CN111082159A - 一种铅酸蓄电池的化成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及铅酸蓄电池的化成技术领域，针对现有铅酸蓄电池化成质量一般的问题，提供一种铅酸蓄电池的化成方法，采用五充四放的化成模式，充电过程为恒流充电化成和正负脉冲充放电化成相结合、正负脉冲三阶段和两阶段充放电交替，首尾的恒电流充电均为小电流，正负脉冲充放电由正脉冲化成、间歇、负脉冲化成、间歇循环构成，放电过程为恒流放电，本发明的化成方法提升了铅酸蓄电池的化成质量和效率，化成后的电池性能得到改善，同时缩短了化成时间，并减少了化成用电量，降低生产成本，加快了工厂的生产过程，提高了化成一致性。

Description

一种铅酸蓄电池的化成方法
技术领域
本发明涉及铅酸蓄电池的化成技术领域，具体涉及一种铅酸蓄电池的化成方法。
背景技术
铅酸蓄电池的化成是指利用化学和电化学反应是极板转化成具有电化学特性的正、负极板的过程。化成之前的极板虽然在极板结构、工艺添加剂等方面具有正负极之分，但是极板的铅膏的主体成分相同，均为氧化铅、金属铅、硫酸铅等物质，极板缺少发生铅酸蓄电池电化学反应所需的正极活性物质二氧化铅和负极活性物质海绵状铅，因此不是真正意义上的铅酸蓄电池的正、负极板。通过化成使预备正极板上的铅膏物质转化为二氧化铅形成正极板、预备附加板上的铅膏转化成海绵状铅而形成负极板。因此化成是蓄电池制造的关键工序，影响蓄电池的性能。现有铅酸蓄电池的化成工艺多采用实验和经验方式，存在化成后的铅酸蓄电池的性能一般，并且化成工艺复杂、化成时间过长的问题。因此如何优化化成工艺，从而缩短化成时间、降低蓄电池制造时间、提升铅酸蓄电池的性能是需要进一步深化研究的壳体。
发明内容
针对现有铅酸蓄电池化成质量一般的问题，本发明的目的在于提供一种铅酸蓄电池的化成方法，通过五充四放的化成方法，在充电过程中采用恒流充电和正负脉冲充放电相结合，以达到提升铅酸蓄电池化成质量的效果。
本发明提供如下的技术方案：
一种铅酸蓄电池的化成方法，包括以下步骤：
(1)静置阶段：将铅酸蓄电池加酸后连接正负接线，至于循环水浴中静置；
(2)一次充电：包括先施加电流不同的两阶段恒流充电，然后施加三阶段正负脉冲循环充放电，第一阶段恒电流充电采用小电流；
(3)一次放电：采用恒流放电；
(4)二次充电：包括施加两阶段正负脉冲循环充放电；
(5)二次放电：采用恒流放电，放电时间大于一次放电；
(6)三次充电：包括施加三阶段正负脉冲循环充放电；
(7)三次放电：采用恒流放电，放电时间大于二次放电；
(8)四次充电：包括施加三阶段正负脉冲循环充放电；
(9)四次放电：包括施加电流不同的两阶段恒流放电；
(10)五次充电：包括先施加两阶段正负脉冲循环充放电，然后施加电流不同的两阶段恒流充电，第二阶段恒流充电为小电流。
本发明的铅酸蓄电池化成方法首先将待化成的电池循环恒温水浴中静置，时间一般为30min～1h，然后采用五充四放的化成模式化成，其中充电过程为恒流充电化成和正负脉冲充放电化成相结合、正负脉冲三阶段和两阶段充放电化成交替、两阶段正负脉冲充放电化成和恒流充电及小电流充电抽酸相结合的多层阶充电过程，首尾的恒电流充电均为恒流小电流充电，正负脉冲充放电由正脉冲化成、间歇、负脉冲化成、间歇循环构成，放电过程为恒流放电过程，在第一次至第三次的恒流放电的放电时间逐渐增强，在最后一次放电时采用两阶段恒流放电。通过该五充四放的化成模式化成处理后的电池的性能质量得到明显的提高，并且大大地缩短化成时间，提高电池化成时的能源利用率，整体上提高了电池化成效率。
作为本发明方法的改进，步骤(2)的一次充电中：
第一阶段恒流充电的电流为0.02～0.05C，时间为20min～1h；
第二阶段恒流充电的电流为0.2～0.3C，时间为1h～2h；
第一阶段正脉冲循环的正脉冲电流为0.7～0.3C，负脉冲电流为0.7～0.3C，正脉宽为9～11s，负脉宽为0.2～0.4s，脉冲充放电时间为2.5～4h，间隙时间0.1～0.25s；
第二阶段正脉冲循环的正脉冲电流为0.8～0.3C，负脉冲电流为0.8～0.3C，正脉宽为9～11s，负脉宽为0.2～0.4s，脉冲充放电时间为3～5h，间隙时间0.1～0.25s；
第三阶段正脉冲循环的正脉冲电流为0.6～0.3C，负脉冲电流为0.6～0.2C，正脉宽为9～11s，负脉宽为0.2～0.4s，脉冲充放电时间为1～2h，间隙时间0.1～0.25s。
在恒流充电过程中，首先采用电流为0.02～0.05C(对应0.2～0.5A)的小电流对电池进行充电，防止电池在后续的恒流充电和正负脉冲循环充放电过程中发生超温，避免电池超温导致内部酸失水多，电池内酸密度高、极板难化成透，影响化成效果。然后恒流充电后再经一定大电流下的正负脉冲三阶段循环充放电，大电流的间断脉冲提升了极板的活性，提高；了化成效果。
作为本发明方法的改进，步骤(3)的一次放电中，恒流放电的电流为1～0.999C，放电时间为20～40min，截止电压为0.9～0.95倍电池的标称电压。
通过恒流放电使电池降温，便于电池化成。
作为本发明方法的改进，步骤(4)的二次充电中：
第一阶段正负脉冲循环充放电的正脉冲电流为0.7～0.5C，负脉冲电流为0.7～0.5C，正脉宽为8～10s，负脉宽为0.2～0.4s，脉冲充电时间为2.5～4h，间隙时间0.1～0.25s；
第二阶段正负脉冲循环充放电的正脉冲电流为0.8～0.5C，负脉冲电流为0.8～0.5C，正脉宽为8～10s，负脉宽为0.2～0.4s，脉冲充电时间为2.5～4h，间隙时间0.1～0.25s。
恒流放电后经两阶段电流不同的正负脉冲循环充放电，提升电池的化成效果。
作为本发明方法的改进，步骤(5)的二次放电中，恒流放电的电流为1～0.999C，截止电压为0.7～0.75倍电池的标称电压。
二次放电的截止电压相较上一次放电低，但是放电时间更长，一般放电时间比第一次放电时间长1h～1h30min，利用放电降温、并增加放电时间提升极板化成，提高电池容量。
作为本发明方法的改进，步骤(6)的三次充电中，
后一阶段的正负脉冲电流不低于前一阶段的正负脉冲电流；
第一阶段正负脉冲循环充放电的正脉冲电流为0.4～0.6C，负脉冲电流为0.3～0.4C，正脉宽为7～9s，负脉冲宽度为0.2～0.4s，间隙0.1～0.3s，时间为1.5～3h；
第二阶段正负脉冲循环充放电的正脉冲电流为0.6～0.7C，负脉冲电流为0.4～0.5C，正脉宽为7～9s，负脉冲宽度为0.2～0.4s，间隙0.1～0.3s，时间为1.5～3h；
第三阶段正负脉冲循环充放电的正脉冲电流为0.7～0.8C，负脉冲电流为0.5～0.6C，正脉宽为7～9s，负脉冲宽度为0.2～0.4s，间隙0.1～0.3s，时间为1.5～3h。
通过电流逐渐增加的三阶段正负脉冲电流的充放电进一步增加化成效果。
作为本发明方法的改进，步骤(7)的三次放电中，恒流放电的电流值为1～0.999C，放电时间为1h30min～2h，截止电压为0.65～0.70倍电池的标称电压。
三次放电的截止电压相较上一次放电低，但是放电时间更长，一般放电时间比第二次放电时间长10～30min，利用放电降温、并增加放电时间提升极板化成，提高电池容量。
作为本发明方法的改进，步骤(8)的四次充电中：
中间阶段的正脉冲电流、负脉冲电流不低于前一阶段和后一阶段的相应正脉冲电流、负脉冲电流；
第一阶段正负脉冲充放电的正脉冲电流为0.5～0.6C，负脉冲电流为0.3～0.4C，正脉度为5～7s，负脉冲宽度为0.2～0.4s，间隙0.1～0.3s，时间为3.5～5h；
第二阶段正负脉冲充放电的正脉冲电流为0.6～0.7C，负脉冲电流为0.4～0.5C，正脉度为5～7s，负脉冲宽度为0.2～0.4s，间隙0.1～0.3s，时间为1.5～3h；
第三阶段正负脉冲充放电的正脉冲电流为0.4～0.5C，负脉冲电流为0.2～0.3C，正脉度为5～7s，负脉冲宽度为0.2～0.4s，间隙0.1～0.3s，时间为0.5～1.5h。
通过特定阶段的正负脉冲循环充放电，增加化成效果，并保证电池充满充饱和，为下一次放电配组放电容量提供足够的时间。
作为本发明方法的改进，步骤(9)的四次放电中：
第一阶段恒流放电的电流为1～0.999C，截止电压为0.6～0.55倍电池的标称电压；
第二阶段恒流放电的电流值为0.5～0.6C，截止电压为0.5～0.45倍电池的标称电压。
在恒流放电过程中，先使用大电流、高截止电压快速放电降低放电时间，快速放电时间为1h30min～2h，优选1h50min，然后用相对较小的电流放电，从而实现电流的放电配组。
作为本发明方法的改进，步骤(10)的五次充电中：
后一阶段的正脉冲电流、负脉冲电流相应的不低于前一阶段的正脉冲电流、负脉冲电流；
第一阶段正负脉冲充放电的正脉冲电流为0.5～0.6C，负脉冲电流为0.2～0.3C，正脉宽为4～6s，负脉冲宽度为0.2～0.4s，间隙0.05ms～0.15s，时间为2～4h；
第二阶段正负脉冲充放电的正脉冲电流为0.6～0.7C，负脉冲电流为0.3～0.4C，正脉宽为4～6s，负脉冲宽度为0.2～0.4s，间隙0.05ms～0.15s，时间为1.5～2.5h；
第一阶段恒流充电的电流为0.15～0.25C，充电时间20～60min；
第二阶段恒流充电的电流为0.03～0.06C，充电时间3.5～4.5h。
使用两阶段的正负脉冲循环充放电来对电池进行保护性充放电，使放好电的电池进行化成1.2倍率充电。在恒流充电过程中采用小电流对电池进行充电，便于电池内部多余酸充起来，控制抽酸一致性。第二阶段恒流充电实际为充电抽酸，保证每只电池电压基本一致，抽酸量一致。
本发明的有益效果如下：
本发明的铅酸蓄电池化成工艺通过恒流充电、正负脉冲循环充放电、恒流放电等过程相结合，在正度脉冲循环充放电时采用大电流间断脉冲，增加电池极板的活性，提升了化成质量和效率，化成后的电池性能得到改善，同时缩短了化成时间，并减少了化成用电量，降低生产成本，加快了工厂的生产过程，提高了化成一致性。
具体实施方式
下面就本发明的具体实施方式作进一步说明。
如无特别说明，本发明中所采用的原料均可从市场上购得或是本领域常用的，如无特别说明，下述实施例中的方法均为本领域的常规方法。
一种铅酸蓄电池的化成方法，包括以下步骤：
(1)静置阶段：将铅酸蓄电池加酸后连接正负接线，至于循环恒温水浴中静置30min～1h；
(2)一次充电：包括先施加电流不同的两阶段恒流充电，然后施加三阶段正负脉冲循环充放电，第一阶段恒电流充电采用小电流，分别为：
第一阶段恒流充电的电流为0.02～0.05C，时间为20min～1h；
第二阶段恒流充电的电流为0.2～0.3C，时间为1h～2h；
第一阶段正负脉冲循环充放电的电流为0.7～0.3C，其中正脉冲电流为0.7～0.3C，正脉宽为9～11s，负脉宽度为0.2～0.4s，脉冲充放电时间为2.5～4h，间隙时间0.1～0.25s；
第二阶段正负脉冲循环充放电的电流为0.8～0.3C，其中正脉冲电流为0.8～0.3C，正脉宽为9～11s，负脉宽度为0.2～0.4s，脉冲充放电时间为3～5h，间隙时间0.1～0.25s；
第三阶段正负脉冲循环充放电的电流大小为0.6～0.3C，其中正脉冲电流为0.6～0.2C，正脉宽为9～11s，负脉宽度为0.2～0.4s，脉冲充放电时间为1～2h，间隙时间0.1～0.25s；
(3)一次放电：采用恒流放电，放电电流为1～0.999，放电时间为20～40min，截止电压为0.9～0.95倍电池的标称电压；
(4)二次充电：包括施加两阶段正负脉冲循环充放电，分别为：
第一阶段正负脉冲循环充放电的正脉冲电流为0.7～0.5C，负脉冲电流为0.7～0.5C，正脉宽为8～10s，负脉宽为0.2～0.4s，脉冲充电时间为2.5～4h，间隙时间0.1～0.25s；
第二阶段正负脉冲循环充放电的正脉冲电流为0.8～0.5C，负脉冲电流为0.8～0.5C，正脉宽为8～10s，负脉宽为0.2～0.4s，脉冲充电时间为2.5～4h，间隙时间0.1～0.25s。
(5)二次放电：采用恒流放电，放电时间比第一次放电时间长1h～1h30min，恒流放电的电流为1～0.999C，截止电压为0.7～0.75倍电池的标称电压；
(6)三次充电：包括施加三阶段正负脉冲循环充放电，后一阶段的正负脉冲电流不低于前一阶段的正负脉冲电流，分别为：
第一阶段正负脉冲循环充放电，正脉冲电流为0.4～0.6C，负脉冲电流为0.3～0.4C，正脉宽为7～9s，负脉冲宽度为0.2～0.4s，间隙0.1～0.3s，时间为1.5～3h；
第二阶段正负脉冲循环充放电，正脉冲电流为0.6～0.7C，负脉冲电流为0.4～0.5C，正脉宽为7～9s，负脉冲宽度为0.2～0.4s，间隙0.1～0.3s，时间为1.5～3h；
第三阶段正负脉冲循环充放电，正脉冲电流为0.7～0.8C，负脉冲电流为0.5～0.6C，正脉宽为7～9s，负脉冲宽度为0.2～0.4s，间隙0.1～0.3s，时间为1.5～3h；
(7)三次放电：采用恒流放电，放电时间比二次放电时间长10min～30min，恒流放电的电流值为1C～0.999C，放电时间为1h30min～2h，截止电压为0.65～0.70倍电池的标称电压；
(8)四次充电：包括施加三阶段正负脉冲循环充放电，中间阶段的正脉冲电流、负脉冲电流不低于前一阶段和后一阶段的相应正脉冲电流、负脉冲电流，分别为：
第一阶段正负脉冲充放电，正脉冲电流为0.5～0.6C，负脉冲电流为0.3～0.4C，正脉宽为5～7s，负脉冲宽度为0.2～0.4s，间隙0.1～0.3s，时间为3.5～5h；
第二阶段正负脉冲充放电，正脉冲电流为0.6～0.7C，负脉冲电流为0.4～0.5C，正脉宽为5～7s，负脉冲宽度为0.2～0.4s，间隙0.1～0.3s，时间为1.5～3h；
第三阶段正负脉冲充放电，正脉冲电流为0.4～0.5C，负脉冲电流为0.2～0.3C，正脉宽为5～7s，负脉冲宽度为0.2～0.4s，间隙0.1～0.3s，时间为0.5～1.5h；
三阶段充放电后静置1h30min～2h30min；
(9)四次放电：包括施加电流不同的两阶段恒流放电，分别为：
第一阶段恒流放电的电流为1～0.999C，放电时间1h30min～2h，截止电压为0.6～0.55倍电池的标称电压；
第二阶段恒流放电的电流值为0.5～0.6C，截止电压为0.5～0.45倍电池的标称电压；
(10)五次充电：包括先施加两阶段正负脉冲循环充放电，然后施加电流不同的两阶段恒流充电，第二阶段恒流充电为小电流，后一阶段的正脉冲电流、负脉冲电流相应的不低于前一阶段的正脉冲电流、负脉冲电流，分别为：
第一阶段正负脉冲充放电，正脉冲电流为0.5～0.6C，负脉冲电流为0.2～0.3C，正脉宽为4～6s，负脉冲宽度为0.2～0.4s，间隙0.050s～0.15s，时间为2～4h；
第二阶段正负脉冲充放电，正脉冲电流为0.6～0.7C，负脉冲电流为0.3～0.4C，正脉宽为4～6s，负脉冲宽度为0.2～0.4s，间隙0.05s～0.15s，时间为1.5～2.5h；
两阶段正负脉冲充放电后静置1h30min～2h30min；
第一阶段恒流充电，使电池内部多余酸充起来，电流为0.15～0.25C，充电时间20～60min；
第二阶段恒流充电抽酸，电流为0.03～0.06C，充电时间3.5～4.5h。
以上述“五充四放”的工艺对现有的20Ah的电池进行化成，每路串联20只，具体化成参数见下表1所示。
表1电池化成工艺参数表
Figure BDA0002325445230000061
Figure BDA0002325445230000071
从上表中可以看出，20只20Ah的电池化成所需时间45h，总充入电量144.6Ah，化成耗电量低，且用时较短。
使用电性能设备专用检测循环机对4批经上述参数工艺化成后的铅酸蓄电池的性能进行抽检测，检测指标为3次常温下的放电时间、-18℃和-10℃两次低温下的放电时间、放电容量等，检测结果见表2所示。
表2铅酸蓄电池的性能检测
Figure BDA0002325445230000072
从上表可以看出，铅酸蓄电池常温下的实际放电时间为127min，大于120min标准放电时间7min；-18℃下的两次低温放电时间为97.8min，大于85min标准时间12.8min；-10℃两次低温放电时间为105min，大于95min标准时间10min。经上述工艺化成后的铅酸蓄电池的性能得到改善，化成质量和化成效率高，化成时间短，化成用电量减少，从而降低了生产成本。

Claims (10)

1.一种铅酸蓄电池的化成方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）静置阶段：将铅酸蓄电池加酸后连接正负接线，至于循环水浴中静置；
（2）一次充电：包括先施加电流不同的两阶段恒流充电，然后施加三阶段正负脉冲循环充放电，第一阶段恒电流充电采用小电流；
（3）一次放电：采用恒流放电；
（4）二次充电：包括施加两阶段正负脉冲循环充放电；
（5）二次放电：采用恒流放电，放电时间大于一次放电；
（6）三次充电：包括施加三阶段正负脉冲循环充放电；
（7）三次放电：采用恒流放电，放电时间大于二次放电；
（8）四次充电：包括施加三阶段正负脉冲循环充放电；
（9）四次放电：包括施加电流不同的两阶段恒流放电；
（10）五次充电：包括先施加两阶段正负脉冲循环充放电，然后施加电流不同的两阶段恒流充电，第二阶段恒流充电为小电流。
2.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池的化成方法，其特征在于，步骤（2）的一次充电中：
第一阶段恒流充电的电流为0.02～0.05C，时间为20min～1h；
第二阶段恒流充电的电流为0.2～0.3C，时间为1h～2h；
第一阶段正脉冲循环的正脉冲电流为0.7～0.3C，负脉冲电流为0.7～0.3C，正脉宽为9～11s，负脉宽为0.2～0.4s，脉冲充放电时间为2.5～4h，间隙时间0.1～0.25s；
第二阶段正脉冲循环的正脉冲电流为0.8～0.3C，负脉冲电流为0.8～0.3C，正脉宽为9～11s，负脉宽为0.2～0.4s，脉冲充放电时间为3～5h，间隙时间0.1～0.25s；
第三阶段正脉冲循环的正脉冲电流为0.6～0.3C，负脉冲电流为0.6～0.2C，正脉宽为9～11s，负脉宽为0.2～0.4s，脉冲充放电时间为1～2h，间隙时间0.1～0.25s。
3.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池的化成方法，其特征在于，步骤（3）的一次放电中，恒流放电的电流为1～0.999C，放电时间为20～40min，截止电压为0.9～0.95倍电池的标称电压。
4.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池的化成方法，其特征在于，步骤（4）的二次充电中：
第一阶段正负脉冲循环充放电的正脉冲电流为0.7～0.5C，负脉冲电流为0.7～0.5C，正脉宽为8～10s，负脉宽为0.2～0.4s，脉冲充电时间为2.5～4h，间隙时间0.1～0.25s；
第二阶段正负脉冲循环充放电的正脉冲电流为0.8～0.5C，负脉冲电流为0.8～0.5C，正脉宽为8～10s，负脉宽为0.2～0.4s，脉冲充电时间为2.5～4h，间隙时间0.1～0.25s。
5.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池的化成方法，其特征在于，步骤（5）的二次放电中：恒流放电的电流为1～0.999C，截止电压为0.7～0.75倍电池的标称电压。
6.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池的化成方法，其特征在于，步骤（6）的三次充电中，
后一阶段的正负脉冲电流不低于前一阶段的正负脉冲电流；
第一阶段正负脉冲循环充放电的正脉冲电流为0.4～0.6C，负脉冲电流为0.3～0.4C，正脉宽为7～9s，负脉冲宽度为0.2～0.4s，间隙0.1～0.3s，时间为1.5～3h；
第二阶段正负脉冲循环充放电的正脉冲电流为0.6～0.7C，负脉冲电流为0.4～0.5C，正脉宽为7～9s，负脉冲宽度为0.2～0.4s，间隙0.1～0.3s，时间为1.5～3h；
第三阶段正负脉冲循环充放电的正脉冲电流为0.7～0.8C，负脉冲电流为0.5～0.6C，正脉宽为7～9s，负脉冲宽度为0.2～0.4s，间隙0.1～0.3s，时间为1.5～3h。
7.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池的化成方法，其特征在于，步骤（7）的三次放电中，恒流放电的电流值为1～0.999C，放电时间为1h30min～2h，截止电压为0.65～0.70倍电池的标称电压。
8.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池的化成方法，其特征在于，步骤（8）的四次充电中：
中间阶段的正脉冲电流、负脉冲电流不低于前一阶段和后一阶段的相应正脉冲电流、负脉冲电流；
第一阶段正负脉冲充放电的正脉冲电流为0.5～0.6C，负脉冲电流为0.3～0.4C，正脉宽为5～7s，负脉冲宽度为0.2～0.4s，间隙0.1～0.3s，时间为3.5～5h；
第二阶段正负脉冲充放电的正脉冲电流为0.6～0.7C，负脉冲电流为0.4～0.5C，正脉宽为5～7s，负脉冲宽度为0.2～0.4s，间隙0.1～0.3s，时间为1.5～3h；
第三阶段正负脉冲充放电的正脉冲电流为0.4～0.5C，负脉冲电流为0.2～0.3C，正脉宽为5～7s，负脉冲宽度为0.2～0.4s，间隙0.1～0.3s，时间为0.5～1.5h。
9.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池的化成方法，其特征在于，步骤（9）的四次放电中：
第一阶段恒流放电的电流为1～0.999C，截止电压为0.6～0.55倍电池的标称电压；
第二阶段恒流放电的电流值为0.5～0.6C，截止电压为0.5～0.45倍电池的标称电压。
10.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池的化成方法，其特征在于，步骤（10）的五次充电中：
后一阶段的正脉冲电流、负脉冲电流相应的不低于前一阶段的正脉冲电流、负脉冲电流；
第一阶段正负脉冲充放电的正脉冲电流为0.5～0.6C，负脉冲电流为0.2～0.3C，正脉宽为4～6s，负脉冲宽度为0.2～0.4s，间隙0.05ms～0.15s，时间为2～4h；
第二阶段正负脉冲充放电的正脉冲电流为0.6～0.7C，负脉冲电流为0.3～0.4C，正脉宽为4～6s，负脉冲宽度为0.2～0.4s，间隙0.05ms～0.15s，时间为1.5～2.5h；
第一阶段恒流充电的电流为0.15～0.25C，充电时间20～60min;
第二阶段恒流充电的电流为0.03～0.06C，充电时间3.5～4.5h。
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