩短化成时间，加快了工厂的生产过程，提高了化成一致性；（2）使用大电流间断脉冲进行充电，增加了电池极板的活性。
附图说明
图1是本发明的实施例的一种流程图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步描述：
如图1所示的实施例是一种铅酸蓄电池的化成工艺，该化成方法为3充2放模式，具体步骤如下：
（1-1）铅酸蓄电池加酸后，连接正负接线，将其放置在恒温水浴中静置10分钟；
（1-2）第1充电阶段包括多阶段恒流化成、脉冲化成和恒压充电，具体步骤如下：
（1-2-1）多阶段恒流化成：
使用恒流电流充电，电流大小为0.05C，时间为5min；
使用恒流电流充电，电流大小为0.07C，时间为10min；
使用恒流电流充电，电流大小为0.15C，时间为15min；
使用恒流电流充电，电流大小为0.2C，时间为30min；
（1-2-2）脉冲化成：
间隙脉冲充电，使用正极脉冲电流对电池进行充电，脉冲正电流大小为0.3C，脉冲宽度为4000ms，脉冲充电时间为1h；
间隙脉冲充电，使用正极脉冲电流对电池进行充电，脉冲正电流大小为0.4C，脉冲宽度为3000ms，脉冲充电时间为1.5h；
间隙脉冲充电，使用正极脉冲电流对电池进行充电，脉冲正电流大小为0.45C，脉冲宽度为2000ms，脉冲充电时间为7h；
间隙脉冲充电，使用正极脉冲电流对电池进行充电，脉冲正电流大小为0.4C，脉冲宽度为1500ms，脉冲充电时间为2.5h，间隙时间100ms；
正负脉冲化成，采用正脉冲化成、间歇、负脉冲化成、间歇循环的方式对铅酸蓄电池进行充放电，正脉冲电流大小为0.35C，负脉冲电流大小为0.5C，正脉冲宽度为1300ms，负脉冲宽度为60ms，间隙100ms，脉冲充电时间为2.5h；
正负脉冲化成，采用正脉冲化成、间歇、负脉冲化成、间歇循环的方式对铅酸蓄电池进行充放电，正脉冲电流大小为0.38C，负脉冲电流大小为0.5C，正脉冲宽度为1200ms，负脉冲宽度为80ms，间隙100ms，脉冲充电时间为2.5h；
正负脉冲化成，采用正脉冲化成、间歇、负脉冲化成、间歇循环的方式对铅酸蓄电池进行充放电，正脉冲电流大小为0.35C，负脉冲电流大小为0.5C，正脉冲宽度为1100ms，负脉冲宽度为100ms，间隙100ms，脉冲充电时间为3h；
（1-2-3）恒压充电：充电使用的恒压值为336V，电流值为0.125C，充电时间为1h；
（1-3）第1放电阶段，使用恒流电流放电至截止电压，具体步骤如下：
使用恒流电流放电，恒流放电电流值为0.4C，放电的截止电压为230V；
使用恒流电流放电，恒流放电电流值为0.2C，放电的截止电压为224V；
（1-4）第2充电阶段包括脉冲化成和恒压充电，具体步骤如下：
（1-4-1）脉冲化成：
间隙脉冲充电，使用正极脉冲电流对电池进行充电，脉冲正电流大小为0.5C，脉冲宽度为2000ms，脉冲充电时间为2h；
间隙脉冲充电，使用正极脉冲电流对电池进行充电，脉冲正电流大小为0.4C，脉冲宽度为1400ms，脉冲充电时间为2h，脉冲间隔100ms；
正负脉冲充电，正脉冲电流大小为0.35C，负脉冲电流大小为0.5C，正脉冲宽度为1200ms，负脉冲宽度为80ms，间隙100ms，脉冲充电时间为2h；
正负脉冲充电，正脉冲电流大小为0.4C，负脉冲电流大小为0.5C，正脉冲宽度为1100ms，负脉冲宽度为100ms，间隙100ms，脉冲充电时间为2.5h；
正负脉冲充电，正脉冲电流大小为0.36C，负脉冲电流大小为0.5C，正脉冲宽度为1000ms，负脉冲宽度为120ms，间隙100ms，脉冲充电时间为2.5h；
（1-4-2）恒压充电：充电使用的恒压值为342V，电流值为0.1C，充电时间为1h；
（1-5）第2放电阶段，使用恒流电流放电至截止电压，具体步骤如下：
使用恒流电流放电，恒流放电电流值为0.5C，放电的截止电压为电池标称电压的220V；
使用恒流电流放电，恒流放电电流值为0C，放电的截止电压为电池标称电压的205V；
（1-6）第3充电阶段包括脉冲化成和恒压充电，具体步骤如下：
（1-6-1）脉冲化成：
间隙脉冲充电，使用正极脉冲电流对电池进行充电，脉冲正电流大小为0.5C，脉冲宽度为1800ms，脉冲充电时间为2h；
间隙脉冲充电，使用正极脉冲电流对电池进行充电，脉冲正电流大小为0.45C，脉冲宽度为1300ms，脉冲充电时间为,1h，间隙时间100ms；
正负脉冲充电，正脉冲电流大小为0.4C，负脉冲电流大小为0.5C，正脉冲宽度为1100ms，负脉冲宽度为100ms，间隙100ms，脉冲充电时间为1h；
正负脉冲充电，正脉冲电流大小为0.4C，负脉冲电流大小为0.5C，正脉冲宽度为1000ms，负脉冲宽度为150ms，间隙100ms，脉冲充电时间为1.5h；
（1-6-2）恒压充电，充电使用的恒压值为342V，电流值为0.11C，充电时间为1h；
恒压充电，充电使用的恒压值为310V，电流值为0.05C，充电时间为1h。
表1：本发明方法的化成数据
| 阶段 | 工作方式 | 充电电压V | 正电流（C） | 负电流（C） | 正脉宽(ms) | 负脉宽(ms) | 间歇(ms) | 转换电压V | 转换时间h |
| 1 | 静置 | 00:10 | |||||||
| 2 | 恒流充电 | 0.05 | 0 | 0.00 | 00:05 | ||||
| 3 | 恒流充电 | 0.07 | 0 | 0.00 | 00:10 | ||||
| 4 | 恒流充电 | 0.15 | 0 | 0.00 | 00:15 | ||||
| 5 | 恒流充电 | 0.2 | 0 | 0.00 | 00:30 | ||||
| 6 | 间隙脉冲 | 0.3 | 0 | 4000 | 0 | 0 | 0.00 | 01:00 | |
| 7 | 间隙脉冲 | 0.4 | 0 | 3000 | 0 | 0 | 0.00 | 01:30 | |
| 8 | 间隙脉冲 | 0.45 | 0 | 2000 | 0 | 0 | 0.00 | 07:00 | |
| 9 | 间隙脉冲 | 0.4 | 0 | 1500 | 0 | 100 | 0.00 | 02:30 | |
| 10 | 正负脉冲 | 0.35 | 0.5 | 1300 | 60 | 100 | 0.00 | 02:30 | |
| 11 | 正负脉冲 | 0.38 | 0.5 | 1200 | 80 | 100 | 0.00 | 02:30 | |
| 12 | 正负脉冲 | 0.35 | 0.5 | 1100 | 100 | 100 | 0.00 | 03:00 | |
| 13 | 恒压充电 | 336.0 | 0.125 | 0 | 0.00 | 01:00 | |||
| 14 | 放电 | 0.4 | 230.0 | 02:00 | |||||
| 15 | 放电 | 0.2 | 224.0 | 00:00 | |||||
| 16 | 间隙脉冲 | 0.5 | 0 | 2000 | 0 | 0 | 0.00 | 02:00 | |
| 17 | 间隙脉冲 | 0.4 | 0 | 1400 | 0 | 100 | 0.00 | 02:00 | |
| 18 | 正负脉冲 | 0.35 | 0.5 | 1200 | 80 | 100 | 0.00 | 02:00 | |
| 19 | 正负脉冲 | 0.4 | 0.5 | 1100 | 100 | 100 | 0.00 | 02:30 | |
| 20 | 正负脉冲 | 0.36 | 0.5 | 1000 | 120 | 100 | 0.00 | 02:30 | |
| 21 | 恒压充电 | 342.0 | 0.1 | 0.5 | 0.00 | 01:00 | |||
| 22 | 放电 | 0.5 | 220.0 | 01:50 | |||||
| 23 | 放电 | 0 | 205.0 | 00:00 | |||||
| 24 | 间隙脉冲 | 0.5 | 0 | 1800 | 0 | 0 | 0.00 | 02:00 | |
| 25 | 间隙脉冲 | 0.45 | 0 | 1300 | 0 | 100 | 0.00 | 01:00 | |
| 26 | 正负脉冲 | 0.4 | 0.5 | 1100 | 100 | 100 | 0.00 | 01:00 | |
| 27 | 正负脉冲 | 0.4 | 0.5 | 1000 | 150 | 100 | 0.00 | 01:30 | |
| 28 | 恒压充电 | 342.0 | 0.11 | 0.00 | 01:00 | ||||
| 29 | 恒压充电 | 310.0 | 0.05 | 0.00 | 01:00 | ||||
| 30 | 结束 |
表2：本发明方法的化成数据
| 阶段 | 电流 | 时间 |
| 1 | 0.5±0.01A | 1h |
| 2 | 2±0.01A | 1h |
| 3 | 3±0.01A | 2h |
| 4 | 3.5±0.01A | 3.5h |
| 5 | 5±0.01A | 14h |
| 6 | 1±0.01A | 0.5h |
| 7 | 3.5±0.01A | 5.5h |
| 8 | 3±0.01A | 4h |
| 9 | 2.5±0.01A | 0.5h |
| 10 | -5±0.01A | 放电至电压11.5V/只 |
| 11 | -3±0.01A | 放电至电压11.5V/只 |
| 12 | 5±0.01A | 8h |
| 13 | 3.5±0.01A | 8h |
| 14 | 3±0.01A | 2h |
| 15 | 2±0.01A | 1h |
| 16 | 1.5±0.01A | 1h |
| 17 | 0A | 1h |
| 18 | -10±0.01A | 放电至电压10.7V/只。 |
| 19 | 4±0.01A | 8h |
| 20 | 3±0.01A | 3h |
| 21 | 2±0.01A | 2h |
上表1是本发明的方法对每路串联20只20AH的电池进行电池内化成的具体数据，上表2是其他方法对每路串联20只20AH的电池进行电池内化成的具体数据。
由上述两个表格可以看出，其他工艺的的化成时间为74h以上，充电电量为250AH左右；而在相同型号下，本发明的充电时间为48h，充电电量为138AH，明显降低生产成本，增加了生产效率。
应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (5)
1.一种铅酸蓄电池的化成工艺，其特征在于，该化成方法为3充2放模式，具体步骤如下：
(1-1)铅酸蓄电池加酸后，连接正负接线，将其放置在恒温水浴中静置5到20分钟；
(1-2)第1充电阶段：
(1-2-1)多阶段恒流化成，使用小电流对电池进行充电；
(1-2-2)间隙脉冲充电，使用正脉冲电流对铅酸蓄电池进行充电；
(1-2-3)正负脉冲化成，采用正脉冲化成、间歇、负脉冲化成、间歇循环的方式对铅酸蓄电池进行充放电；
(1-2-4)恒压充电，采用恒压小电流对铅酸蓄电池进行充电；
(1-3)第1放电阶段：采用恒流电流进行初次放电；
(1-4)第2充电阶段：
(1-4-1)间隙脉冲充电，使用正脉冲电流对铅酸蓄电池进行充电；
(1-4-2)正负脉冲化成，采用正脉冲化成、间歇、负脉冲化成、间歇循环的方式对铅酸蓄电池进行充放电；
(1-4-3)恒压充电，采用恒压小电流对铅酸蓄电池进行充电；
(1-5)第2放电阶段：采用恒流电流进行二次放电；
(1-6)第3充电阶段：
(1-6-1)间隙脉冲充电，使用正脉冲电流对铅酸蓄电池进行充电；
(1-6-2)正负脉冲化成，采用正脉冲化成、间歇、负脉冲化成、间歇循环的方式对铅酸蓄电池进行充放电；
(1-6-3)恒压充电，采用恒压小电流对铅酸蓄电池进行充电；
其中，使用正脉冲电流对铅酸蓄电池进行充电时，脉冲正电流大小为0.25-0.60C，脉冲宽度为1000-4500ms，脉冲充电时间为1-8h，间隙时间100ms，并且后一个充电阶段的脉冲正电流大于前一个充电阶段的脉冲正电流。
2.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池的化成工艺，其特征在于，使用正负脉冲化成时，正脉冲电流大小为0.3-0.50C，负脉冲电流大小为0.45-0.6C，正脉冲宽度为1000-1800ms，负脉冲宽度为50-100ms，间隙50-150ms，时间为2-10h，并且后一个充电阶段的脉冲正电流大于前一个充电阶段的脉冲正电流，各个充电阶段的负脉冲电流大小相等。
3.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池的化成工艺，其特征在于，所述多阶段恒流化成至少包括2个阶段，各个阶段的化成电流均不相同，并且后一个阶段的化成电流大于前一个阶段的化成电流。
4.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池的化成工艺，其特征在于，
步骤(1-2-4)中，恒压充电的恒压值为铅酸蓄电池的标称电压的1.3-1.5倍，电流值为0.1-0.2C，充电时间为0.5-2h；
步骤(1-4-3)中，恒压充电的恒压值为铅酸蓄电池的标称电压的1.4-1.7倍，电流值为0.1-0.2C，充电时间为0.5-2h；
步骤(1-6-3)中，恒压充电的恒压值为铅酸蓄电池的标称电压的1.25-1.50倍，电流值为0.05-0.1C，充电时间为0.5-3h。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的铅酸蓄电池的化成工艺，其特征在于，步骤(1-3)和(1-5)进行恒流放电时，恒流放电电流值为0.2-0.5C，截止电压为铅酸蓄电池的标称电压的0.8-0.95倍。
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