CN109546249A - 一种铅酸电池的化成方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铅酸电池的化成方法及装置，包括如下步骤：A、开始电流设置为0.6±0.05A，1.5~2.5小时内线性增加至4.2±0.05A，停止；B、恒流充电6~8小时，充电电流为10±0.05A；C、电流在5~7小时内线性减小至6.4±0.05A；D、暂停，将化成池内的气体排出；E、将电流设置为8±0.05A，并在5~7小时内线性减小至4.4±0.05A；F、静置，将化成池内的气体排出；G、恒流充电8~12小时，充电电流为2.5±0.05A；该化成方法的耗电量小。
Description
技术领域
本发明涉及铅酸电池制造领域，具体涉及一种铅酸电池的化成方法及装置。
背景技术
铅酸电池的极板固化以后，正极板和负极板的成分是相同的，均含有二价铅化合物（3BS,4BS,PbO和Pb），化成过程是为了将固化铅膏转化为具有电化学活性的多孔物质，正极板为PbO2，负极板为Pb。现在，电池生产厂通常采用内化成工艺，整个化成时间需要100多个小时，需要充电，放电几次循环，电池才能达到设计的容量和循环寿命。这就造成大量的能源浪费，并增加了电池的生产成本。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提出一种铅酸电池的化成方法及装置，其耗电量小。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种铅酸电池的化成方法，包括如下步骤：
A、开始电流设置为0.6±0.05A，1.5~2.5小时内线性增加至4.2±0.05A，停止；
B、恒流充电6~8小时，充电电流为10±0.05A；
C、电流在5~7小时内线性减小至6.4±0.05A；
D、暂停，将化成电池内的气体抽真空排出；
E、将电流设置为8±0.05A，并在5~7小时内线性减小至4.4±0.05A；
F、静置，将化成电池内的气体抽真空排出；
G、恒流充电8~12小时，充电电流为2.5±0.05A。
进一步地，步骤A中，电流自0.6A在2小时内线性增加至4.2A。
更进一步地，步骤A中，每两秒电流增加1mA。
进一步地，步骤B中，恒流充电7小时，充电电流为10A。
进一步地，步骤C中，电流自10A在6小时内线性减小至6.4A。
进一步地，步骤E中，电流自8A在6小时内线性减小至4.4A。
更进一步地，步骤C或E中，每六秒电流减小1mA。
进一步地，步骤G中，恒流充电10小时，充电电流为2.5A。
进一步地，步骤D或F中，抽真空将化成电池内的气体用吸管吸出。
进一步地，所述铅酸电池放置于化成槽内并和直流电源、化成控制器串联。
本发明还采用如下技术方案：
一种铅酸电池的化成装置，所述化成装置用于执行如上所述的化成方法，所述化成装置包括抽真空装置、全波整流直流电源以及电池化成控制器，所述铅酸电池放置于化成槽内。化成槽内盛有水，化成槽放水的目的是为了控制电池电化学反应的温度。
本发明采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：
通过电流的递增与递减控制化成电化学反应的速率、控制电化学反应的生成物的结构，形成电池的导电结构和能量结构，一方面，取消了放电过程；另一方面，采用上述顺序对电池化成，缩短了化成时间；基于这些方面，减少了能源消耗，降低了电池生产的制造成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本发明应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构和操作。
图1为根据本发明的一种铅酸电池的化成装置的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。
本实施例提供一种铅酸电池的化成方法，其依次包括如下步骤：A、开始电流设置为0.6±0.05A，1.5~2.5小时内线性增加至4.2±0.05A，停止；B、恒流充电6~8小时，充电电流为10±0.05A；C、电流在5~7小时内线性减小至6.4A±0.05A；D、暂停，将化成电池内的气体抽真空吸管吸出；E、将电流设置为8A±0.05A，并在5~7小时内线性减小至4.4A±0.05A；F、静置，将化成电池内的气体抽真空吸管吸出；G、恒流充电8~12小时，充电电流为2.5±0.05A。多个步骤中电流线性递减的小电流充电过程，且具有两次气体抽真空吸管吸出过程后，以及对铅酸电池进行恒流充电。上述方法中，一方面，取消了放电过程；另一方面，采用上述顺序对电池化成，缩短了化成时间；基于这些方面，减少了能源消耗，降低了电池生产的制造成本。
本发明的化成方法采用上述流程，通过电流的递增与递减控制化成电化学反应的速率、控制电化学反应的生成物的结构，形成电池的导电结构和能量结构。本发明的化成原理描述如下：通过步骤A、C等来对铅酸电池进行小电流充电，电化学反应发生在极板和活性物质的连接层，3BS（4BS）和PbO被氧化，主要生成α-PbO2，α-PbO2晶体形成活性物质的骨架，这个骨架很少介入充放电过程，但在正极活性物质中传导电流，并连接板栅和活性物质，形成机械支撑，这是由于在化成的开始阶段，导电网络还没有形成，不宜采用大电流化成，以较小的第一电流化成，随着α-PbO2逐步生成，形成活性物质的导电骨架，可以逐步加大化成电流，化成电流逐步加大，从0.02C加大到0.04C，0.08C，0.15C，和0.3C；通过步骤B和E，生成β-PbO2，β-PbO2具有电化学活性，形成正极活性物质的能量框架，决定了正极板的容量。而正极的PbO2的上述两种结晶形态的特性和在电池充、放电电化学反应中的作用各不相同，电池的容量与循环寿命很大程度上取决于这些活性物质的结构。此外，根据电池的极板面积，控制电流密度，极板微孔中生成的硫酸扩散至外部溶液，正负极板微孔中的氢气和氧气气泡，分别从正负极析出，通过步骤D将气体从微孔中抽真空吸管吸出，如通过静置、抽真空都是一种有效的排气方法，该方法为动态自然化成方法，可以减少水的分解，减少气体的生成。
本实施例还提供一种铅酸电池的化成装置，其用于执行上述的化成方法。参照图1所示，所述化成装置包括抽真空装置5、全波整流直流电源1以及电池化成控制器2，所述铅酸电池3放置于化成槽4内。将需要化成的电池3，顺序排在化成槽4内，将化成槽4灌上水，以便控制温度，水面与化成电池3顶部平齐，但不要淹没电池的排气孔。如果一次化成20台，直流电源电压为16.4V*(20-1)=311.6V，将电池化成控制器2与电源1串联起来，加在需要化成的电池3两端。该抽真空化成装置还包括用于将化成电池内的气体排出的抽真空装置5。所述化成装置具有充电状态和排气状态，在充电状态时，电源1开启并经电池化成控制器2向电池3供电；在排气状态时，电源1关闭，真空装置5打开，将化成电池的顶部的气体抽出。所述电源1优选地全波整流直流电源，所述电池化成控制器2优选为单体电池化成控制器，电源1、电池化成控制器2以及铅酸电池3之间通过导线电性连接，从而连接在同一个串联回路中。本发明的化成装置中，只需通过调节回路的电流，由于串联回路的电流处处相等，通过调整回路电流即可达到控制化成的电流的目的，结构简单且操作方便。
因为串流回路电流处处相等，而化成主要控制电流密度，铅酸电池化成虽然是电池第一次充电，但与充电的控制要求完全不同，充电初期需要大电流，化成期间，因为活性物质连接层，导电网络没有形成，切忌使用大电流化成。化成电流决定电化学反应的速率，控制着正负极板生成物的结构。基于此，本实施例的具体化成流程如下：
步骤一：电流开始设置为0.6A，线性增长，每两秒电流增加1mA。120分钟后，电流达到4.2A，停止。
步骤二：恒流充电10A，7小时。
步骤三：电流逐步线性减小，每6秒减1mA。6小时后，电流达到6.4A，停止，
步骤四：暂停，抽真空，延时。
步骤五：电流8A，线性减少，每6秒减少1mA，6小时后，电流减小到4.4A，停止。
步骤六：静置，抽真空。
步骤七：恒流2.5A，10小时。
采用上述方法控制化成流程，只要改变单体电池的控制流程，就可实现化成过程，减少能源消耗，降低电池生产的制造成本。尤其是，多次采用线性增长或线性减小的小电流充电且步骤七中采用较小的电流再次对电池进行恒流充电，使电极板的微孔深处也足以生成活性物质β-PbO2，电极板中生成了足量的活性物质β-PbO2，能量结构增大，使得铅酸电池的容量增大。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限定本发明的保护范围。凡根据本发明的精神实质所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种铅酸电池的化成方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、开始电流设置为0.6±0.05A，1.5~2.5小时内线性增加至4.2±0.05A，停止；
B、恒流充电6~8小时，充电电流为10±0.05A；
C、电流在5~7小时内线性减小至6.4±0.05A；
D、暂停，将化成电池内的气体抽真空排出；
E、将电流设置为8±0.05A，并在5~7小时内线性减小至4.4±0.05A；
F、静置，将化成电池内的气体抽真空排出；
G、恒流充电8~12小时，充电电流为2.5±0.05A。
2.根据权利要求1所述的化成方法，其特征在于，步骤A中，电流自0.6A在2小时内线性增加至4.2A。
3.根据权利要求1或2所述的化成方法，其特征在于，步骤A中，每两秒电流增加1mA。
4.根据权利要求1所述的化成方法，其特征在于，步骤B中，恒流充电7小时，充电电流为10A。
5.根据权利要求1所述的化成方法，其特征在于，步骤C中，电流自10A在6小时内线性减小至6.4A。
6.根据权利要求1所述的化成方法，其特征在于，步骤E中，电流自8A在6小时内线性减小至4.4A。
7.根据权利要求1或5或6所述的化成方法，其特征在于，步骤C或E中，每六秒电流减小1mA。
8.根据权利要求1所述的化成方法，其特征在于，步骤G中，恒流充电10小时，充电电流为2.5A。
9.根据权利要求1所述的化成方法，其特征在于，步骤D或F中，抽真空将化成电池内的气体排出。
10.一种铅酸电池的化成装置，其特征在于，所述化成装置用于执行如权利要求1-9任一项所述的化成方法，所述化成装置包括抽真空装置、全波整流直流电源以及电池化成控制器，待化成的所述铅酸电池放置于化成槽内。
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