CN107742749A - 一种阀控密封铅酸蓄电池的加酸方法 - Google Patents

一种阀控密封铅酸蓄电池的加酸方法 Download PDF

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Abstract

本发明具体涉及一种阀控密封铅酸蓄电池的加酸方法，涉及确定阀控密封铅酸蓄电池化成的充放电程序，计算阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中总的充电量G计算蓄电池中的正极、负极和隔板质量；计算蓄电池化成前所加电解液硫酸的质量浓度C2和体积V2；将质量浓度为C2，体积为V2的硫酸加入到阀控密封铅酸蓄电池中。本发明能够精确加酸，提高阀控密封铅酸蓄电池的充电接受能力；对化成过程中液量精准控制，在化成前已形成氧循环通道，化成后无需吸出游离电解液。

Description

一种阀控密封铅酸蓄电池的加酸方法
技术领域
本发明属于铅酸蓄电池技术领域，特别涉及一种阀控密封铅酸蓄 电池的加酸方法。
背景技术
阀控密封蓄电池主要应用储能、不间断电源(UPS)、后备式电源、 动力电源灯系统。在阀控密封蓄电池电池化成过程，蓄电池的加酸量 以及化成工艺的好坏直接关系使用系统的整体性能。
目前，传统的阀控密封式铅酸蓄电池化成采用一次加酸化成的工 艺，在化成结束后，吸出或抽出其中游离的硫酸电解液。此种在加酸 过量的情况下进行化成时，隔板吸酸饱和度在100％，氧循环的通道 还没有形成，导致在使用初期氧复合效率下降，蓄电池的充电接受能 力较低，容量衰减增大，更有甚者导致使用系统的失效。
发明内容
本发明的目的是提供一种阀控密封铅酸蓄电池的加酸方法，能够 精确加酸，提高阀控密封铅酸蓄电池的充电接受能力。
本发明采用的技术方案是，一种阀控密封铅酸蓄电池的加酸方法， 主要按照下述步骤进行：
步骤1，确定阀控密封铅酸蓄电池化成的充放电程序，计算阀控 密封铅酸蓄电池在化成过程中总的充电量G；
确定阀控密封铅酸蓄电池正极铅膏的总质量M正、阀控密封铅酸 蓄电池负极铅膏的总质量M负和阀控密封铅酸蓄电池单体隔板质量 M隔；
步骤2，根据步骤1计算出的化成过程中的充电量G、阀控密封 铅酸蓄电池正极铅膏的总质量M正、阀控密封铅酸蓄电池负极铅膏的 总质量M负和阀控密封铅酸蓄电池单体隔板质量M隔计算阀控密封 铅酸蓄电池化成前所加电解液硫酸的质量浓度C2和体积V2；
步骤3，步骤2完成后，将质量浓度为C2，体积为V2的硫酸加 入到阀控密封铅酸蓄电池中，安装安全阀、进行化成。
本发明的特点还在于：
步骤1中阀控密封铅酸蓄电池的化成的充放电程序为：
第一阶段：以0.06C～0.10C恒流充电2h；
第二阶段：以0.14C～0.18C恒流充电11h；
第三阶段：暂停10min；
第四阶段：以0.06C～0.10C恒流充电5h；
第五阶段：静置30min；
第六阶段：以0.25C～0.28C恒流放电至单体蓄电池的端电压为 1.7V；
第七阶段：静置10min；
第八阶段：以0.14C～0.18C恒流充电至单体蓄电池电压为2.7V；
第九阶段：以0.06C～0.10C恒流充电15h；
第十阶段：静置30min；
第十一阶段：以0.25C～0.28C恒流放电至单体蓄电池的端电压为 1.7V；
第十二阶段：静置30min；
第十三阶段：以0.14C～0.18C恒流充电至单体蓄电池电压为2.8V；
第十四阶段：以0.06C～0.10C恒流充电20h；
其中，C为蓄电池的额定容量。
步骤2中计算阀控密封铅酸蓄电池化成前所加硫酸的质量浓度 C2和体积V2具体按照下述步骤进行：
步骤2.1，计算阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中失去水的质量 M1和阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中生成硫酸的质量M2；
计算阀控密封铅酸蓄电池化成后电解液硫酸的体积V1：
V1＝M正×0.144+M负×0.155+M隔×(6.76-5.1×η) (1)；
其中，η为隔板压缩率(％)；
步骤2.2，步骤2.1完成后，设定阀控密封铅酸蓄电池化成后电 解液的密度ρ1，并查出密度为ρ1的硫酸的质量浓度为C1，计算化成 前阀控密封铅酸蓄电池所加电解液硫酸的质量浓度C2：
其中，M1为阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中失去水的质量， M2为阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中生成硫酸的质量；
步骤2.3，步骤2.2完成后，查出质量浓度为C2的硫酸的密度为ρ2， 计算化成前阀控密封铅酸蓄电池所加硫酸的体积V2：
步骤2.1中，计算阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中失去水的质 量M1的步骤具体为：
步骤2.1.1，设定阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中正极参与反 应的PbSO4的质量为P1；阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中正极反应 的PbO的质量为P2；阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中负极反应的 PbSO4的质量为P3；阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中负极反应的PbO 的质量为P4；
步骤2.1.2，步骤2.1.1完成后，计算阀控密封铅酸蓄电池在化成 过程中失去水的质量M1：
M1＝0.336KG+(0.119P1-K0.0594P1)+(0.161P2-K0.0806P2)-0.161P4 (4)；
其中，K为化成过程氧气的生成率。
步骤2.1.2中K值范围为80％～95％。
步骤2.1中，阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中生成硫酸的质量 M2主要按照下述步骤进行：
步骤2.1.3，计算阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中生成SO4 2-的 质量M5：
M5＝0.317P1+0.317P3 (5)；
步骤2.1.4，根据步骤2.1.3得到的M5计算控密封铅酸蓄电池在化 成过程中生成硫酸的质量M2：
M2＝0.323P1+0.323P3 (7)；
本发明的有益效果在于：
本发明的阀控密封铅酸蓄电池的加酸方法，能够精确加酸，提高 阀控密封铅酸蓄电池的充电接受能力；
本发明的阀控密封铅酸蓄电池的加酸方法，在化成结前已形成氧 循环通道，化成后无需吸出游离电解液。
具体实施方式
下面根据具体实施方式对本发明进行详细说明。
一种阀控密封铅酸蓄电池的加酸方法，主要按照下述步骤进行：
步骤1，确定阀控密封铅酸蓄电池化成的充放电程序为：
第一阶段：以0.06C～0.10C恒流充电2h；
第二阶段：以0.14C～0.18C恒流充电11h；
第三阶段：暂停10min；
第四阶段：以0.06C～0.10C恒流充电5h；
第五阶段：静置30min；
第六阶段：以0.25C～0.28C恒流放电至单体蓄电池的端电压为 1.7V；
第七阶段：静置10min；
第八阶段：以0.14C～0.18C恒流充电至单体蓄电池电压为2.7V；
第九阶段：以0.06C～0.10C恒流充电15h；
第十阶段：静置30min；
第十一阶段：以0.25C～0.28C恒流放电至单体蓄电池的端电压 为1.7V；
第十二阶段：静置30min；
第十三阶段：以0.14C～0.18C恒流充电至单体蓄电池电压为 2.8V；
第十四阶段：以0.06C～0.10C恒流充电20h；
根据阀控密封铅酸蓄电池化成的充放电程序计算得出阀控密封 铅酸蓄电池在化成过程中总的充电量G；
确定阀控密封铅酸蓄电池正极铅膏的总质量M正、阀控密封铅酸 蓄电池负极铅膏的总质量M负和阀控密封铅酸蓄电池单体隔板质量 M隔；
步骤2，根据步骤1计算出的化成过程中的充电量G、阀控密封 铅酸蓄电池正极铅膏的总质量M正、阀控密封铅酸蓄电池负极铅膏的 总质量M负和阀控密封铅酸蓄电池单体隔板质量M隔计算阀控密封铅 酸蓄电池化成前所加电解液硫酸的质量浓度C2和体积V2，具体按照下 述步骤进行：
步骤2.1，计算阀控密封铅酸蓄电池化成后电解液硫酸的体积V1：
V1＝M正×0.144+M负×0.155+M隔×(6.76-5.1×η) (1)；
其中，η为隔板压缩率(％)；
计算阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中失去水的质量M1和阀控 密封铅酸蓄电池在化成过程中生成硫酸的质量M2，主要按照下述步骤 进行：
步骤2.1.1，设定阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中正极参与反 应的PbSO4的质量为P1；阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中正极反应 的PbO的质量为P2；阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中负极反应的 PbSO4的质量为P3；阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中负极反应的PbO 的质量为P4；
步骤2.1.2，步骤2.1.1完成后，计算阀控密封铅酸蓄电池在化成 过程中失去水的质量M1，包括下述步骤：
步骤a，密封铅酸蓄电池化成过程在正极进行的电极反应如下：
PbSO4+2H2O→PbO2+SO4 2-+4H++2e- (8)，
PbO+H2O→PbO2+2H++2e- (9)，
2H2O→O2+4H++4e- (10)，
阀控密封铅酸蓄电池负极在化成过程进行的电极反应如下：
PbSO4+2e-→Pb+SO4 2- (11)，
PbO+2H++2e-→Pb+H2O (12)，
2H++2e-→2H2 (13)，
步骤b，步骤a完成后，计算式(8)在阀控密封铅酸蓄电池化 成过程中转移到电荷量E1，式(9)在阀控密封铅酸蓄电池化成过程 中转移到电荷量E2，式(10)在阀控密封铅酸蓄电池化成过程中转移 到电荷量E3；计算式(11)在阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中转移的电荷量E4和式(12)在阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中转移的电 荷量E5：
步骤c，步骤b完成后，计算式(8)在阀控密封铅酸蓄电池化 成过程中失去H2O的质量M6、式(9)在阀控密封铅酸蓄电池化成过 程中失去H2O的质量M7，式(10)在阀控密封铅酸蓄电池化成过程中 失去H2O的质量M8：
计算阀控密封铅酸蓄电池化成过程中正极失去的H2O的质量M3：
M3＝M6+M7+K·M8 (22)；
结合式(19)、(20)、(21)和(22)求得阀控密封铅酸蓄电池化 成过程中正极失去的H2O的质量M3：
M3＝0.336·K·G+(0.119P1-K·0.0594P1)+(0.161P2-K·0.0806P2) (23)；
其中，K为化成过程氧气的生成率；
计算式(12)在阀控密封铅酸蓄电池负极在化成过程中生成H2O 的质量M4：
由式(24)计算出阀控密封铅酸蓄电池负极在化成过程中生成水 的质量M4：
M4＝0.161P4 (25)；
步骤d，步骤c完成后，计算阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中 失去水的质量M1：
M1＝M3-M4 (26)；
结合式(23)、(25)和(26)计算得到阀控密封铅酸蓄电池在化 成过程中失去水的质量M1：
M1＝0.336·K·G+(0.119P1-K·0.0594P1)+(0.161P2-K·0.0806P2)-0.161P4
(4)；
阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中生成硫酸的质量M2主要按照 下述步骤进行：
步骤2.1.3，计算阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中生成SO4 2-的 质量M5：
计算式(8)在反应过程中生成的SO4 2-的质量M9：
计算式(11)在反应过程中生成的SO4 2-的质量M10：
计算阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中生成SO4 2-的质量M5：
M5＝M9+M10 (29)；
结合式(27)、(28)和(29)求得阀控密封铅酸蓄电池在化成过 程中生成SO4 2-的质量M5：
M5＝0.317P1+0.317P3 (5)；
步骤2.1.4，根据步骤2.1.3得到的M5计算控密封铅酸蓄电池在化 成过程中生成硫酸的质量M2：
结合式(5)(6)计算控密封铅酸蓄电池在化成过程中生成硫酸 的质量M2：
M2＝0.323P1+0.323P3 (7)；
步骤2.2，步骤2.1完成后，设定阀控密封铅酸蓄电池化成后电 解液的密度ρ1，并查出密度为ρ1的硫酸的质量浓度为C1，计算化成 前阀控密封铅酸蓄电池所加电解液硫酸的质量浓度C2：
步骤2.3，步骤2.2完成后，查出质量浓度为C2的硫酸的密度为ρ2， 计算化成前阀控密封铅酸蓄电池所加硫酸的体积V2：
步骤3，步骤2完成后，将质量浓度为C2，体积为V2的硫酸加入 到阀控密封铅酸蓄电池中。
本发明中，K值越大，化成结束后，蓄电池内电解液的饱活度越 高、氧循环效应越差，但蓄电池铅膏的转化越充分；K值越小，化成 结束后，蓄电池内电解液的饱活度越低、氧循环效应越好，但蓄电池 存在热失控的风险。因此最佳的K值范围为80％～95％。
本发明的阀控密封铅酸蓄电池的加酸方法，通过对化成反应过程 进行衡算，得出化成前加液密度及加液量，能够精确加酸，提高阀控 密封铅酸蓄电池的充电接受能力；对化成过程中液量精准控制，在化 成前已形成氧循环通道，化成后无需吸出游离电解液。
实施例1
以6-CNF-60型储能用阀控密封铅酸蓄电池为例：
一种阀控密封铅酸蓄电池的加酸方法，主要按照下述步骤进行：
步骤1，确定6-CNF-60型储能用阀控密封铅酸蓄电池化成的充 放电程序为：
第1阶段，以5A恒流充电2h；
第2阶段，以10A恒流充电11h
第3阶段，静置10min；
第4阶段，以5A恒流充电5h；
第5阶段，静置30min；
第6阶段，以16A恒流放电至蓄电池的端电压为10.2V；
第7阶段，静置10min；
第8阶段，以10A恒流充电至16.2V；
第9阶段，以6A恒流充电15h；
第10阶段，静置30min；
第11阶段，以16A恒流放电蓄电池的端电压为10.2V；
第12阶段，静置30min；
第13阶段，以10A恒流充电至16.8V；
第14阶段，以5A恒流充电20h。
由化成程序确定6-CNF-60型蓄电池的化成充电量G＝300Ah。
确定阀控密封铅酸蓄电池正极铅膏的总质量M正为764g、阀控密 封铅酸蓄电池负极铅膏的总质量M负为450g阀控密封铅酸蓄电池单 体隔板质量M隔为75g，η为7％。
步骤2，根据式(1)计算出阀控密封铅酸蓄电池化成后电解液 硫酸的体积V1为660ml；
设定阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中正极参与反应的PbSO4的 质量P1为80.3g；阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中正极反应的PbO 的质量P2为578.4g；阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中负极反应的 PbSO4的质量P3为43.94g；阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中负极反 应的PbO的质量P4为421.9g；
根据式(4)取K为95％,计算得到阀控密封铅酸蓄电池在化成过 程中失去水的质量M1为81.7g；
根据式(7)计算得到阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中生成硫 酸的质量M2为40.1g；
设定阀控密封铅酸蓄电池化成后电解液的密度ρ1为1.310g/ml (25℃)，查出对应硫酸电解液中硫酸的质量浓度为41.4％，根据式 (2)计算出化成前阀控密封铅酸蓄电池所加电解液硫酸的质量浓度 C2为35.1％；
查出对应硫酸电解液中硫酸的质量浓度为35.1％的密度 1.260g/ml(25℃)，根据公式(3)计算出化成前阀控密封铅酸蓄电 池所加硫酸的体积V2为719ml。
步骤3，将体积为719ml，质量浓度为35.1％的硫酸加入阀控铅 酸蓄电池中即可。
本发明实例中，6-CNF-60型储能用阀控密封铅酸蓄电池电池各 项性能均达到GB/T 22473-2008要求。

Claims (6)

1.一种阀控密封铅酸蓄电池的加酸方法，其特征在于，主要按照下述步骤进行：
步骤1，确定阀控密封铅酸蓄电池化成的充放电程序，计算阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中总的充电量G；
确定阀控密封铅酸蓄电池正极铅膏的总质量M正、阀控密封铅酸蓄电池负极铅膏的总质量M负和阀控密封铅酸蓄电池单体隔板质量M隔；
步骤2，根据步骤1计算出的化成过程中的充电量G、阀控密封铅酸蓄电池正极铅膏的总质量M正、阀控密封铅酸蓄电池负极铅膏的总质量M负和阀控密封铅酸蓄电池单体隔板质量M隔计算阀控密封铅酸蓄电池化成前所加电解液硫酸的质量浓度C2和体积V2；
步骤3，步骤2完成后，将质量浓度为C2，体积为V2的硫酸加入到阀控密封铅酸蓄电池中。
2.根据权利要求1所述的一种阀控密封铅酸蓄电池的加酸方法，其特征在于，所述步骤1中阀控密封铅酸蓄电池的化成的充放电程序为：
第一阶段：以0.06C～0.10C恒流充电2h；
第二阶段：以0.14C～0.18C恒流充电11h；
第三阶段：暂停10min；
第四阶段：以0.06C～0.10C恒流充电5h；
第五阶段：静置30min；
第六阶段：以0.25C～0.28C恒流放电至单体蓄电池的端电压为1.7V；
第七阶段：静置10min；
第八阶段：以0.14C～0.18C恒流充电至单体蓄电池电压为2.7V；
第九阶段：以0.06C～0.10C恒流充电15h；
第十阶段：静置30min；.
第十一阶段：以0.25C～0.28C恒流放电至单体蓄电池的端电压为1.7V；
第十二阶段：静置30min；
第十三阶段：以0.14C～0.18C恒流充电至单体蓄电池电压为2.8V；
第十四阶段：以0.06C～0.10C恒流充电20h；
其中，C为蓄电池的额定容量。
3.根据权利要求1所述的一种阀控密封铅酸蓄电池的加酸方法，其特征在于，所述步骤2中计算阀控密封铅酸蓄电池化成前所加硫酸的质量浓度C2和体积V2具体按照下述步骤进行：
步骤2.1，计算阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中失去水的质量M1和阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中生成硫酸的质量M2；
计算阀控密封铅酸蓄电池化成后电解液硫酸的体积V1：
V1＝M正×0.144+M负×0.155+M隔×(6.76-5.1×η) (1)；
其中，η为隔板压缩率(％)；
步骤2.2，步骤2.1完成后，设定阀控密封铅酸蓄电池化成后电解液的密度ρ1，并查出密度为ρ1的硫酸的质量浓度为C1，计算化成前阀控密封铅酸蓄电池所加电解液硫酸的质量浓度C2：
其中为，M1为阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中失去水的质量，M2为阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中生成硫酸的质量；
步骤2.3，步骤2.2完成后，查出质量浓度为C2的硫酸的密度为ρ2，计算化成前阀控密封铅酸蓄电池所加硫酸的体积V2：
4.根据权利要求3所述的一种阀控密封铅酸蓄电池的加酸方法，其特征在于，所述步骤2.1中，计算阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中失去水的质量M1的步骤具体为：
步骤2.1.1，设定阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中正极参与反应的PbSO4的质量为P1；阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中正极反应的PbO的质量为P2；阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中负极反应的PbSO4的质量为P3；阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中负极反应的PbO的质量为P4；
步骤2.1.2，步骤2.1.1完成后，计算阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中失去水的质量M1：
M1＝0.336·K·G+(0.119P1-K·0.0594P1)+(0.161P2-K·0.0806P2)-0.161P4 (4)；
其中，K为化成过程氧气的生成率。
5.根据权利要求4所述的一种阀控密封铅酸蓄电池的加酸方法，其特征在于，所述步骤2.1.2中K值范围为80％～95％。
6.根据权利要求3所述的一种阀控密封铅酸蓄电池的加酸方法，其特征在于，所述步骤2.1中，阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中生成硫酸的质量M2主要按照下述步骤进行：
步骤2.1.3，计算阀控密封铅酸蓄电池在化成过程中生成SO4 2-的质量M5：
M5＝0.317P1+0.317P3 (5)；
步骤2.1.4，根据步骤2.1.3得到的M5计算控密封铅酸蓄电池在化成过程中生成硫酸的质量M2：
步骤2.1.4，根据步骤2.1.3得到的M5计算控密封铅酸蓄电池在化成过程中生成硫酸的质量M2：
结合式(5)(6)计算控密封铅酸蓄电池在化成过程中生成硫酸的质量M2：
M2＝0.323P1+0.323P3 (7)。
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