CN109768342A - 一种动力铅蓄电池的配组方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力铅蓄电池的配组方法，该配组方法包括：根据常温容量检测阶段的终止电压进行第一次分档；恒温静置蓄电池后，依据自放电原理，检测蓄电池的开路电压，计算开路电压的变化差值，进行第二次分档；检测蓄电池充电电量与放电电量的比值，进行第三次分档；根据常温容量与‑10℃±2℃的低温容量的比值，进行第四次分档。本发明方法在以常温容量分档的基础上，通过开路电压的变化差值、电池充电电量与放电电量比值和低温环境下的容量检测过程中的放电时间进行分档，考虑到了电池在长期放置过程中出现的自放电现象以及冬季环境对电池的影响，解决了电池单只落后的问题，延长了铅酸蓄电池组的使用寿命。

Description

一种动力铅蓄电池的配组方法

技术领域

本发明涉及动力铅蓄电池技术领域，尤其涉及一种动力铅蓄电池的配组方法。

背景技术

铅酸蓄电池是广泛使用的一种化学电源，该产品具有良好的可逆性、电压特性平稳、使用寿命长、适用范围广、原材料丰富、可再生使用，且造价低廉等优点。近年来，随着环保意识的增强及能源问题的日趋严重，铅酸蓄电池作为动力电源在电动车系统中起着极其重要的作用。

由于单只电池的驱动能力有限，通常需要将多个单只电池组合在一起形成动力铅蓄电池组，其中单只电池中包括多个单体电池，每个单体电池应理解为由有一组极板和隔板组合而成。实际应用中，由于组成动力铅蓄电池组的多个单只电池的容量不一致，会出现单只电池的性能落后(一般为容量落后)，且单只电池的容量差异越大，出现单只落后的几率就越高；且使用周期越长，其中落后电池容量将越低。

现有技术中，一般是根据电池在化成阶段的电容检测过程中的充放电数据作为配组标准。比如授权公告号为CN103594741B的中国发明专利公开了一种动力铅蓄电池组的配组方法，该配组方法根据单只电池在充电和放电过程中的电压特性将单只电池进行分类，在充电过程中的第一次休息结束后，测量单只电池的电压，按照电压将各个单只电池分类，使同一类中所有单只电池的电压差值小于阈值，然后从同一类单只电池中任选预定个数配为一组，组合形成动力铅蓄电池组。

然而，单独以电容检测过程中的充放电数据作为配组标准无法全面反映不同单体电池之间的差异，同时也不能很好地剔除一些在制造时存在细微缺陷的电池。对此，申请公布号为CN107123825A的中国发明申请公开了一种铅蓄电池的配组方法，该方法包括：(1)蓄电池装配并进行化成，根据容量检测阶段的终止电压进行第一次分档；(2)化成后，将蓄电池恒温静置；(3)静置结束后，检测蓄电池的内阻值和大电流放电时的闭路电压值，其中，所述大电流放电为以7～15C2A的电流进行放电，放电时间为3～5 秒；(4)根据所述闭路电压值进行第二次分档；(5)将同一档的蓄电池配为一组，同时保证同组的蓄电池的内阻值，其最大值与最小值的差值不大于平均值的3％。该方法在容量分档的基础上，以大电流放电的闭路电压值二次分档，剔除存在缺陷但不易在容检阶段发现的问题电池，提升同组蓄电池在使用循环过程中的一致性，延长使用寿命。

此外，申请公开号为CN106469837A的中国发明申请公开了动力型铅蓄电池二次配组的方法，该方法首先将一次配组的截止电压相近的单体电阻串联为一个电池组，同时根据截止电压和开路电压对单体电池进行二次配组，不仅仅根据截止电压进行配组而且增加了开路电压这个参量，有效的缩小了电池组的单体电池的电压差，进一步提高了二次配组的精度和单体电池的性能一致。

目前，动力铅蓄电池的配组已经通过结合电池容量、电池整组放电的终止压差、电池最高充电电压时的压差，甚至大电流放电压差和大电流充电压差、电池内阻等等方式进行组配。但即便如此，铅酸蓄电池组还存在一定比例的电池单只落后的现象，缩短铅酸蓄电池组放电时间、电动车续行里程以及铅酸蓄电池组使用寿命的情况仍不在少数。

因此，有必要对动力铅蓄电池的配组方法做进一步地改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种动力铅蓄电池的配组方法，该方法在以动力铅蓄电池常温容量进行分档的基础上，通过开路电压的变化差值、电池充电电量与放电电量比值和低温环境下的充放电容量检测的放电时间进行二至四次分档，考虑到了动力铅蓄电池在长期放置过程中出现的自放电现象、电池内部的微短路问题以及冬季环境对动力铅蓄电池的影响，进一步解决了电池单只落后的问题，提升了电池组内各个电池之间的一致性和电池组使用寿命周期内的总容量，延长了铅酸蓄电池组的使用寿命。

具体技术方案如下：

一种动力铅蓄电池的配组方法，包括以下步骤：

(1)蓄电池化成时，根据容量检测阶段的终止电压进行第一次分档；

(2)第一次分档后，恒温静置蓄电池；

(3)静置结束后，依据蓄电池的自放电原理，检测蓄电池的开路电压，计算开路电压的变化差值，根据所述变化差值进行第二次分档；

(4)第二次分档后，检测蓄电池充电电量与放电电量的比值，根据所述比值进行第三次分档；

(5)第三次分档后，分别测定常温环境中和-10℃±2℃的低温环境中蓄电池的容量，根据常温容量与低温容量的比值，进行第四次分档。

本发明所述的蓄电池即指动力铅蓄电池，现有的动力铅蓄电池一般都是使用内化成，内化成工艺的过程一般包括内化成充放电阶段、容量检测阶段和回充阶段。第一次分档过程就在内化成工艺过程中同步实现。第一次分档前进行的容量检测针对于蓄电池组，此外其余分档前的检测步骤均针对于单只蓄电池。所述常温是指20～25℃。

本发明方法主要针对于电动车用动力铅蓄电池，由于电动车除充电和使用时段外，大部分时间都处于放置状态，自放电现象较为普遍，而若电池组内各单只电池的自放电率差异较大，则极易出现单只电池落后的现象；同样的，若单只蓄电池的充电电量和放电电量存在较大差异，以及在冬季各单只电池间的充放电容量差异较大，也易出现单只电池落后的现象；因此，应当将上述情况纳入电池配组的考虑范畴内，以提高配组后电池组的使用寿命。

进一步地，步骤(1)中，在容量检测放电时，第一次分档的方式为：预设单只蓄电池的终止电压值为10.5V，将放电时间不小于124分钟，实际终止电压值处于10.00～10.90V/只之间的蓄电池，按终止电压值大小分作5～11档。

进一步地，步骤(1)中，第一次分档分在同一档的蓄电池，其终止电压值的差值为0.03～0.15V。放电深度越深，同一档内的终止电压的差值会越大。

进一步地，步骤(2)中，所述恒温静置的温度为25±5℃，时间为12～24 小时。更优选，所述恒温静置的时间为12小时。

进一步地，步骤(3)中，第二次分档的方式为：测定蓄电池在静置结束后的初次开路电压，将蓄电池放置一段时间后，再测定蓄电池的二次开路电压；初次开路电压减去二次开路电压得到的差值为所述开路电压的变化差值。

进一步地，所述放置的时间为12～24h；将所述变化差值处于0.001V～0.005V之间的蓄电池，按变化差值的大小分作5～10档；分在同一档的蓄电池，其变化差值的大小至少小于0.001V。更优选，所述恒温静置的时间为12小时。

进一步地，步骤(4)中，将所述比值处于1.00～1.04之间的蓄电池，按所述比值的大小分作5～10档；分在同一档的蓄电池，其比值大小至少小于0.01。

进一步地，步骤(5)中，先检测常温环境中蓄电池的容量，再将蓄电池置于低温环境中放置12～24小时，然后检测低温环境中蓄电池的容量。

进一步地，步骤(5)中，第四次分档分在同一档的蓄电池，常温容量与低温容量比值的差值在0.01～0.03之间。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明方法在以动力铅蓄电池常温容量进行分档的基础上，通过开路电压的变化差值、电池充电电量与放电电量比值和低温容量检测的放电时间进行二至四次分档，考虑到了动力铅蓄电池在长期放置过程中出现的自放电现象、电池内部的微短路问题以及冬季环境对动力铅蓄电池的影响，进一步解决了电池单只落后的问题，提升了电池组内各个电池之间的一致性和电池组使用寿命周期内的总容量，延长了铅酸蓄电池组的使用寿命。

附图说明

图1为实施例1中对不同处理组的蓄电池进行春夏秋冬模拟循环测试后蓄电池的放电容量变化情况。

图2为实施例1中对不同处理组的蓄电池进行春夏秋冬模拟循环测试后蓄电池的终止压差变化情况。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，以下列举的仅是本发明的具体实施例，但本发明的保护范围不仅限于此。

实施例1

(1)化成后的容检和2小时容检分档：蓄电池化成时，根据容量检测阶段的终止电压进行第一次分档。

6-DZF-20电池，化成电池数量108只(共6个回路，每个回路18只)，化成工艺采用常规三天工艺，总化成电量为190Ah，2h容检电压如表1 所示(整列电池用0.5C的电流放电，容检放电时控制放电时间为124分种，以此时的采集电压进行容检分档，各回路间放电时间差为60秒内)。

表1

将上述108只单只蓄电池根据分档设定值进行分档，将其分为11档，分档结果如表2所示，低于10.0V和高于10.9V的蓄电池不进入后续配组。

表2

化成结束后，在环境温度为25±5℃的条件下静置12h，然后量取各只电池的开路电压。

(2)检测自放电：再静置12小时后，依据蓄电池的自放电原理，检测蓄电池的第二次开路电压，计算开路电压的变化差值，根据所述变化差值进行第二次分档；具体如下：

在生产线上挑选根据容检进行分档配组的蓄电池，以第8档的31只蓄电池为例，介绍后续检测和分档，将该31只蓄电池进行编号依次为1 至31，针对每只蓄电池先检测一次开路电压，将蓄电池放置12h后，再检测第二次开路电压，用第一次开路电压减去第二次开路电压的差值，来表征自放电现象造成的开路电压变化差值；将开路电压变化差值相同的分在同一档位进行配组，按0.001V、0.002V、0.003V、0.004V、0.005V共5 个档位进行配组，自放电超过0.006V的电池另行处理，具体结果如表3 所示。

表3

由表3的数据可知，序号为3、4、5、7、10、12、15、18、19、22、 23、24和28的共13只蓄电池均分在了第2档，而序号为1、6、8、11、 14、17、20、21、25、26、27和30的共12只蓄电池被分在了第3档；再以上述25只蓄电池为例，介绍后续的检测和分档。

(3)检测蓄电池充电电量与放电电量的比值：检测蓄电池充电电量与放电电量的比值，根据所述比值进行第三次分档。

对每只蓄电池进行一次充电和一次放电，获得的一次充电总量和一次放电总量，根据一次充电总量和一次放电总量的比值进行配组，比值相同的分在同一档位进行配组，按1.00档、10.1档、1.02档、1.03档、1.04 共5个档位进行分档，依次记为A、B、C、D、E，充电总电量与放电总电量的比值超过1.05的电池另行处理，具体结果如表4所示。

表4

由表4可以看出，经充放电比分档后，序号为4、7、12、15、19、22、 24、28的8只蓄电池归在C档，1、6、8、14、17、20、27的7只蓄电池归在D档；再以上述15只蓄电池为例，介绍后续的检测和分档。

(4)检测低温容量：将蓄电池置于-10℃的低温环境中，根据容量检测过程中的放电时间进行第四次分档。

将蓄电池放置于-10℃±2℃的低温环境中放置12小时后，对每只蓄电池进行低温充电和低温放电，放电时，预设单只蓄电池的终止电压值为 10.5V，放电时间不小于96分钟的蓄电池进行分档，将放电时间按档位进行配组，具体结果如表5所示。

表5

序号	4	7	12	15	19	22	24	28
									放电量	21.38	21.50	21.33	21.36	21.48	21.39	21.52	21.37
-10℃容量	18.13	18.45	17.75	18.09	18.41	17.90	18.36	18.34
									低温/常温	0.85	0.86	0.83	0.85	0.86	0.84	0.85	0.86
档位	III	III	II	III	III	II	III	III
									序号	1	6	8	14	17	20	27
放电量	21.36	21.45	21.52	21.49	21.33	21.37	21.48
									-10℃容量	17.90	17.87	18.34	18.14	17.77	17.97	18.54
低温/常温	0.84	0.83	0.85	0.84	0.83	0.84	0.86
									档位	II	II	III	II	II	II	III

经-10℃低温充电/低温放电的数据进行配组，按0.80-0.82档、0.83-0.84 档、0.85-0.86档、0.87-0.90档共4个档位进行分档，依次记为I、II、III、IV序号为4、7、15、19的蓄电池归为III档，作为循环试验1组，序号为1、6、14、17归为II档，作为循环试验2组。

此外，以第一次分档后的第8档作为对比1组；第二次分档后的第2 档3、10、18、23作为对比2组；第三次分档后的第C档12、22、24、 28作为对比3组，与试验1组和试验2组一同进行春夏秋冬模拟循环测试；

春夏秋冬模拟循环测试的具体方法为：按100％充电-静置6h-100％放电-静置1h-100％充电-静置6h-100％放电-静置1h循环，15℃环境模拟春季、35℃环境模拟夏季、15℃环境模拟秋季、-5℃环境模拟冬季，依次春 -夏-秋-冬-春-夏-秋-冬各做50次循环。

具体试验数据(放电容量和终止压差)如下：

从以上检测结果就可看出，前50次～100次循环，对比1组、对比2 组、对比3组的容量虽然和试验1组、试验2组的容量相当，但放电终止压差比试验1组、试验2组就会大一些，说明自放电和充放电比数据对解决电池组内的电池单只落后问题还是有较大作用的；从200次的数据看出来，对比1组在经过低温充放电循环后，压差突然加大好多，400次的数据也是一样，压差又突然加大，说明低温充低温放作为分档配组参照的重要性；从200次～250次的数据看出来，对比1组、对比2组、对比3组在经过低温充放电循环后，就是再经过模拟春季的50次循环到250次时，容量的爬升就没有试验1组、试验2组来得明显，450次时也是这种情况，也是因为电池组内电池落后导致的情况，从总体500次循环看下来，对比 1组和对比2组在400次不到就到容量只有70％以下，而对比3组经过了自放电的配组和充放电比的配组，相对就好一些，400次循环后容量还有 75％，而试验1组、试验2组的容量还相对比较平稳，400次循环后容量还有80％-85％以上。

由此说明，经上述分档配组，大大提升电池组内各个电池之间的一致性，大幅提升电池组使用寿命周期内的总容量，大大延长铅酸蓄电池组的使用寿命，为电池品质的提升提供支撑，为电池行业的技术进步指引配组的方向。

Claims (9)

1.一种动力铅蓄电池的配组方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)蓄电池化成时，根据容量检测阶段的终止电压进行第一次分档；

(2)第一次分档后，恒温静置蓄电池；

(3)静置结束后，依据蓄电池的自放电原理，检测蓄电池的开路电压，计算开路电压的变化差值，根据所述变化差值进行第二次分档；

(4)第二次分档后，检测蓄电池充电电量与放电电量的比值，根据所述比值进行第三次分档；

(5)第三次分档后，分别测定常温环境中和-10℃±2℃的低温环境中蓄电池的容量，根据常温容量与低温容量的比值，进行第四次分档。

2.如权利要求1所述的动力铅酸蓄电池的配组方法，其特征在于，步骤(1)中，在容量检测放电时，第一次分档的方式为：预设单只蓄电池的终止电压值为10.5V，将放电时间不小于124分钟，实际终止电压值处于10.00～10.90V/只之间的蓄电池，按终止电压值大小分作5～11档。

3.如权利要求2所述的动力铅蓄电池的配组方法，其特征在于，步骤(1)中，第一次分档分在同一档的蓄电池，其终止电压值的差值为0.03～0.15V。

4.如权利要求1所述的动力铅蓄电池的配组方法，其特征在于，步骤(2)中，所述恒温静置的温度为25±5℃，时间为12～24小时。

5.如权利要求1所述的动力铅蓄电池的配组方法，其特征在于，步骤(3)中，第二次分档的方式为：测定蓄电池在静置结束后的初次开路电压，将蓄电池放置一段时间后，再测定蓄电池的二次开路电压；初次开路电压减去二次开路电压得到的差值为所述开路电压的变化差值。

6.如权利要求5所述的动力铅蓄电池的配组方法，其特征在于，所述放置的时间为12～24h；将所述变化差值处于0.001V～0.005V之间的蓄电池，按变化差值的大小分作5～10档；分在同一档的蓄电池，其变化差值的大小至少小于0.001V。

7.如权利要求1所述的动力铅蓄电池的配组方法，其特征在于，步骤(4)中，将所述比值处于1.00～1.04之间的蓄电池，按所述比值的大小分作5～10档；分在同一档的蓄电池，其比值大小至少小于0.01。

8.如权利要求1所述的动力铅蓄电池的配组方法，其特征在于，步骤(5)中，先检测常温环境中蓄电池的容量，再将蓄电池置于低温环境中放置12～24小时，然后检测低温环境中蓄电池的容量。

9.如权利要求1所述的动力铅蓄电池的配组方法，其特征在于，步骤(5)中，第四次分档分在同一档的蓄电池，常温容量与低温容量比值的差值在0.01～0.03之间。