CN110931892A - 一种12V20~150Ah铅酸蓄电池注酸和化成方法 - Google Patents

一种12V20~150Ah铅酸蓄电池注酸和化成方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种12V20~150Ah铅酸蓄电池注酸和化成方法，包括：采用厚度2.2~3.2mm生正极板、厚度1.6~2.6mm生负极板，制作半成品电池；配制密度1.240~1.280g/cm3的稀硫酸电解液，经冷酸机冷却5~8℃；采用真空注酸机向电池每单格内注入稀硫酸，注酸后将电池放入15~35℃的恒温水浴槽静置1h；将注酸后电池以多阶段进行充放电化成。本发明可提高极板化成效率，降低电池在化成过程中极化现象，将化成耗时缩短在46h内，提高生产效率，与传统方法相比，化成后电池初期（25℃）放电容量高出5％以上，化成后电池初期（0℃）放电容量提高10%以上，100%DOD循环使用寿命基本持平。

Description

一种12V20～150Ah铅酸蓄电池注酸和化成方法
技术领域
本发明属于铅酸蓄电池领域，具体涉及一种12V20～150Ah铅酸蓄电池注酸和化成方法。
背景技术
铅酸蓄电池从发明至今已有一百多年的历史，鉴于其价格低廉，原材料易于获得，使用上有充分的可靠性，适用于大电流放电及广泛的环境温度范围等优点，目前铅酸蓄电池仍是应用最广泛的电池之一。而注酸和化成是铅酸蓄电池制造过程中的两步重要工序，它们直接影响着铅酸蓄电池的性能。
注酸量多少直接决定了电池容量是否满足，注酸时的温度控制直接影响极板的性能，温度过高可能会导致板栅与活性物质间的结合力降低，易造成活性物质的脱落，影响电池的使用寿命，同时会造成壳体鼓胀。
常见的化成工艺，通常采用持续充电方式，这样电池会产生大量的热量，导致电解液温度升高，水分损失，并生成大颗粒硫酸铅结晶，极板表面极化严重，化成耗时在96～120小时之间，化成效率降低，虽然脉冲技术可以去极化，提高充电效率，但脉冲设备投入较大，生产成本较高，这些在很大程度上降低了企业的经济效益。
发明内容
有鉴于此，本发明期望提供一种12V20～150Ah铅酸蓄电池注酸和化成方法，该方法有利于提高极板的化成效率，能够防止温度过高造成活性物质的脱落，有利于增强活性物质和板栅之间的结合力，提高极板的化成效率，可以降低电池在化成过程中的极化现象，将化成耗时缩短在46h内，提高生产效率，与传统注酸和化成方法相比，化成结束后电池初期(25℃)放电容量高出5％以上，化成结束后电池初期(0℃)放电容量提高10％以上，100％DOD循环使用寿命基本持平。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明一种12V20～150Ah铅酸蓄电池注酸和化成方法，包括以下步骤：
1)采用厚度为2.2mm～3.2mm生正极板、厚度为1.6mm～2.6mm生负极板，经包膜、焊接、入壳、封胶工序后，制成半成品电池，其中，10kPa下的隔膜压缩比为16％～22％；
2)在25℃下，配制密度为1.240g/cm3～1.280g/cm3的稀硫酸电解液，其中，Na2SO4含量为0.5％，再经过冷酸机冷却到5℃～8℃；
3)在25℃下，采用真空注酸机向所述电池每单格内注入所述稀硫酸，其中，注酸时酸温在10℃～14℃，注酸后，及时将所述电池放入温度为15℃～35℃的恒温水浴槽中静置1h；
4)电池内化成充放电，包括以下步骤：
a)恒流充电：充电电流0.08CA，充电时间8.5h；
b)恒流放电：充电电流0.18CA，充电时间11h；
c)静置0.2h，再恒流放电：放电电流0.18CA，放电时间0.6h；
d)恒流充电：充电电流0.18CA，充电时间4.5h；
e)静置0.2h，再恒流放电：放电电流0.18CA，放电时间1.2h；
f)恒流充电：充电电流0.18CA，充电时间7.5h；
g)静置0.2h，再恒流放电：放电电流0.18CA，放电时间1.5h；
h)恒流充电：充电电流0.18CA，充电时间9.5h；
i)涓流充电：充电电流0.01CA，充电时间1h，抽取隔膜上表面多余的游离酸。
优选地，所述步骤1)中，采用厚度为2.7mm或3.2mm生正极板、厚度为1.8mm或1.85mm生负极板，经包膜、焊接、入壳、封胶工序后，制成半成品电池，其中，10kPa下的隔膜压缩比为18.9％或19.0％。
优选地，所述步骤2)中，在25℃下，配制密度为1.260g/cm3的稀硫酸电解液，其中，Na2SO4含量为0.5％，再经过冷酸机冷却到5℃或7℃。
优选地，所述步骤3)中，注酸时酸温为10℃或11℃。
进一步地，所述步骤3)中，注酸后，10min之内将所述电池放入温度为15～35℃的恒温水浴槽中静置1h。
本发明有益效果如下：1)本发明方法合理控制了生极板的厚度和隔膜的压缩比，有利于提高极板的化成效率；2)本发明方法能够防止温度过高造成活性物质的脱落，有利于增强活性物质和板栅之间的结合力，提高极板的化成效率；3)本发明方法降低了电池在化成过程中的极化现象，将化成耗时缩短在46h内，大大提高了生产效率；4)本发明方法与传统注酸和化成方法相比，化成结束后电池初期(25℃)放电容量高出5％以上，化成结束后电池初期(0℃)放电容量提高10％以上，100％DOD循环使用寿命基本持平。
具体实施方式
为了能够更加详尽地了解本发明的特点与技术内容，下面对本发明的实现进行详细阐述。
本发明一种12V20～150Ah铅酸蓄电池注酸和化成方法包括以下步骤：
步骤101：采用厚度为2.2mm～3.2mm生正极板、厚度为1.6mm～2.6mm生负极板，经包膜、焊接、入壳、封胶工序后，制成半成品电池，其中，10kPa下的隔膜压缩比为16％～22％；
这里优选地，采用厚度为2.7mm或3.2mm生正极板、厚度为1.8mm或1.85mm生负极板，经包膜、焊接、入壳、封胶工序后，制成半成品电池，其中，10kPa下的隔膜压缩比为18.9％或19.0％；
这里优选地，采用AGM隔膜，电池壳体为ABS材质；
步骤102：在25℃下，配制密度为1.240g/cm3～1.280g/cm3的稀硫酸电解液，其中，Na2SO4含量为0.5％，再经过冷酸机冷却到5℃～8℃；
这里优选地，在25℃下，配制密度为1.260g/cm3的稀硫酸电解液，其中，Na2SO4含量为0.5％，再经过冷酸机冷却到5℃或7℃；
步骤103：在25℃下，采用真空注酸机向所述电池每单格内注入所述稀硫酸，其中，注酸时酸温在10℃～14℃，注酸后，及时将所述电池放入温度为15℃～35℃的恒温水浴槽中静置1h；
这里，在25℃下经过冷酸机冷却的稀硫酸电解液通过管道输送至真空注酸机后，温度会上升5～6℃；
这里优选地，注酸时酸温为10℃或11℃；
这里优选地，注酸后，10min之内将所述电池放入温度为15～35℃的恒温水浴槽中静置1h；
步骤104：电池内化成充放电，包括以下步骤：
a)恒流充电：充电电流0.08CA，充电时间8.5h；
b)恒流放电：充电电流0.18CA，充电时间11h；
c)静置0.2h，再恒流放电：放电电流0.18CA，放电时间0.6h；
d)恒流充电：充电电流0.18CA，充电时间4.5h；
e)静置0.2h，再恒流放电：放电电流0.18CA，放电时间1.2h；
f)恒流充电：充电电流0.18CA，充电时间7.5h；
g)静置0.2h，再恒流放电：放电电流0.18CA，放电时间1.5h；
h)恒流充电：充电电流0.18CA，充电时间9.5h；
i)涓流充电：充电电流0.01CA，充电时间1h，抽取隔膜上表面多余的游离酸。
上述C表示蓄电池的额定容量。
上述方法中，1)通过控制生极板的厚度和隔膜的压缩比，有利于提高极板的化成效率；2)通过降低注酸温度，可以防止温度过高造成活性物质的脱落，有利于增强活性物质和板栅之间的结合力，提高极板的化成效率，电解液中Na2SO4有效防止了铅枝晶短路，而真空注酸机确保了电解液能够快速高效的注入电池内部，及时参与反应；3)电池注完酸后及时放置在恒温水浴槽中充电化成，循环水可以对电池降温，从而为提高充电电流，缩短化成时间创造了条件；4)通过多步骤大电流充电、放电的化成方法，降低了电池在化成过程中的极化现象，将化成耗时缩短在46h内，大大提高了生产效率，其原因在于：电池在初期化成过程中，由于极板活性物质为碱式硫酸铅，在注入硫酸后，表面形成致密的硫酸铅，充电后需将其进行转换，正极板形成二氧化铅，负极形成海绵状铅，此时极板与硫酸接触的表面产生电极极化，充电电压急剧升高，然后在升到析氧、析氢电位时，正极产生氧气，负极产生氢气，此时化成效率降低，部分电量用于分解水，而不是用于活性物质的转换，在此阶段进行短暂的放电，能有效的去除电池极板表面的极化情况，从而提高电池充电的利用率，提高化成效率，随着电池化成进度推进，先是表面的活性物质转换，后续是极板内部的活性物质转换，由于极板的阻力，极化越来越大，因此需多次进行放电去极化；5)本发明方法与传统注酸和化成方法相比，化成结束后电池初期(25℃)放电容量高出5％以上，化成结束后电池初期(0℃)放电容量提高10％以上，100％DOD循环使用寿命基本持平。
下面通过列举具体实施例来对本发明进一步阐述：
实施例1
一种12V65Ah铅酸蓄电池注酸和化成方法，包括以下步骤：
1)电池壳体为ABS材质，单片极板容量为13Ah，每个单格由5片厚度为3.2mm的正极板、6片厚度为1.85mm的负极板和厚度为1.3mm的AGM隔膜组成，通过极群焊接、单格间跨桥焊连接、入壳、封胶等工序之后，将6个单格串联在一起组成一个12V65Ah的半成品组装电池，10kPa下的隔膜压缩比为18.9％；
2)在25℃下，配制密度为1.260g/cm3的稀硫酸电解液，其中，Na2SO4含量为0.5％，再经过冷酸机冷却到7℃；
3)在25℃下，采用真空注酸机向所述电池每单格内注入所述稀硫酸920g，其中，注酸时酸温在11℃，注酸后，在10min内将所述电池放入温度为15～35℃的恒温水浴槽中静置1h再开始化成；
4)电池内化成充放电，包括以下步骤：
a)恒流充电：充电电流5.2A(0.08CA＝0.08*65＝5.2A)，充电时间8.5h；
b)恒流放电：充电电流11.7A(0.18CA＝0.18*65＝11.7A)，充电时间11h；
c)静置0.2h，再恒流放电：放电电流11.7A(0.18CA＝0.18*65＝11.7A)，放电时间0.6h；
d)恒流充电：充电电流11.7A(0.18CA＝0.18*65＝11.7A)，充电时间4.5h；
e)静置0.2h，再恒流放电：放电电流11.7A(0.18CA＝0.18*65＝11.7A)，放电时间1.2h；
f)恒流充电：充电电流11.7A(0.18CA＝0.18*65＝11.7A)，充电时间7.5h；
g)静置0.2h，再恒流放电：放电电流11.7A(0.18CA＝0.18*65＝11.7A)，放电时间1.5h；
h)恒流充电：充电电流11.7A(0.18CA＝0.18*65＝11.7A)，充电时间9.5h；
i)涓流充电：充电电流0.65A(0.01CA＝0.01*65＝0.65A)，充电时间1h，抽取隔膜上表面多余的游离酸。
本发明实施例与传统注酸和化成方法相比，化成结束后电池初期(25℃)放电容量70.1Ah，高出5％以上；化成结束后电池初期(0℃)放电容量58.3Ah，提高10％以上；100％DOD循环使用寿命基本持平。
实施例2
一种12V100Ah铅酸蓄电池注酸和化成方法，包括以下步骤：
1)电池壳体为ABS材质，单片极板容量为17Ah，每个单格由6片厚度为2.7mm的正极板、7片厚度为1.8mm的负极板和厚度为1.1mm的AGM隔膜组成，通过极群焊接、单格间跨桥焊连接、入壳、封胶等工序之后，将6个单格串联在一起组成一个12V100Ah的半成品组装电池，10kPa下的隔膜压缩比为19.0％；
2)在25℃下，配制密度为1.260g/cm3的稀硫酸电解液，其中，Na2SO4含量为0.5％，再经过冷酸机冷却到5℃；
3)在25℃下，采用真空注酸机向所述电池每单格内注入所述稀硫酸1353g，其中，注酸时酸温在10℃，注酸后，在10min内将所述电池放入温度为15～35℃的恒温水浴槽中静置1h再开始化成；
4)电池内化成充放电，包括以下步骤：
a)恒流充电：充电电流8.0A(0.08CA＝0.08*100＝8.0A)，充电时间8.5h；
b)恒流放电：充电电流18.0A(0.18CA＝0.18*100＝18.0A)，充电时间11h；
c)静置0.2h，再恒流放电：放电电流18.0A(0.18CA＝0.18*100＝18.0A)，放电时间0.6h；
d)恒流充电：充电电流18.0A(0.18CA＝0.18*100＝18.0A)，充电时间4.5h；
e)静置0.2h，再恒流放电：放电电流18.0A(0.18CA＝0.18*100＝18.0A)，放电时间1.2h；
f)恒流充电：充电电流18.0A(0.18CA＝0.18*100＝18.0A)，充电时间7.5h；
g)静置0.2h，再恒流放电：放电电流18.0A(0.18CA＝0.18*100＝18.0A)，放电时间1.5h；
h)恒流充电：充电电流18.0A(0.18CA＝0.18*100＝18.0A)，充电时间9.5h；
i)涓流充电：充电电流1.0A(0.01CA＝0.01*100＝1.0A)，充电时间1h，抽取隔膜上表面多余的游离酸。
本发明实施例与传统注酸和化成方法相比，化成结束后电池初期(25℃)放电容量107.5Ah，高出5％以上；化成结束后电池初期(0℃)放电容量90.2Ah，提高10％以上；100％DOD循环使用寿命基本持平。
实施例与传统注酸和化成方法相比，测试结果如下表所示：
Figure BDA0002265164080000091
以上所涉及器件的具体型号不作限制及详细描述，以上所涉及器件的深入连接方式不作详细描述，作为公知常识，本领域的技术人员能够理解。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围，故凡依照本发明专利范围所做的等效变化或修饰，均属于本发明专利权利要求范围内。

Claims (5)

1.一种12V20~150Ah铅酸蓄电池注酸和化成方法，其特征在于，包括以下步骤：
1) 采用厚度为2.2mm~3.2mm生正极板、厚度为1.6mm~2.6mm生负极板，经包膜、焊接、入壳、封胶工序后，制成半成品电池，其中，10kPa下的隔膜压缩比为16%~22%；
2) 在25℃下，配制密度为1.240g/cm3~1.280g/cm3的稀硫酸电解液，其中，Na2SO4含量为0.5%，再经过冷酸机冷却到5℃~8℃；
3) 在25℃下，采用真空注酸机向所述电池每单格内注入所述稀硫酸，其中，注酸时酸温在10℃~14℃，注酸后，及时将所述电池放入温度为15℃~35℃的恒温水浴槽中静置1h；
4) 电池内化成充放电，包括以下步骤：
a) 恒流充电：充电电流0.08CA，充电时间8.5h；
b) 恒流放电：充电电流0.18CA，充电时间11h；
c) 静置0.2h，再恒流放电：放电电流0.18CA，放电时间0.6h；
d) 恒流充电：充电电流0.18CA，充电时间4.5h；
e) 静置0.2h，再恒流放电：放电电流0.18CA，放电时间1.2h；
f) 恒流充电：充电电流0.18CA，充电时间7.5h；
g) 静置0.2h，再恒流放电：放电电流0.18CA，放电时间1.5h；
h) 恒流充电：充电电流0.18CA，充电时间9.5h；
i) 涓流充电：充电电流0.01CA，充电时间1h，抽取隔膜上表面多余的游离酸。
2.根据权利要求1所述的一种12V20~150Ah铅酸蓄电池注酸和化成方法，其特征在于，所述步骤1)中，采用厚度为2.7mm或3.2mm生正极板、厚度为1.8mm或1.85mm生负极板，经包膜、焊接、入壳、封胶工序后，制成半成品电池，其中，10kPa下的隔膜压缩比为18.9%或19.0%。
3.根据权利要求1所述的一种12V20~150Ah铅酸蓄电池注酸和化成方法，其特征在于，所述步骤2)中，在25℃下，配制密度为1.260g/cm3的稀硫酸电解液，其中，Na2SO4含量为0.5%，再经过冷酸机冷却到5℃或7℃。
4.根据权利要求1所述的一种12V20~150Ah铅酸蓄电池注酸和化成方法，其特征在于，所述步骤3)中，注酸时酸温为10℃或11℃。
5.根据权利要求1所述的一种12V20~150Ah铅酸蓄电池注酸和化成方法，其特征在于，所述步骤3)中，注酸后，10min之内将所述电池放入温度为15~35℃的恒温水浴槽中静置1h。
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