CN108270044A - 一种工业电池内化成工艺 - Google Patents

一种工业电池内化成工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种工业电池内化成工艺，属于蓄电池生产技术领域。所述工业电池内化成工艺包括：(1)以0.1C‑0.15C充电0.5‑1h，放电至终止电压；(2)以0.11C‑0.16C充电7‑10h，放电至终止电压；(3)重复步骤(2)3‑5次；(4)以0.11C‑0.16C充电7‑10h，静置0.5‑1h，放电至终止电压；(5)对电池进行补充电，并递减充电电流；(6)浮充电至电压稳定。本发明在步骤(1)的小电流充电后，进行放电处理，有效提高化成电池容量一致性及开路电压一致性，在化成充电过程中进行多次不同程度放电，稳定电池温度，降低电解液失水，同时提高转化效率。

Description

一种工业电池内化成工艺
技术领域
本发明涉及蓄电池生产技术领域，具体涉及一种工业电池内化成工艺。
背景技术
目前市面上所说的工业电池，就是储能蓄电池，常见的工业电池主要为铅酸蓄电池。铅蓄电池已有150多年的发展历史，虽然比能量低、深循环寿命短，但由于功率特性好、自放电小、高低温性能优越、回收技术成熟和具有廉价优势，该电池目前仍然是二次电池的主流产品，销售额居二次电池之首，铅蓄电池中阀控工业电池销售额占有相当一部分比例份额。
铅酸电池在加工的后续工序需要对电池进行内化成，以激活电池极板，现有的内化成工艺一般都是对电池进行充电，然后放电，接着进行二次充电，最后经二次放电完成。传统内化成充电工艺的主要缺陷：(1)化成生产周期过长，导致生产成本过高；(2)化成过程中电池温度较高，导致极板转化效率低；(3)以12V100Ah的铅酸电池为例，传统内化成工艺时间为四天，加酸量要多一些，增加了产品成本。
申请公布号为CN 102013523 A的专利文献公开了一种铅酸电池内化成工艺，包括：A.首先对电池进行小电流适应性充电，并逐步增加充电电流。适应性充电的第一阶段的充电电流为0.1～0.13C/A，充电时间为50至80分钟；第二阶段的充电电流为0.13～0.16C/A，充电时间为110至130分钟。B.当充电电流达到设定值时进行持续的稳定充电，稳定充电的充电电流为0.17～0.19C/A，充电时间为10～14小时。C.对电池进行短时间的放电，电流为0.13～0.16C/A，放电时间为8～15分钟。D.对电池进行大电流补充充电，并且逐渐减少充电电流，大电流补充充电分三个阶段：第一阶段的充电电流为0.23～0.25C/A，充电时间为50至80分钟；第二阶段的充电电流为0.19～0.22C/A，充电时间为50至80分钟；第三阶段的充电电流为0.14～0.16C/A，充电时间为50至80分钟。E.调整电池电解液的液面高度，调整电池电解液的时间为10至20分钟。F.对电池进行调整性充电，调整性充电分两个阶段：第一阶段的充电电流为0.13～0.16C/A，充电时间为50至80分钟；第二阶段的充电电流为0.9～0.12C/A，充电时间为50至80分钟。整个化成过程中将电池的温度控制在50℃以下。该工艺能够有效的节省内化成的时间，这个过程的设计符合极板与电解液的反应规律。
虽然内化成技术工艺不断改进，化成时间大大缩短，但还是存在电池容量、开路电压一致性差的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工业电池内化成工艺，解决现有技术中电池容量、开路电压一致性差的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种工业电池内化成工艺，包括以下步骤：
(1)以0.1C-0.15C充电0.5-1h，放电至终止电压；
(2)以0.11C-0.16C充电7-10h，放电至终止电压；
(3)重复步骤(2)3-5次；
(4)以0.11C-0.16C充电7-10h，静置0.5-1h，放电至终止电压；
(5)对电池进行补充电，并递减充电电流；
(6)浮充电至电压稳定。
以额定容量为100Ah的电池为例，1C对应的电流为100A，0.1C-0.15C对应的电流为10A-15A。
本发明通过调整化成步骤，稳定化成过程中电池温度，避免发生因内部温度过高导致电池性能恶化的情况。
步骤(1)中，采用小电流化成，去极板表面极化，既可以减少电池产热，又可以减少充电能耗。然后进行小电流放电去极化，该步骤放电能够有效提高极板活性物质转化一致性，改善电池开路电压及电池容量一致性。
作为优选，步骤(1)中，所述放电为以0.1C-0.15C放电0.1-0.2h。
步骤(2)和(3)中，采用恒流充电和放电结合的方式，多步骤化成，在每一步充电到一定程度，适当降低电流，有利于极板活性物质转化；极化较大时开始放电，去极化，有助于下一个充电过程中极板活性物质转化。
作为优选，步骤(3)中，放电电流逐次递增。化成充电过程中进行多次不同程度放电，不仅起到降温作用，稳定化成过程中的电池温度，降低电解液失水效率，减少酸雾析出，而且提高了极板活性物质转化效率，缩短了生产周期。
作为优选，步骤(4)中，所述充电分两个阶段，第一阶段，以0.13C-0.15C充电5-8h；第二阶段：以0.11C-0.12C充电2-3h。
步骤(4)中，极板活性物质转化基本完成，电池静置进行降温，稳定电解液，然后进行电池容量检测。
作为优选，步骤(4)中，所述放电电流为0.1C。
作为优选，步骤(5)中，所述补充电的电流依次为0.16C-0.18C、0.12C-0.14C、0.06C-0.08C。
作为优选，步骤(6)中，所述浮充的电流为0.02C-0.03C。
作为优选，所述的工业电池内化成工艺，依次包括以下步骤：
(1)0.12C恒流充电0.5h，0.12C恒流放电0.1h；
(2)0.12C恒流充电0.5h，0.16C恒流充电7h，0.12C恒流放电0.1h；
(3)0.15C恒流充电8h，0.25C恒流放电0.5h；
(4)0.15C恒流充电8h，0.25C恒流放电1.5h；
(5)0.14C恒流充电6h，0.11C恒流充电2h，0.3C恒流放电2.5h；
(6)0.14C恒流充电7h，0.11C恒流充电2.5h；
(7)停止充放电，电池静置0.5h，再以0.1C恒流放电10h；
(8)0.18C恒流充电5h，0.14C恒流充电2h，0.08C恒流充电2h；
(9)0.02C恒流充电3h，抽酸，化成完成。
本发明具备的有益效果：
(1)本发明在步骤(1)的小电流充电后，进行放电处理，有效提高化成电池容量一致性和电池开路电压一致性。
(2)本发明在化成充电过程中进行多次不同程度放电，稳定电池温度，降低了电解液失水情况，改善化成工序周边环境酸雾问题。
(3)本发明在适当的步骤进行降低电流和放电处理，有利于极板活性物质转化，提高转化效率，缩短了电池化成生产周期，由原来的四天调整为三天，降低了充电量，节约电池成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
对比例1
工业电池原化成充电工艺：
第一步：恒流充电电流0.05CA 2h；
第二步：恒流充电电流0.12CA 20h；
第三步：恒流放电电流0.12CA 1h；
第四步：恒流充电电流0.12CA 20h；
第五步：恒流放电电流0.12CA 1h；
第六步：恒流充电电流0.12CA 20h；
第七步：恒流放电电流0.1CA 10h；
第八步：恒流放电电流0.1CA限压10.2V/只；
第九步：恒流充电电流0.1CA 10h；
第十步：恒流充电电流0.05CA 9h；
第十一步：恒流充电电流0.004CA 3h；
以12V100Ah为例，利用对比例1内化成工艺获得电池的一致性指标如表1所示。
表1
电池编号 容量(Ah) 开路电压(V)
1 105.2 13.19
2 103.6 13.15
3 109.4 13.21
4 111.3 13.29
5 102.8 13.14
6 108.3 13.19
7 103.7 13.15
8 113.1 13.29
9 111.8 13.32
10 109.2 13.21
实施例1
改进后的工业电池化成充电工艺，包括：
第一步(小电流去极板表面极化)：恒流充电电流0.12CA 0.5h；
第二步(放电去极化)：恒流放电电流0.12CA 0.1h；
第三步(转化活性物质)：恒流充电电流0.12CA 0.5h；
第四步(转化活性物质)：恒流充电电流0.16CA 7h；
第五步(放电去极化，转化活性物质)：恒流放电电流0.12CA 0.1h；
第六步(转化活性物质)：恒流充电电流0.15CA 8h；
第七步(放电去极化，转化活性物质)：恒流放电电流0.25CA 0.5h；
第八步(转化活性物质)：恒流充电电流0.15CA 8h；
第九步(放电去极化，转化活性物质)：恒流放电电流0.25CA 1.5h；
第十步(转化活性物质)：恒流充电电流0.14CA 6h；
第十一步(转化活性物质)：恒流充电电流0.11CA 2h；
第十二步(放电去极化，转化活性物质)：恒流放电电流0.3CA 2.5h；
第十三步(转化活性物质)：恒流充电电流0.14CA 7h；
第十四步(转化活性物质)：恒流充电电流0.11CA 2.5h；
第十五步(静止降温，酸液稳定)：静止0.5h；
第十六步(容量检测阶段)：恒流放电电流0.1CA 10h；
第十七步(回充电)：恒流充电电流0.18CA 5h；
第十八步(回充电)：恒流充电电流0.14CA 2h；
第十九步(回充电)：恒流充电电流0.08CA 2h；
第二十步(浮充电)：恒流充电电流0.02CA 3h；
抽掉电池表面酸液。
以12V100Ah为例，利用实施例1内化成工艺获得电池的一致性指标如表2所示。
表2
电池编号 容量(Ah) 开路电压(V)
1 108.6 13.234
2 108.9 13.251
3 108.4 13.253
4 108.5 13.254
5 108.6 13.251
6 108.7 13.247
7 108.7 13.245
8 108.5 13.243
9 108.8 13.244
10 108.6 13.246
由表1和表2数据比较可知，采用本发明内化成工艺获得的电池，其电池容量及开路电压的一致性显著提高。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种工业电池内化成工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)以0.1C-0.15C充电0.5-1h，放电至终止电压；
(2)以0.11C-0.16C充电7-10h，放电至终止电压；
(3)重复步骤(2)3-5次；
(4)以0.11C-0.16C充电7-10h，静置0.5-1h，放电至终止电压；
(5)对电池进行补充电，并递减充电电流；
(6)浮充电至电压稳定。
2.如权利要求1所述的工业电池内化成工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述放电为以0.1C-0.15C放电0.1-0.2h。
3.如权利要求1所述的工业电池内化成工艺，其特征在于，步骤(3)中，放电电流逐次递增。
4.如权利要求1所述的工业电池内化成工艺，其特征在于，步骤(4)中，所述充电分两个阶段，第一阶段，以0.13C-0.15C充电5-8h；第二阶段：以0.11C-0.12C充电2-3h。
5.如权利要求1所述的工业电池内化成工艺，其特征在于，步骤(4)中，所述放电电流为0.1C。
6.如权利要求1所述的工业电池内化成工艺，其特征在于，步骤(5)中，所述补充电的电流依次为0.16C-0.18C、0.12C-0.14C、0.06C-0.08C。
7.如权利要求1所述的工业电池内化成工艺，其特征在于，步骤(6)中，所述浮充的电流为0.02C-0.03C。
8.如权利要求1所述的工业电池内化成工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)0.12C恒流充电0.5h，0.12C恒流放电0.1h；
(2)0.12C恒流充电0.5h，0.16C恒流充电7h，0.12C恒流放电0.1h；
(3)0.15C恒流充电8h，0.25C恒流放电0.5h；
(4)0.15C恒流充电8h，0.25C恒流放电1.5h；
(5)0.14C恒流充电6h，0.11C恒流充电2h，0.3C恒流放电2.5h；
(6)0.14C恒流充电7h，0.11C恒流充电2.5h；
(7)停止充放电，电池静置0.5h，再以0.1C恒流放电10h；
(8)0.18C恒流充电5h，0.14C恒流充电2h，0.08C恒流充电2h；
(9)0.02C恒流充电3h，抽酸，化成完成。
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