CN110085933B - 一种铅蓄电池配组方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铅蓄电池配组方法，包括以下步骤：(1)铅蓄电池化成，化成结束后进行容检放电，根据容检放电的终止电压值进行第一次分档；(2)容检放电结束后，检测铅蓄电池的内阻值；(3)对铅蓄电池进行补充电；(4)剔除内阻异常铅蓄电池，根据内阻值进行第二次分档；(5)取分为同一档的铅蓄电池配为一组。本发明铅蓄电池配组方法在容量分档的基础上，再通过蓄电池放电后的内阻值进行二次分档，从而可以有效的将存在缺陷但不易在容检电压发现的问题电池进行剔除，以实现精准配组，提升铅蓄电池组中的单只蓄电池在使用循环过程中的一致性，达到延长铅蓄电池组使用寿命的目的。

Description

一种铅蓄电池配组方法
技术领域
本发明涉及铅蓄电池技术领域，特别是涉及一种铅蓄电池配组方法。
背景技术
铅蓄电池是一种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。
单只电池由多只单体电池组成，其驱动能力有限，因此在实际应用中，为了能够为电动助力车为提供足够的驱动力，需要将多只单只电池组合形成为具有高驱动能力的动力铅蓄电池组。由于铅蓄电池在使用过程中由于活性物质脱落、硫化等原因，随使用时间的增长，铅蓄电池的容量为越来越低。因此，在由多只单只电池组成的动力铅蓄电池组中，由于组成中的某一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。某个单只电池的落后，必将影响整组电池的使用性能和使用寿命，至使电池使用寿命提前终止。因此，如何进行单只电池的配组直接影响了整个动力铅蓄电池组的使用寿命。
比如，公开号为CN104538681A的中国发明专利公开了一种铅酸蓄电池化成配组工艺，包括内化成和配组，所述配组包括：(1)将完成装配、内化成的电池重复充放电若干次；(2)对电池进行恒压限流充电，在此过程中对电池进行抽酸；(3)抽酸完成后，在注酸口处加盖橡皮帽，将一组电池串联，恒流放电至平均电压达到终止电压，并记录放电时间；(4)将放电时间差小于设定值的电池组归为一档，检测电池电压，将同一档的电池根据电压进行配组；(5)配组完成后，对电池组进行充电。
公开号为CN107123825A的中国发明专利公开了一种铅蓄电池配组方法，包括以下步骤：(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％。
蓄电池内阻是由欧姆阻抗与极化阻抗组成的，欧姆阻抗反映的是导电部件的导电能力，而极化阻抗则是反映活性物质成流反应的极化状态。欧姆阻抗是电池早期失效的最大隐患，也是容易发现及检测出来的质量问题，诸如汇流排及板栅化学腐蚀程度、极板焊接质量直接影响欧姆阻抗。而极化阻抗更为复杂，受正负板间距(电子传输距离)、电解液饱和度及电解液的浓差极化等的影响，同一批电池在满电状态时差异并不明显，而随着放电的进行极化阻抗的差异就会随着放电深度的增加而增加，也就是说蓄电池满电内阻并不能完全反映电池状态，而空电内阻更能反映真实状态。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的不足，提供了一种效果更好的铅蓄电池配组方法。
一种铅蓄电池配组方法，包括以下步骤：
(1)铅蓄电池化成，化成结束后进行容检放电，根据容检放电的终止电压值进行第一次分档；
(2)容检放电结束后，检测铅蓄电池的内阻值；
(3)对铅蓄电池进行补充电；
(4)剔除内阻异常铅蓄电池，根据内阻值进行第二次分档；
(5)取分为同一档的铅蓄电池配为一组。
其中，步骤(1)化成最后一阶段采用0.01C～0.03C安培电流充满电。优选的，步骤(1)化成最后一阶段采用0.01C～0.03C安培电流充电3小时。化成最后阶段小电流将铅蓄电池充满电，用于为下一步的容检放电做准备，一方面充满电，另一方面是以小电流维持较高电压(一般15.5V以上)将浮酸(游离酸)抽净，以确保电池单格饱和吸液量及含酸量基本一致，有利于放电配组的一致性。
容检放电时，以0.5C安培放电125～130分钟。第一次分档时，将终止电压值不低于9V且不高于11.2V的铅蓄电池，按终止电压值大小分成5～10档。容检放电参数及第一次分档均按现有技术中常规方法进行。优选的，第一次分档时，分为同一档的铅蓄电池的终止电压值差值为0.02～0.35V。
本发明铅蓄电池配组方法中检测的铅蓄电池的内阻值为铅蓄电池放电放空后的内阻值，称为空电内阻。容检放电时，正好需要将电量全部放电放空，所以容检放电结束后可以立即检测空电内阻，也可以静置一定时间再进行检测。优选的，容检放电结束后，静置0～1.5小时再检测铅蓄电池的内阻值。
第二次分档时，个别铅蓄电池的空电内阻与其他电池偏离较多，难以与其他电池进行配组，一般认为该铅蓄电池的内阻值存在异常情况，可以剔除。优选的，步骤(4)内阻值大于平均值1.05倍的铅蓄电池为内阻异常铅蓄电池。
优选的，第二次分档时，分为同一档的铅蓄电池，内阻值最大值与最小值的差值不大于该档平均值的1％。
现在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。本发明在容量检测阶段前先进行抽酸并盖好安全阀，使电池处于与实际使用的相同状态，再进行容量检测放电，根据容量检测阶段的终止电压进行分档，一般以2小时率容量检测结果为分档指标。在放电结束后需对蓄电池内阻进行检测，并采用此内阻值进行二次分档。蓄电池组一般是由2～8只电池组成，在二次分档完成后，从属于同一档的蓄电池中选择需要数量的蓄电池组成为一组成为蓄电池组。通常生产过程中，从电池化成下线到电池配组，由于要采用开路电压进行配组，往往都会静置12小时以上，而采用本发明铅蓄电池配组方法不需要此静置过程。
蓄电池内阻是由欧姆阻抗与极化阻抗组成的，欧姆阻抗反映的是导电部件的导电能力，而极化阻抗则是反映活性物质成流反应的极化状态。欧姆阻抗是电池早期失效的最大隐患，也是容易发现及检测出来的质量问题，诸如汇流排及板栅化学腐蚀程度、极板焊接质量直接影响欧姆阻抗。而极化阻抗更为复杂，受正负板间距(电子传输距离)、电解液饱和度及电解液的浓差极化等的影响，(诸如，少酸、多酸问题，也就是饱和吸液量过低或过高都会带来极化阻抗变大，还有装配压力过松、极板板间距的不同带来的极化阻抗的不同，在电池放电态会有明显的不同)同一批电池在满电状态时差异并不明显，而随着放电的进行极化阻抗的差异就会随着放电深度的增加而增加，也就是说蓄电池满电内阻并不能完全反映电池状态，而空电内阻更能反映真实状态。
一组电池空电内阻更为一致，说明电池状态基本相当，电池成组放电时出现单只落后的情况会减少，利于电池循环寿命的延长。
本发明铅蓄电池配组方法在容量分档的基础上，再通过蓄电池放电后的内阻值进行二次分档，从而可以有效的将存在缺陷但不易在容检电压发现的问题电池进行剔除，以实现精准配组，提升铅蓄电池组中的单只蓄电池在使用循环过程中的一致性，达到延长铅蓄电池组使用寿命的目的。同时，可以缩短电池化成结束后的静置时间，甚至可以取消静置直接进行成品工序。
具体实施方式
实施例1
(1)化成后进行2小时率放电容检。
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210Ah。在化成最后一阶段采用带电抽酸，以0.3A(0.015C安培)电流充电3小时后开始抽酸，将游离酸抽净，然后静置1小时后安装安全阀，然后再进行2小时率放电容检，以10A电流(0.5C安培)放电125分钟，容检电压如表1所示。
表1
Figure BDA0002007372730000041
(2)2小时容检分档。
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7档，分档结果如表2所示。
表2
Figure BDA0002007372730000042
Figure BDA0002007372730000051
(3)内阻值检测。
2小时率容检放电结束后即时测得内阻值(2分钟内测完)，此次试验用上述4档电池为例，内阻值测得结果如表3所示。测试完成后，将电池充满电并静置12h测得开路电压。
表3
Figure BDA0002007372730000052
Figure BDA0002007372730000061
根据测试结果进行分档配组，首先剔除容检电压同档位内阻值大于内阻平均值的1.05倍的电池，平均值18.24*1.05＝19.152，有一只电池需剔除(表3加粗删除线处)，按内阻值最大值与最小值的差值不大于该档平均值的1％进行二次分档得到两组电池新配1与新配2。原配1与原配2是采用原配组方法的随机配组(未将空电内阻值作为配组条件)。
表4
Figure BDA0002007372730000062
Figure BDA0002007372730000071
对这4组电池进行循环寿命测试100次，测试结果如表4中所示，结果表明，采用本发明方法进行的二次配组的电池组明显优于常规配组的电池组，从循环第50次就能发现压差的变化，100次就更明显，容量的差距也相应带来优势。
实施例2
(1)化成后进行2小时率放电容检。
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210Ah。在化成最后一阶段采用带电抽酸，以0.2A(0.01C安培)电流充电3小时后开始抽酸，将游离酸抽净，然后静置0.5小时后安装安全阀，然后再进行2小时率放电容检，以10A电流放电130分钟，容检电压如表5所示。
表5
Figure BDA0002007372730000072
Figure BDA0002007372730000081
(2)2小时容检分档。
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5档，分档结果如表6所示。
表6
Figure BDA0002007372730000082
(3)内阻值检测。
2小时率容检放电结束后静置0.5小时后测得内阻值(2分钟内测完)，此次试验用上述2档电池为例，内阻值测得结果如表7所示。测试完成后，将电池充满电并静置12h测得开路电压。
表7
Figure BDA0002007372730000083
Figure BDA0002007372730000091
根据测试结果进行分档配组，首先剔除容检电压同档位内阻值大于内阻平均值的1.05倍的电池，平均值16.32*1.05＝17.136，有一只电池需剔除(表7加粗删除线处)，按内阻值最大值与最小值的差值不大于该档平均值的1％进行二次分档得到两组电池新配1与新配2。原配1与原配2是采用原配组方法的随机配组(未将空电内阻值作为配组条件)。
表8
Figure BDA0002007372730000092
Figure BDA0002007372730000101
对这4组电池进行循环寿命测试100次，测试结果如表8中所示，结果表明，采用本发明方法进行的二次配组的电池组明显优于常规配组的电池组，从循环第50次就能发现压差的变化，100次就更明显，容量的差距也相应带来优势。
实施例3
(1)化成后进行2小时率放电容检。
6-DZF-12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130Ah。在化成最后一阶段采用带电抽酸，以0.36A(0.03C安培)电流充电3小时后开始抽酸，将游离酸抽净，然后静置1.5小时后安装安全阀，然后再进行2小时率放电容检，以6A电流放电127分钟，容检电压如表9所示。
表9
Figure BDA0002007372730000102
Figure BDA0002007372730000111
(2)2小时容检分档。
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10档，分档结果如表10所示。
表10
Figure BDA0002007372730000112
(3)内阻值检测。
2小时率容检放电结束后静置1小时后测得内阻值(2分钟内测完)，此次试验用上述6档电池为例，内阻值测得结果如表11所示。测试完成后，将电池充满电并静置12h测得开路电压。
表11
Figure BDA0002007372730000121
根据测试结果进行分档配组，首先剔除容检电压同档位内阻值大于内阻平均值的1.05倍的电池，平均值20.66*1.05＝21.69，有2只电池需剔除(表11加粗删除线处)，按内阻值最大值与最小值的差值不大于该档平均值的1％进行二次分档得到两组电池新配1与新配2。原配1与原配2是采用原配组方法的随机配组(未将空电内阻值作为配组条件)。
表12
Figure BDA0002007372730000122
Figure BDA0002007372730000131
对这4组电池进行循环寿命测试100次，测试结果如表12中所示，结果表明，采用本发明方法进行的二次配组的电池组明显优于常规配组的电池组，从循环第50次就能发现压差的变化，100次就更明显，容量的差距也相应带来优势。

Claims (7)

1.一种铅蓄电池配组方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)铅蓄电池化成，化成结束后进行容检放电，根据容检放电的终止电压值进行第一次分档；
(2)容检放电结束后，检测铅蓄电池的内阻值；
(3)对铅蓄电池进行补充电；
(4)根据步骤(2)中的内阻值，剔除内阻异常铅蓄电池，根据内阻值进行第二次分档；
(5)取分为同一档的铅蓄电池配为一组，
步骤(4)内阻值大于平均值1.05倍的铅蓄电池为内阻异常铅蓄电池，
第二次分档时，分为同一档的铅蓄电池，内阻值最大值与最小值的差值不大于该档平均值的1％。
2.如权利要求1所述的铅蓄电池配组方法，其特征在于，步骤(1)化成最后一阶段采用0.01C～0.03C安培电流充满电。
3.如权利要求2所述的铅蓄电池配组方法，其特征在于，步骤(1)化成最后一阶段采用0.01C～0.03C安培电流充电3小时。
4.如权利要求1所述的铅蓄电池配组方法，其特征在于，容检放电时，以0.5C安培放电125～130分钟。
5.如权利要求1所述的铅蓄电池配组方法，其特征在于，第一次分档时，将终止电压值不低于9V且不高于11.2V的铅蓄电池，按终止电压值大小分成5～10档。
6.如权利要求5所述的铅蓄电池配组方法，其特征在于，第一次分档时，分为同一档的铅蓄电池的终止电压值差值为0.02～0.35V。
7.如权利要求1所述的铅蓄电池配组方法，其特征在于，容检放电结束后，静置0～1.5小时再检测铅蓄电池的内阻值。
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