CN110071335B - 一种节能节水型内化成工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种节能节水型内化成工艺，涉及蓄电池化成领域，解决现有技术中化成时间长、化成步骤多，通常充电不限电压，电池温度高，容易造成极板添加剂分解，造成电池性能下降快，低温容量性能不佳的问题。本发明通过多次充电放电，使用不同的电流对电池进行充电，设置多个最高限制电压，控制电能转化为热能，解决了内化成充电工艺电池温度高和耗水量大的问题。

Description

一种节能节水型内化成工艺
技术领域
本发明涉及蓄电池制造领域，尤其涉及一种节能节水型内化成工艺。
背景技术
电动助力车用阀控式铅酸蓄电池由正极板、负极板、隔板、硫酸电解质、电池槽、电池盖、端子和排气阀等组成，槽与盖之间是密封状态，使电池内部气体不得从排气阀以外的地方排出。该种蓄电池组由单只蓄电池连接形成，单只蓄电池绝大部分额定电压是12V。蓄电池的内化成工艺是区别与极板槽化成的一种工艺。极板固化干燥后，经切片直接组装成电池，灌注电解液，进行充电后得到成品。内化成充电工艺有效解决了蓄电池生产中无害化配方的难题，较槽化成工艺节能省水。整个充电过程是将极板中的硫酸铅转换为正极二氧化铅和负极还原铅，使极板物质具备电化学活性，这需要消耗大量的电能。为了减少极化现象，过程中还要设置多种梯度的电流，必要时进行短时间的放电。充电过程还要进行一次容量检测，并且按照容量进行配组。目前的内化成充电工艺中，通常充电不限电压，电池温度高，容易造成极板添加剂分解，造成电池性能下降快，低温容量性能不佳，需要消耗大量冷却水进行降温。因此，解决内化成充电工艺电池温度高和耗水量大的问题就显得尤为重要了。
实用新型内容
本发明的目的是提供一种蓄电池内化成工艺，通过多次充电放电，使用不同的电流对电池进行充电，设置多个最高限制电压，控制电能转化为热能，解决了内化成充电工艺电池温度高和耗水量大的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
本发明的目的是提供一种蓄电池内化成工艺，通过多次充电放电，使用不同的电流对电池进行充电，设置多个最高限制电压，控制电能转化为热能，解决了内化成充电工艺电池温度高和耗水量大的问题。
本发明提供一种蓄电池内化成充电工艺，所述工艺步骤如下：
步骤1）：用恒电压16.8～17.8V/只和限制最高电流（0.3～0.4）I2A充电10h；
步骤2）：静置0.15h；
步骤3）：用恒电压16.8～17.8V/只和限制最高电流（0.3～0.4）I2A充电15h；
步骤4）：用0.8I2A的电流放电1h；
步骤5）：用恒电压16.5～17.5V/只和限制最高电流（0.4～0.45）I2A充电13h；
步骤6）：静置0.15h；
步骤7）：用恒电压16.5～17.5V/只和限制最高电流（0.3～0.4）I2A充电9h；
步骤8）：静置0.5h；
步骤9）：用I2A的电流放电至10.5V/只；
步骤10）：用恒电压16～17V/只和限制最高电流（0.4～0.45）I2A充电8h；
步骤11）：静置0.15h；
步骤12）：用恒电压16～17V/只和限制最高电流（0.3～0.4）I2A充电3h；
步骤13）：用恒电压15.5～16.5V/只和限制最高电流（0.02～0.08）I2A充电5h对电池进行抽酸处理。
I2为2小时率电流（详见GB/T 22199.1-2017）。
优选地，所述步骤1)开始前对铅蓄电池进行真空加硫酸溶液，真空加硫酸溶液时抽真空次数3-5次，真空度为0.03-0.1Mpa。通过多次抽真空，可以加快玻璃纤维隔板空隙中的空气排出，让硫酸溶液浸润隔板。
优选地，真空加硫酸溶液前，先将硫酸溶液降温至5-10℃，加硫酸溶液后电池立即放置于温度≤20℃的水中静置1~2h。防止因电池内部过高，极板活性物质中的有机添加剂分解或溶解到硫酸溶液中。
优选地，步骤1)至步骤13)充电、放电、静置过程中使用循环水浴降温，循环水浴中冷却水的温度控制在35-45℃。内化成过程中保持一定的温度，可以促进氧化还原反应的速度。
本发明铅蓄电池内化成充电工艺与现有技术相比，具有以下优点：
一、本发明的内化成工艺包括4个静置步骤，7个充电步骤和2个放电步骤。步骤1）至7）是活性物质生成阶段，步骤8）至12）是容量测试阶段，步骤13）是抽酸阶段，相较与其它化成工艺，工艺步骤得到减少，通过计算内化成充电量为电池额定容量的7-9倍，节约了电能，总时间约为68h，提高了生产效率。
二、由于充电时，当电压超过14.4V/只时，就会发生电解水的副反应，电流越大电解水的量越大，本发明通过对充电阶段进行了恒电压设置，当电压未到达恒电压时，确保化成时电池以最高电流充电，当电压到达恒电流时，通过充电机调低电流，来保持电压恒定在设置值，设置恒电压，可以降低充电阶段后期的电流，减少副反应，节约用电量的同时减少了冷却水的用量。由于内化成初期电池内阻较大，恒电压设置为较高值，内化成后期电池内阻变小，因此可以恒电压设置为较低值。
三、本发明设置恒电压进行抽酸，可以提高隔板含硫酸溶液的饱和度的一致性，保证单体电池在密封后氧复合反应的一致性，延长蓄电池组的寿命。
具体实施方式
实施例1
以6-DZF-20电池为例，先进行真空加硫酸溶液，先将硫酸溶液降温至8℃，经管道输送至灌酸机，设置抽真空次数4次，真空度为0.08Mpa.每次抽真空时间持续10s，间歇时间6s。加酸后，电池立即放置于温度为15℃的水中，静置1h，开始内化成充电过程，本实施例中I2为20/2A（额定容量/2），化成步骤如下：
步骤1）：用恒电压17.5V/只和限制最高电流3A充电10h；
步骤2）：静置0.15h；
步骤3）：用恒电压17.5V/只和限制最高电流3A充电15h；
步骤4）：用8A的电流放电1h；
步骤5）：用恒电压17V/只和限制最高电流4A充电13h；
步骤6）：静置0.15h；
步骤7）：用恒电压17V/只和限制最高电流3A充电9h；
步骤8）：静置0.5h；
步骤9）：用10A的电流放电至10.5V/只；
步骤10）：用恒电压16.5V/只和限制最高电流4A充电8h；
步骤11）：静置0.15h；
步骤12）：用恒电压16.5V/只和限制最高电流3A充电3h；
步骤13）：用恒电压16.3V/只和限制最高电流0.5A充电5h对电池进行抽酸处理。
充放电过程中通过水浴槽进水的流速对蓄电池进行降温，温度控制在40℃。
通过计算内化成充电量为电池额定容量的8倍（电流×时间=容量），内化成时间为68h。
蓄电池性能检测
将上述型号为6-DZF-20的蓄电池，参照试验标准GB/T 22199.1-2017。
1、容量
检测方法：在温度为25℃±2℃的环境中以I2（A）电流放电至蓄电池端电压10.5V/只时终止。
2、低温-18℃容量
在-18℃±1℃环境中保持12h，然后以I2（A）电流放电到蓄电池端电压10.5V/只时终止。
3、大电流放电特性
在25℃±2℃的环境中静置1h-4h后，以3.6 I2（A）电流放电至蓄电池端电压10.5V/只时终止。
4、循环寿命
在25℃±5℃的环境中，以I2（A）电流放电1.6h，然后以恒定电压16V/只[限流0.4I2]充电6.4h；以上为一个循环寿命次数。当放电1.6h蓄电池端电压连续三次低于10.5V/只时，认为蓄电池循环寿命终止。
序号 检测项目 标准 实施例1
1 容量 ≥20Ah 21.6
2 低温-18℃容量 ≥14Ah 16
3 大电流放电特性 ≥25min 28
4 循环寿命 ≥350次 400
实施例2
以6-DZF-12电池为例，先进行真空加硫酸溶液，先将硫酸溶液降温至8℃，经管道输送至灌酸机，设置抽真空次数3次，真空度为0.08Mpa.每次抽真空时间持续10s，间歇时间6s。加酸后，电池立即放置于温度为15℃的水中，静置1h，开始内化成充电过程，本实施例中I2为12/2A（额定容量/2），化成步骤如下：
步骤1）：用恒电压17.5V/只和限制最高电流1.8A充电10h；
步骤2）：静置0.15h；
步骤3）：用恒电压17.5V/只和限制最高电流1.8A充电15h；
步骤4）：用4.8A的电流放电1h；
步骤5）：用恒电压17V/只和限制最高电流2.4A充电13h；
步骤6）：静置0.15h；
步骤7）：用恒电压17V/只和限制最高电流1.8A充电9h；
步骤8）：静置0.5h；
步骤9）：用6A的电流放电至10.5V/只；
步骤10）：用恒电压16.5V/只和限制最高电流2.4A充电8h；
步骤11）：静置0.15h；
步骤12）：用恒电压16.5V/只和限制最高电流1.8A充电3h；
步骤13）：用恒电压16.3V/只和限制最高电流0.3A充电5h对电池进行抽酸处理。
充放电过程中通过水浴槽进水的流速对蓄电池进行降温，温度控制在40℃。
通过计算内化成充电量为电池额定容量的8倍（电流×时间=容量），内化成时间为68h。
蓄电池性能检测
将上述型号为6-DZF-12的蓄电池，参照试验标准GB/T 22199.1-2017。
1、容量
检测方法：在温度为25℃±2℃的环境中以I2（A）电流放电至蓄电池端电压10.5V/只时终止。
2、低温-18℃容量
在-18℃±1℃环境中保持12h，然后以I2（A）电流放电到蓄电池端电压10.5V/只时终止。
3、大电流放电特性
在25℃±2℃的环境中静置1h-4h后，以3.6 I2（A）电流放电至蓄电池端电压10.5V/只时终止。
4、循环寿命
在25℃±5℃的环境中，以I2（A）电流放电1.6h，然后以恒定电压16V/只[限流0.4I2]充电6.4h；以上为一个循环寿命次数。当放电1.6h蓄电池端电压连续三次低于10.5V/只时，认为蓄电池循环寿命终止。
序号 检测项目 标准 实施例2
1 容量 ≥12Ah 12.9
2 低温-18℃容量 ≥8.4Ah 9.72
3 大电流放电特性 ≥25min 28
4 循环寿命 ≥350次 421
由以上数据可知，采用新内化成工艺的蓄电池，容量、低温容量和循环寿命得到了改善。

Claims (4)

1.一种节能节水型内化成工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：用恒电压16.8～17.8V/只和限制最高电流（0.3～0.4）I2A充电10h，其中I2为2小时率电流；
步骤2)：静置0.15h；
步骤3)：用恒电压16.8～17.8V/只和限制最高电流（0.3～0.4）I2A充电15h；
步骤4)：用0.8 I2A的电流放电1h；
步骤5)：用恒电压16.5～17.5V/只和限制最高电流（0.4～0.45）I2A充电13h；
步骤6)：静置0.15h；
步骤7)：用恒电压16.5～17.5V/只和限制最高电流（0.3～0.4）I2A充电9h；
步骤8)：静置0.5h；
步骤9)：用I2A的电流放电至10.5V/只；
步骤10)：用恒电压16～17V/只和限制最高电流（0.4～0.45）I2A充电8h；
步骤11)：静置0.15h；
步骤12)：用恒电压16～17V/只和限制最高电流（0.3～0.4）I2A充电3h；
步骤13)：用恒电压15.5～16.5V/只和限制最高电流（0.02～0.08）I2A充电5h对电池进行抽酸处理。
2.根据权利要求1所述的一种节能节水型内化成工艺，其特征在于，所述步骤1)开始前对铅蓄电池进行真空加硫酸溶液，真空加硫酸溶液时抽真空次数3-5次，真空度为0.03-0.1Mpa。
3.根据权利要求2所述的一种节能节水型内化成工艺，其特征在于，真空加硫酸溶液前，先将硫酸溶液降温至5-10℃，加硫酸溶液后电池立即放置于温度≤20℃的水中静置1~2h。
4.根据权利要求1所述的一种节能节水型内化成工艺，其特征在于，步骤1)至步骤13)充电、放电过程中使用循环水浴降温，循环水浴中冷却水的温度控制在35-45℃。
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