CN110504495B - 一种蓄电池的加酸化成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蓄电池的加酸化成方法，包括以下步骤：(1)第一次加酸，向待加酸蓄电池中加入密度为1.28～1.32g/cm3、体积为总加酸量60％～70％的高比重硫酸溶液，加入完毕后冷却静置；(2)第二次加酸，加入密度为1.08～1.12g/cm3、剩余体积量的低比重硫酸溶液，加入完毕后冷却静置；(3)以0.2～0.4C进行大电流充放电，其中充电时间为2～3min，放电时间为1～2min；(4)化成。本发明方法工艺简单，第一次采用高浓度酸液注酸，使其在极板周边反应后到中心时还能存在一定浓度的酸，然后采用低浓度酸进行二次中和，使酸液浓度降低，同时再采用大电流充放电，起到再次均匀酸密度作用。此工艺可以降低酸液分层，增加电池的容量和寿命性能。

Description

一种蓄电池的加酸化成方法
技术领域
本发明涉及蓄电池注酸工艺技术领域，具体涉及一种蓄电池的加酸化成方法。
背景技术
化成是将完全干燥的生极板(未化成极板)放在稀硫酸电解液中进行电解，经过氧化和还原，分别使正极板的一氧化铅变化为二氧化铅及使负极板的一氧化铅变化为海绵状金属铅的过程。铅酸蓄电池的极板化成方法有两种：化成槽化成方法(俗称“外化成”)和电池化成方法(俗称“内化成”)。
硫酸是铅酸蓄电池的重要组成部分，它对铅酸蓄电池性能起着决定性作用。目前大多数蓄电池以抽真空注酸为主，但对于大密电池注酸还存在一定的缺陷。内化成电池采用一定浓度酸密度注酸后，容易出现酸液分层，尤其面积大的极板，极群中心压力大，导致酸液先从极板周边区域反应，然后逐渐向极板中心区域反应，极板周边区域高浓度的酸逐渐与氧化铅反应后导致到达极板中心区域的酸液浓度越来越低，几乎浓度接近于水。最终导致此区域的活性位置化成不良，形成白化，影响电池的放电容量，同时对电池的寿命性能产生很大影响。
公开号为CN 107204490 A的专利说明书公开了一种动力型铅蓄电池磁力内化成方法，采用的铅蓄电池磁力化成方法利用了制造低能磁场来影响铅蓄电池化学反应过程强度和溶液、金属介质中电荷转移以及传输速率产生影响。化成电池放电初期在磁场系统电流亦受到外部物理磁场影响，调整其频率以及其功率来降低其极化程度，在化成放电后期调制磁场强度来改变电子传输速率和强度硫酸铅大颗粒的形成起到很好的延缓作用还能通过调制不同强度的电磁场通常被用来产生低频率及高频率波来增加硫酸溶液液流动性，这能解决电池化成过程中酸液分层现象。但该方法需要外加磁力，操作较为复杂，对传统工艺的改变较大导致其实际应用的适应性有待提高。
公开号为CN 103594740 A的专利说明书公开了一种由有机成分和无机成分组成的用于电池内化成的复合胶体。所述复合胶体包含无机锂硅胶、聚丙稀酰胺、聚乙烯醇、果酸、EDTA、硼酸、磷酸和醌苯。该复合胶体，骨架稳定，增强胶体在极板表面附着力，能使胶体骨架结构稳定，提高了电池的充电接收能力。有机无机混用胶体灌注电池，提高活性物质利用率，降低电池的自放电，有效抑制电解液分层，保证极板上下层活性物质的稳定，提高电池的深循环放电能力，增强氧复合效率，减少电池内部水分的损耗，有效提高了电池的性能，延长电池的循环使用寿命。
上述列举的技术方案均没有从加酸方法的角度考虑解决酸液分层的技术问题，而加酸方法的调整对于工艺整体的设备要求、成本要求等影响是最小的，极具研发价值。
发明内容
针对本领域存在的不足之处，本发明提供了一种蓄电池的加酸化成方法，工艺简单，可彻底解决大密电池酸液分层问题，增加电池的容量和寿命性能，与本领域现有常规化成工艺的适应性好。
一种蓄电池的加酸化成方法，包括以下步骤：
(1)第一次加酸，向待加酸蓄电池中加入密度为1.28～1.32g/cm3、体积为总加酸量60％～70％的高比重硫酸溶液，加入完毕后冷却静置；
(2)第二次加酸，加入密度为1.08～1.12g/cm3、剩余体积量的低比重硫酸溶液，加入完毕后冷却静置；
(3)以0.2～0.4C进行大电流充放电，其中充电时间为2～3min，放电时间为1～2min；
(4)化成。
本发明加酸化成方法中，第一次加酸采用高浓度酸液注酸，使其在极板周边反应后到中心时还能存在一定浓度的酸，然后采用低浓度酸进行二次中和，使酸液浓度降低，同时再依次采用大电流充电、大电流放电，起到再次均匀酸密度作用。此工艺可以降低酸液分层，增加电池的容量和寿命性能。最后进行本领域常规化成工艺进行化成即可。
作为优选，步骤(1)中，第一次加酸的温度为6～10℃。
作为优选，步骤(1)中，第一次加酸完毕后先进行抽真空，再冷却静置。
进一步优选，所述抽真空的次数为4～5次，首次抽真空时间为20～22s，剩余每次抽真空时间为15～17s。
作为优选，步骤(1)中，所述冷却静置具体为水浴冷却，静置时间8～10min。进一步优选，所述水浴冷却的水温低于20℃，水位高度为蓄电池高度的2/3～3/4。
作为优选，步骤(2)中，第二次加酸的温度为10～15℃。
作为优选，步骤(2)中，第二次加酸完毕后先进行抽真空，再冷却静置。
进一步优选，所述抽真空的次数为2～3次，每次抽真空时间为15～17s。
作为优选，步骤(2)中，所述冷却静置具体为水浴冷却，静置时间15～20min。进一步优选，所述水浴冷却的水温低于25℃，水位高度为蓄电池高度的2/3～3/4。
作为优选，步骤(3)中的大电流充放电完毕后，先静置20～30min再进行步骤(4)，有利于均匀酸密度。
本发明与现有技术相比，主要优点包括：本发明方法工艺简单，第一次采用高浓度酸液注酸，使其在极板周边反应后到中心时还能存在一定浓度的酸，然后采用低浓度酸进行二次中和，使酸液浓度降低，同时再依次采用大电流充电2～3min、大电流放电1～2min，起到再次均匀酸密度作用。此工艺可以降低酸液分层，增加电池的容量和寿命性能。
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
以12V100Ah电池为例，本实施例的蓄电池的加酸化成方法，包括以下步骤：
(1)第一次加酸，采用流水线式注酸机，向待加酸蓄电池中加入密度为1.32g/cm3(25℃)的高比重硫酸溶液，加入体积为总加酸量的60％，注酸温度为6～10℃。
(2)抽真空5次，首次抽真空时间为20～22s，剩余4次抽真空时间均为15～17s。
(3)水槽冷却，静置8～10min。水槽中，水温低于20℃，水位高度为蓄电池高度的2/3～3/4。
(4)第二次加酸，加入密度为1.08g/cm3(25℃)的低比重硫酸溶液，加入体积为总加酸量的40％，注酸温度为10～15℃。
(5)抽真空2～3次，每次抽真空时间为15～17s。
(6)注完后再进入流水线进入充电水槽冷却并静置15～20min。充电水槽中水温低于25℃，水位高度为蓄电池高度的2/3～3/4。
(7)接线充电，采用30A大电流充电3min，再进行30A大电流放电2min，然后静置20～30min；
(8)化成。
步骤(8)化成工艺可采用本领域的12V100Ah铅酸蓄电池的常规工艺，具体如下：
(A)第一轮充放电
(A-1)充电电流为16.5A，充电时间为10h；
(A-2)充电电流为15A，充电时间为9h；
(A-3)充电电流为14.5A，充电时间为10h；
(A-4)放电电流为40A，放电时间为80min；
(B)第二轮充放电
(B-1)充电电流为18A，充电时间为2h；
(B-2)充电电流为17A，充电时间为12h；
(B-3)充电电流为16A，充电时间为7h；
(B-4)静置30min后放电；
(B-5)放电电流为-33.3A，放电电压为10V/只电池；
(C)第三轮充电
(C-1)充电电流为22A，充电时间为4h；
(C-2)充电电流为15A，充电时间为4h；
(C-3)充电电流为9A，充电时间为2h；
(C-4)充电电流为3A，抽酸电压不小于16.4V/只电池，充电时间4h，完成化成。
采用本实施例的加酸化成方法所得到的电解液密度在极板上的分布如表1所示，几乎没有酸液分层现象。
表1采用实施例1的加酸化成方法所得到的电解液密度分布
项目 未化成阶段g/cm<sup>3</sup>(25℃) 化成阶段g/cm<sup>3</sup>(25℃)
极板中心 1.118 1.349
极板边缘 1.125 1.354
分层极差 0.007 0.005
采用本实施例的加酸化成方法所得到的蓄电池性能如下：设定终止电压10.5V，恒流33.3A放电，前5次常温放电容量105～111Ah，循环寿命：610次，达70％C3容量。
实施例2
以12V100Ah电池为例，本实施例的蓄电池的加酸化成方法，包括以下步骤：
(1)第一次加酸，采用流水线式注酸机，向待加酸蓄电池中加入密度为1.28g/cm3(25℃)的高比重硫酸溶液，加入体积为总加酸量的70％，注酸温度为6～10℃。
(2)抽真空5次，首次抽真空时间为20～22s，剩余4次抽真空时间均为15～17s。
(3)水槽冷却，静置8～10min。水槽中，水温低于20℃，水位高度为蓄电池高度的2/3～3/4。
(4)第二次加酸，加入密度为1.12g/cm3(25℃)的低比重硫酸溶液，加入体积为总加酸量的30％，注酸温度为10～15℃。
(5)抽真空2～3次，每次抽真空时间为15～17s。
(6)注完后再进入流水线进入充电水槽冷却并静置15～20min。充电水槽中水温低于25℃，水位高度为蓄电池高度的2/3～3/4。
(7)接线充电，采用30A大电流充电3min，再进行30A大电流放电2min，然后静置20～30min；
(8)采用本领域的12V100Ah铅酸蓄电池的常规工艺进行化成。
采用本实施例的加酸化成方法所得到的电解液密度在极板上的分布如表2所示，几乎没有酸液分层现象。
表2采用实施例2的加酸化成方法所得到的电解液密度分布
项目 未化成阶段g/cm<sup>3</sup>(25℃) 化成阶段g/cm<sup>3</sup>(25℃)
极板中心 1.115 1.349
极板边缘 1.129 1.361
分层极差 0.014 0.012
采用本实施例的加酸化成方法所得到的蓄电池性能如下：设定终止电压10.5V，恒流33.3A放电，前5次常温放电容量104～108Ah，循环寿命：570次，达70％C3容量。
对比例1
以12V100Ah电池为例，本对比例的蓄电池按照常规的加酸化成工艺进行，包括以下步骤：
(1)采用一次性加注酸方式，流水线式注酸机，向待加酸蓄电池中加入密度为1.252g/cm3(25℃)的硫酸溶液，注酸温度为6～10℃；
(2)抽真空3次，首次抽真空时间为20～22s，剩余2次抽真空时间均为15～17s；
(3)水槽冷却，静置8～10min。水槽中，水温低于20℃，水位高度为蓄电池高度的2/3～3/4；
(4)注完后再进入流水线进入充电水槽冷却并静置15～20min。充电水槽中水温低于25℃，水位高度为蓄电池高度的2/3～3/4；
(5)化成。
步骤(5)化成工艺采用本领域的12V100Ah铅酸蓄电池的常规工艺，具体步骤如下：
(A)第一轮充放电
(A-1)充电电流为16.5A，充电时间为10h；
(A-2)充电电流为15A，充电时间为9h；
(A-3)充电电流为14.5A，充电时间为10h；
(A-4)放电电流为40A，放电时间为80min；
(B)第二轮充放电
(B-1)充电电流为18A，充电时间为2h；
(B-2)充电电流为17A，充电时间为12h；
(B-3)充电电流为16A，充电时间为7h；
(B-4)静置30min后放电；
(B-5)放电电流为-33.3A，放电电压为10V/只电池；
(C)第三轮充电
(C-1)充电电流为22A，充电时间为4h；
(C-2)充电电流为15A，充电时间为4h；
(C-3)充电电流为9A，充电时间为2h；
(C-4)充电电流为3A，抽酸电压不小于16.4V/只电池，充电时间4h，完成化成。
采用本对比例的加酸化成方法所得到的电解液密度在极板上的分布如表3所示，明显出现酸液分层现象。
表3采用对比例1的加酸化成方法所得到的电解液密度分布
项目 未化成阶段g/cm<sup>3</sup>(25℃) 化成阶段g/cm<sup>3</sup>(25℃)
极板中心 1.012 1.251
极板边缘 1.157 1.364
分层极差 0.145 0.113
采用本对比例的加酸化成方法所得到的蓄电池性能如下：设定终止电压10.5V，恒流33.3A放电，前5次常温放电容量101～104Ah，循环寿命：350次，达70％C3容量。由于电池注酸工艺导致的酸液分层严重，影响电池的初期容量及寿命。
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)

1.一种蓄电池的加酸化成方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)第一次加酸，向待加酸蓄电池中加入密度为1.28～1.32g/cm3、体积为总加酸量60％～70％的高比重硫酸溶液，加入完毕后冷却静置；
(2)第二次加酸，加入密度为1.08～1.12g/cm3、剩余体积量的低比重硫酸溶液，加入完毕后冷却静置；
(3)以0.2～0.4C进行大电流充电，充电时间为2～3min，然后以0.2～0.4C进行大电流放电，放电时间为1～2min；
(4)化成。
2.根据权利要求1所述的蓄电池的加酸化成方法，其特征在于，步骤(1)中，第一次加酸的温度为6～10℃。
3.根据权利要求1所述的蓄电池的加酸化成方法，其特征在于，步骤(1)中，第一次加酸完毕后先进行抽真空，再冷却静置；
所述抽真空的次数为4～5次，首次抽真空时间为20～22s，剩余每次抽真空时间为15～17s。
4.根据权利要求1所述的蓄电池的加酸化成方法，其特征在于，步骤(1)中，所述冷却静置具体为水浴冷却，静置时间8～10min。
5.根据权利要求4所述的蓄电池的加酸化成方法，其特征在于，步骤(1)中，所述水浴冷却的水温低于20℃，水位高度为蓄电池高度的2/3～3/4。
6.根据权利要求1所述的蓄电池的加酸化成方法，其特征在于，步骤(2)中，第二次加酸的温度为10～15℃。
7.根据权利要求1所述的蓄电池的加酸化成方法，其特征在于，步骤(2)中，第二次加酸完毕后先进行抽真空，再冷却静置；
所述抽真空的次数2～3次，每次抽真空时间为15～17s。
8.根据权利要求1所述的蓄电池的加酸化成方法，其特征在于，步骤(2)中，所述冷却静置具体为水浴冷却，静置时间15～20min。
9.根据权利要求8所述的蓄电池的加酸化成方法，其特征在于，步骤(2)中，所述水浴冷却的水温低于25℃，水位高度为蓄电池高度的2/3～3/4。
10.根据权利要求1所述的蓄电池的加酸化成方法，其特征在于，步骤(3)中的大电流充放电完毕后，先静置20～30min再进行步骤(4)。
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