CN110492189A - 一种阀控式蓄电池修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阀控式蓄电池修复方法，包括：对待修复的阀控式蓄电池依次进行第一次定阻抗放电、反向脉冲充电、第二次定阻抗放电和正向充电，完成修复。本发明通过放电、反向脉冲充电改变活性物质、界面活性物质成份、结构，电池经再放电并充足电后，正极板栅与活性物质界面产物恢复为以二氧化铅主要成份的晶相结构，负极活性物硫酸铅含量降低，电池的放电容量显著提高。

Description

一种阀控式蓄电池修复方法

技术领域

本发明涉及阀控式蓄电池修复技术领域，具体涉及一种阀控式蓄电池修复方法。

背景技术

阀控式铅酸电池广泛应用于通信、电动车等领域，但普遍存在使用寿命短的问题。当前认为，早期容量衰减(PCL)效应是造成动力电池早期使用寿命缩短的主要原因，除正极活性物质脱落(以下简称PCL-2)不可修复外，另两类原因为正极板栅与活性物质生成致密硫酸铅形成高阻挡层(以下简称PCL-1)与负极硫化表面生成粗晶粒的硫酸铅(以下简称PCL-3)。PCL-1和PCL-3这两类故障电池内部极板仍保持了良好的骨架，未到达真正的寿命终止。

在PCL-1、PCL-3中，电池反应产物硫酸铅的累积不能通过正常的充电进行修复或者修复后破坏活性物质强度，电池使用寿命显著降低。对PCL-3类电池，现有的修复方法为打开电池盖片，添加修复液或低密度电解液或水，采取小电流长时间过充电方式经反复多次充放电去除负极的硫化。同时，修复液、低密度电解液或水的添加在修复中有腐蚀酸液产生，环保上有较高的要求，修复的时间长。对于PCL-1类电池，目前无好的解决措施。

公开号为CN 107681211 A的专利说明书公开了一种阀控式密封铅酸蓄电池修复工艺，包括以下步骤：第一步：清理，清理被修电池外表的灰尘，清除端子上面的沾污和锈蚀；第二步：观察电池内部的电解液，撬开胶粘的或者热封的电池上盖，露出电池的橡胶排气阀，拆下排气阀，观察电池内部情况，给电池加含0.2％～0.5％硫酸的电解液，到电池上面有流动的电解液，观察电解液，如果有黑色浑浊杂质，说明电池的正极板已经明显的软化；如果没有黑色浑浊杂质，等待4小时以后，水充分深入电池，如果仅仅是因为停用时间较长而引起电池容量下降，直接进入步骤三；步骤三：预充电，对电池进行恒压限流充电，采用0.1C～0.25C电流充电，到16.2V以后，通过降低电流的方法，维持充电电压，一直到充电电流下降到0.03C的时候，停止充电；充电的时候，有气体带着电解液从排气孔中溢出，为了不污染环境，电池放到耐酸的容器中；充电以后，观察电池内部是否还有游离酸，如果没有，需要补0.08％～0.1％的硫酸溶液，到出现游离酸；如果每个单格里都有游离酸，用倾倒和吸管吸出可见到的游离酸，使电池处于准贫液状态；充电结束以后，电池静止半小时以后，测量电池的开路电压，电压在12V以上，电池有维修价值，如果电池电压低于10.8V，电池有内短路，该电池没有维修价值；步骤四：对于有维修价值的电池，连接修复仪的正负输出到电池的正负极柱上，对电池进行修复，首次修复时间应该高于48小时；步骤五：容量测试，给电池按照0.1C电流放电，记录放电时间，其放电电流乘以时间的小时数，就是电池修复的容量，如果电池容量达到到标称容量的70％以上，结束修复，如果容量没有达到70％的标称容量，继续按照步骤三充电，充电以后继续修复。

发明内容

针对本领域存在的不足之处，本发明提供了一种阀控式蓄电池修复方法，通过放电、反向脉冲充电改变活性物质、界面活性物质成份、结构，电池经再放电并充足电后，正极板栅与活性物质界面产物恢复为以二氧化铅主要成份的晶相结构，负极活性物硫酸铅含量降低，电池的放电容量显著提高。

一种阀控式蓄电池修复方法，包括：对待修复的阀控式蓄电池依次进行第一次定阻抗放电、反向脉冲充电、第二次定阻抗放电和正向充电，完成修复。

本发明通过反向脉冲活化、放电、充电改变正极板栅界面硫酸铅结构，阻挡层硫酸铅通过反向化成还原成多孔状铅，经放电转化为具有良好导电性的硫酸铅经充电后生成二氧化铅，打破板栅界面致密硫酸铅阻挡层，改善PCL-1。

本发明的电池放电采用定电阻，放电末期放电电流逐渐下降至0，在此阶段，活性物质反应产物硫酸铅与板栅表面硫酸铅进行再结合，结合力强。

本发明通过反向脉冲活化充电改变负极表面硫酸铅结构，负极表层硫酸铅转化成多孔二氧化铅，经放电再生成硫酸铅并通过充电还原成铅。

反向脉冲后正极由铅、硫酸铅、二氧化铅构成，电池中酸性偏弱，充电时利于α-PbO₂形成，提供正极活性物质支撑骨架。

作为优选，所述待修复的阀控式蓄电池为剔除短路、短路及外壳问题的、经测试容量不足的电池。

作为优选，所述第一次定阻抗放电的放电时间为2～3h，放电初期电流为1.2C₂±10％×1.2C₂A。

作为优选，所述反向脉冲充电过程中，正脉冲时间为1～2s，电流为0.2C₂～0.3C₂A，负脉冲时间为0.5～1s，电流为0.05C₂A，反向脉冲充电时间为3～6h。

作为优选，所述第二次定阻抗放电的放电时间为2～3h，放电初期电流为1.2C₂±10％×1.2C₂A。

作为优选，所述正向充电的充电方式为恒压限流，恒压2.5V/单格，限流0.25C₂A，充电时间10～15h。

作为优选，在第一次定阻抗放电结束后，静置2～5h再进行反向脉冲充电。

作为优选，第二次定阻抗放电结束，静置一段时间后再进行正向充电；

所述静置的时间不大于24h。

作为优选，对修复完成后的阀控式蓄电池进行放电容量检测，达到使用要求的电池按恒压2.5V/单格、限流0.25C₂A的条件充电10～15h后继续使用。

作为优选，所述的阀控式蓄电池修复方法，具体包括步骤：

(1)对待修复的阀控式蓄电池进行2～3h的定阻抗放电，放电初期电流为1.2C₂±10％×1.2C₂A；

(2)静置2～5h，反接电池正负极进行脉冲充电，正脉冲时间为1～2s，电流为0.2C₂～0.3C₂A，负脉冲时间为0.5～1s，电流为0.05C₂A，脉冲充电时间为3～6h；

(3)充电完毕后，再次进行2～3h的定阻抗放电，放电初期电流为1.2C₂±10％×1.2C₂A；

(4)静置0～24h，然后进行正向充电，充电方式为恒压限流，恒压2.5V/单格，限流0.25C₂A，充电时间10～15h，完成修复。

本发明与现有技术相比，主要优点包括：

1、电池通过修复，PCL-1、PCL-3类电池容量能恢复至额定容量的90％以上。

2、电池修复时无需撬盖片进行单格补水或其他添加剂，修复简单，无环保设施要求，操作简单。

3、电池修复时未进行过充电，活性物质强度未进行深度破坏，电池有较好的寿命。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。

实施例1

6-DZF-12电池组使用三个月后检测C₂容量为7.2Ah(1#)、7.9Ah(2#)、7.2Ah(3#)、7.0Ah(4#)，无短路、断路及外壳问题。

上述四节电池以1Ω定电阻放电2小时，放电初期电流为1.2C₂A。定电阻放电结束后静置2h，反接电池正负极进行反向脉冲充电，正脉冲时间为1s，电流为0.3C₂A，负脉冲时间为0.5s，电流为0.05C₂A，脉冲充电时间为3h。

脉冲充电后电池继续以1Ω定电阻放电2小时，放电初期电流为1.2C₂A。定电阻放电结束后静置12小时，然后进行恒压限流充电，恒压2.5V/单格，限流0.25C₂A，充电时间15h，完成修复。

修复完成后进行2小时率检测，电池容量为12.2Ah(1#)、12.1Ah(2#)、12.0Ah(3#)、11.9Ah(4#)，修复后平均容量为12.05Ah，比未修复前平均容量7.325Ah提高65％，达到额定容量的100.4％。

实施例2

6-DZF-12电池组使用四个月后检测C₂容量为7.1Ah(1#)、9.6Ah(2#)、8.9Ah(3#)、8.5Ah(4#)，无短路、断路及外壳问题。

上述四节电池以1Ω定电阻放电2.5小时，放电初期电流为1.2C₂+10％×1.2C₂A。定电阻放电结束后静置5h，反接电池正负极进行反向脉冲充电，正脉冲时间为2s，电流为0.2C₂A，负脉冲时间为1s，电流为0.05C₂A，脉冲充电时间为6h。

脉冲充电后电池继续以1Ω定电阻放电2.5小时，放电初期电流为1.2C₂+10％×1.2C₂A。定电阻放电结束后静置12小时，然后进行恒压限流充电，恒压2.5V/单格，限流0.25C₂A，充电时间10h，完成修复。

修复完成后进行2小时率检测，电池容量为7.2Ah(1#)、11.1Ah(2#)、11.7Ah(3#)、11.5Ah(4#)，除1#电池容量未提升外(解剖发现为正极脱粉PCL-2)，其余电池修复后平均容量为11.43Ah，比未修复前平均容量9.0Ah提高27％，达到额定容量的95.3％，电池可与其他电池配组后继续使用。

实施例3

6-DZF-20电池组使用一个月后检测C₂容量为10.2Ah(1#)、20.9Ah(2#)、20.2Ah(3#)、20.1Ah(4#)，无短路、断路及外壳问题。2#、3#、4#电池无需修复。

1#电池以0.6Ω定电阻放电2小时，放电初期电流为1.2C₂-10％×1.2C₂A。定电阻放电结束后静置2h，反接电池正负极进行反向脉冲充电，正脉冲时间为1.5s，电流为0.25C₂A，负脉冲时间为0.8s，电流为0.05C₂A，脉冲充电时间为5h。

脉冲充电后电池继续以0.6Ω定电阻放电2小时，放电初期电流为1.2C₂-10％×1.2C₂A。定电阻放电结束后静置12小时，然后进行恒压限流充电，恒压2.5V/单格，限流0.25C₂A，充电时间13h，完成修复。

修复完成后进行2小时率检测，电池容量为19.9Ah(1#)，比未修复前容量10.2Ah提高95.1％，达到额定容量的99.5％。

对比例1

6-DZF-12电池组使用四个月后检测C₂容量为7.3Ah(1#)、9.5Ah(2#)、8.9Ah(3#)、8.7Ah(4#)，无短路、断路及外壳问题。

上述四节电池单只以初充电流0.12～0.18C₂A，充电限电压15.6V/只充电8～10h。然后电池进行脉冲充电，正脉冲时间为2s，电流为0.2C₂A，负脉冲时间为1s，电流为0.05C₂A，脉冲充电时间为6h，完成修复。

修复完成后进行2小时率检测，电池容量为7.2Ah(1#)、11.1Ah(2#)、9.2Ah(3#)、9.5Ah(4#)，除2#电池容量明显提升外，其余电池修复后容量未明显提升，经解剖测试分析1、3、4号电池正板负极外观无异常，但正极放电受限(PCL-1)。

对比例2

6-DZF-12电池组使用四个月后检测C₂容量为7.9Ah(1#)、8.5Ah(2#)、8.1Ah(3#)、6.7Ah(4#)，无短路、断路及外壳问题。

上述四节电池以6A放电至0～0.5V，然后以初充电流0.12～0.18C₂A，充电限电压15.6V/只充电12～15h。然后电池进行脉冲充电，正脉冲时间为2s，电流为0.2C₂A，负脉冲时间为1s，电流为0.05C₂A，脉冲充电时间为6h，完成修复。

修复完成后进行2小时率检测，电池容量为10.1Ah(1#)、10.2Ah(2#)、11.5Ah(3#)、8.5Ah(4#)，除3#电池容量明显提升外，1#、2#、4#比未修复前平均容量7.7Ah提高24.6％，达到额定容量的80％。经解剖测试分析1#、2#号电池正板负极外观无异常，但正极放电受限(PCL-1)，4#电池为正极脱粉PCL-2。

此外应理解，在阅读了本发明的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种阀控式蓄电池修复方法，其特征在于，包括：对待修复的阀控式蓄电池依次进行第一次定阻抗放电、反向脉冲充电、第二次定阻抗放电和正向充电，完成修复。

2.根据权利要求1所述的阀控式蓄电池修复方法，其特征在于，所述待修复的阀控式蓄电池为剔除短路、短路及外壳问题的、经测试容量不足的电池。

3.根据权利要求1所述的阀控式蓄电池修复方法，其特征在于，所述第一次定阻抗放电的放电时间为2～3h，放电初期电流为1.2C₂±10％×1.2C₂A。

4.根据权利要求1所述的阀控式蓄电池修复方法，其特征在于，所述反向脉冲充电过程中，正脉冲时间为1～2s，电流为0.2C₂～0.3C₂ A，负脉冲时间为0.5～1s，电流为0.05C₂ A，反向脉冲充电时间为3～6h。

5.根据权利要求1所述的阀控式蓄电池修复方法，其特征在于，所述第二次定阻抗放电的放电时间为2～3h，放电初期电流为1.2C₂±10％×1.2C₂A。

6.根据权利要求1所述的阀控式蓄电池修复方法，其特征在于，所述正向充电的充电方式为恒压限流，恒压2.5 V/单格，限流0.25C₂ A，充电时间10～15h。

7.根据权利要求1所述的阀控式蓄电池修复方法，其特征在于，在第一次定阻抗放电结束后，静置2～5h再进行反向脉冲充电。

8.根据权利要求1所述的阀控式蓄电池修复方法，其特征在于，第二次定阻抗放电结束，静置一段时间后再进行正向充电；

所述静置的时间不大于24h。

9.根据权利要求1所述的阀控式蓄电池修复方法，其特征在于，对修复完成后的阀控式蓄电池进行放电容量检测，达到使用要求的电池按恒压2.5 V/单格、限流0.25C₂ A的条件充电10～15h后继续使用。

10.根据权利要求1～9任一权利要求所述的阀控式蓄电池修复方法，其特征在于，具体包括步骤：

(1)对待修复的阀控式蓄电池进行2～3h的定阻抗放电，放电初期电流为1.2C₂±10％×1.2C₂ A；

(2)静置2～5h，反接电池正负极进行脉冲充电，正脉冲时间为1～2s，电流为0.2C₂～0.3C₂ A，负脉冲时间为0.5～1s，电流为0.05C₂ A，脉冲充电时间为3～6h；

(3)充电完毕后，再次进行2～3h的定阻抗放电，放电初期电流为1.2C₂±10％×1.2C₂A；

(4)静置0～24h，然后进行正向充电，充电方式为恒压限流，恒压2.5 V/单格，限流0.25C₂ A，充电时间10～15h，完成修复。