CN111416162B - 一种电动自行车电池的修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动自行车电池的修复方法，属于蓄电池修复技术领域。所述修复方法包括：(1)对市场退回的电动自行车电池进行筛选；(2)取符合要求的电动自行车电池内的单体电池，取下安全阀，往电池内部加入电解液，再将电池置于真空度为0.06MPa～0.08MPa的环境下，按照电池额定容量以0.5C～1C安培电流进行放电；(3)放电完成后，保持真空环境对电池进行充电。本发明通过在电池内加入富余的稀硫酸溶液，利用真空度降低电解液的沸点，通过水的蒸发热快速带走热量，实现快速充放电的同时不会出现因电池内部温度过高导致壳体损坏的情况；处理过的电池的低温性能明显提升，电池的循环寿命可以达到380次以上。

Description

一种电动自行车电池的修复方法
技术领域
本发明涉及蓄电池修复技术领域，具体涉及一种电动自行车电池的修复方法。
背景技术
电动自行车电池属于动力电池范畴，至今中国电动自行车保有量在2.5亿辆以上，电动自行车电池已经成为铅酸电池最主要的应用之一。
电动自行车电池生产厂家一般对用户提供15个月的质保期，早期退回的电池主要是电池制作的原因，如极板毛刺/铅膏凸起/端子虚焊引起的连接件损坏，这些电池在退回的电池组中很容易查找电池退返的原因。还有一部分电池，解剖后极板和隔板外观良好，没有发现明显的制作缺陷，但电池的放电时间明显缩短，用常规的处理方法电池的容量不能恢复。
出现上述现象的电池用户一般是每天骑行的距离很短，并且每天充电，结果在使用两三个月后电池的骑行距离明显缩短，退回的电池开路电压基本一致，在12V以上，放电时间在84分钟以下，用常规的充放电方式电池的容量不能恢复，电池只能做报废处理。
分析电池失效原因：电动自行车电池用的板栅合金主要以铅钙锡铝合金为主，此合金容易造成早期容量衰减，虽然通过锡含量的调整可以适度提高电池的深循环寿命，但铅钙合金易形成晶间腐蚀，同时抗蠕变的性能差。
公开号为101093904A的专利文献公开了一种蓄电池非正常容量损失的恢复方法，主要按以下操作步骤进行：将蓄电池连接在充放电机上；将蓄电池以3A～5A的电流放电至0V，继续以3A～5A的电流恒流反充电60min～120min；蓄电池反充电后马上以5A限流，14.6V/只限压恒压充电，恒压充电至电流小于0.3A时止。通过对阀控蓄电池过放电，即反充电，使蓄电池内部产生高温，再在高温下对蓄电池充电，从而使腐蚀层高阻在高温下因溶解度加大再通过充电而强制使其转化为活性物质，从而使蓄电池容量得以恢复。
但是实践证明，上述恢复方法在放电时和反充电时，电池内部的温度急剧升高，造成在处理电池时电池壳体因温度升高损坏，同样因为温度升高造成电池有机膨胀剂溶解析出，影响电池的低温性能，在这些条件下，形成的正极活性物结构不稳定，处理过的蓄电池在经过几次充放电之后，电池容量又快速的衰减了，不能保证电池寿命。
为了减少企业的损失，提供一种快速恢复蓄电池容量的方法使电池寿命性能不受影响是我们急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动自行车电池的修复方法，将市场退回的电池经过简单的充放电后使容量恢复到出厂标准，且电池寿命性能不会受到影响，既满足了用户的要求，又减少了企业的损失。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种电动自行车电池的修复方法，所述电动自行车电池包含若干个单体电池，所述方法包括以下步骤：
(1)对市场退回的电动自行车电池进行筛选，仅选择所有单体电池开路电压均大于12V且开路电压差值在100mV以内的电动自行车电池作为处理对象；
(2)取符合要求的电动自行车电池内的单体电池，取下安全阀，往电池内部加入电解液，再将电池置于真空度为0.06MPa～0.08MPa的环境下，按照电池额定容量以0.5C～1C安培电流进行放电；
(3)放电完成后，保持真空环境对电池进行充电。
所述电动自行车电池为若干个单体电池组成的电池组。单体电池的额定电压为12V，C是指单体电池的额定容量。以额定容量为20Ah的电池为例，0.5C对应的电流为10A。按照额定容量放电即如采用0.5C安培电流放电时间2小时。
针对市场退回的电动自行车电池的研究发现，有部分电池的失效原因是由于用户骑行距离短，但经常过充电，导致正极活性物质在高电压下发生变化，在板栅和活性物质之间和正极活性物质之间产生阻挡层(包括硫酸铅或氧化铅)，使得电池容量严重下降。此类电池中单体电池的开路电压基本一致，在12V以上，而且开路电压差值在100mV以内。
步骤(2)和(3)中，对筛选后的电池进行修复，放电后期电池内部温度升高，阻挡层物质溶解到电解液中。放电结束后，配合快速充电，使溶解的阻挡层物质转化成正极活性物质，从而使电池容量得以恢复。
本发明利用硫酸的沸点和真空度的关系，真空度越高，硫酸的沸点越低，例如比重为1.01～1.05的稀硫酸溶液，在真空度达到0.08MPa时，其沸点只有50℃左右。具体地，将电池置于0.06MPa～0.08MPa真空环境下，以降低电解液的沸点。
通过往电池内加入适当富余的稀硫酸，利用真空度使其达到液体的沸点，通过水的蒸发热快速带走热量，可以使电池内部的温度得到控制，从而可以实现快速的充放电而不会出现因电池内部温度过高损坏电池壳体的情况，同时处理过的电池的寿命明显增加。
所述电解液采用比重为1.01-1.05的稀硫酸溶液。低比重酸液有助于对硫酸铅的溶解。
作为优选，加酸量为电池饱和吸液量的20％～30％。在放电时和充电时利用多余的液体的蒸发来降低电池的温度。
更为优选，电解液比重控制在1.01，加酸量控制在饱和吸液量的20％，真空度控制在0.08MPa。
作为优选，放电条件为：以0.5C安培电流放电2h。
作为优选，步骤(2)中，加酸之前先进行补充电。市场退回的电池经长期放置后电池容量进一步损失，补充电使电池活性物质充分转化。
所述补充电为恒压14.7-14.9V，限流值为0.1-0.3C安培充电10-12h。所述补充电在25±5℃条件下进行。
步骤(3)中，真空度保持在0.06MPa～0.08MPa。充电条件为：以1.0～1.1C安培电流充电1～1.1h。
作为优选，充电电流为1C安培，时间为1.1h。
本发明方法恢复得到的单体电池进行容量测试，在25℃条件下，以电流值为0.5C安培进行放电，放电时间达到120分钟以上，即为合格。
本发明具备的有益效果：
(1)本发明通过在电池内加入富余的稀硫酸溶液，利用真空度降低电解液的沸点，通过水的蒸发热快速带走热量，使电池内部温度控制在50℃左右，实现快速充放电的同时不会出现因电池内部温度过高导致壳体损坏的情况。
(2)本发明方法可以使电池的处理时间明显缩短，由过去的24小时缩短到4小时，提高电池处理的效率；而且处理过的电池的低温性能明显提升，电池的循环寿命可以达到380次以上，完全可以满足用户使用一年以上的要求。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
1、6-DZM-12电动自行车退回电池进行筛选：选择所有单体电池开路电压均大于12V且开路电压差值在100mV以内的电动自行车电池作为处理对象，取符合要求的电动自行车电池内的单体电池。
2、补充电：将电压控制在14.7V限流值控制在1.2A的电流充电10h。
3、打开电池上盖，取下安全阀，安装灌酸壶，加入比重为1.01的硫酸20毫升，将电池放置在真空箱中，控制真空度在0.08MPa，以6A电流放电2小时。
4、在上述真空条件下，以12A电流充电1.1小时。
5、打开真空箱，取出电池，安装安全阀和防尘盖，电池即可包装复活。
6、对电池性能进行检测，结果见表1。
表1：电池处理结果
改进前 改进后
处理时间 24小时 4小时
温升造成电池损坏 15％ 没有
6A放电到10.2V 122 124min
-18℃低温 74min 84min
循环寿命 350 380
注：改进前为按专利文献CN101093904A的处理方法；改进后为采用本实施例方法。
由上表数据表明，改进前的方法处理的时间长，因电池温度的升高造成电池壳体损坏的比例高。本实施例处理方法时间短，电池的低温性能更好，电池的循环寿命更长。
实施例2
1、6-DZM-20电动自行车退回电池进行筛选：选择所有单体电池开路电压均大于12V且开路电压差值在100mV以内的电动自行车电池作为处理对象，取符合要求的电动自行车电池内的单体电池。
2、补充电：将6-DZM-20单体电池用恒压14.7V限流2.0A充电10h。
3、打开电池上盖，取下安全阀，安装灌酸壶，加入比重为1.01的硫酸32毫升，将电池放置在真空箱中，控制真空度在0.08MPa，以10A电流放电2小时。
4、在上述真空条件下，以20A电流充电1.1小时。
5、打开真空箱，取出电池，安装安全阀和防尘盖，电池即可包装复活。
6、对电池性能进行检测，结果见表2。
表2：20Ah电池处理结果
改进前 改进后
处理时间 24小时 4小时
温升造成电池损坏 20％ 没有
10A放电到10.2V 122 124min
-18℃低温 65min 78min
循环寿命 350次 400次
注：改进前的方法为10A放电至6V，再5A放电至6V，然后在2A放电至单只电池电压2V，然后用恒压14.7V限流5A充电10小时；改进后为采用本实施例方法。
由上表数据表明，本实施例处理方法时间短，电池的低温性能更好，电池的循环寿命更长。

Claims (8)

1.一种电动自行车电池的修复方法，所述电动自行车电池包含若干个单体电池，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)对市场退回的电动自行车电池进行筛选，仅选择所有单体电池开路电压均大于12V且开路电压差值在100mV以内的电动自行车电池作为处理对象；
(2)取符合要求的电动自行车电池内的单体电池，取下安全阀，往电池内部加入电解液，所述电解液采用比重为1.01-1.05的稀硫酸溶液，再将电池置于真空度为0.06MPa～0.08MPa的环境下，按照电池额定容量以0.5C～1C安培电流进行放电；
(3)放电完成后，保持真空环境对电池进行充电。
2.如权利要求1所述的电动自行车电池的修复方法，其特征在于，步骤(2)中，加酸之前先进行补充电。
3.如权利要求2所述的电动自行车电池的修复方法，其特征在于，所述补充电为恒压14.7-14.9V，限流值为0.1-0.3C安培充电10-12h。
4.如权利要求1所述的电动自行车电池的修复方法，其特征在于，步骤(2)中，加酸量为电池饱和吸液量的20％～30％。
5.如权利要求4所述的电动自行车电池的修复方法，其特征在于，步骤(2)中，电解液比重控制在1.01，加酸量控制在饱和吸液量的20％，真空度控制在0.08MPa。
6.如权利要求1所述的电动自行车电池的修复方法，其特征在于，步骤(2)中，放电条件为：以0.5C安培电流放电2h。
7.如权利要求1所述的电动自行车电池的修复方法，其特征在于，步骤(3)中，真空度保持在0.06MPa～0.08MPa。
8.如权利要求1所述的电动自行车电池的修复方法，其特征在于，步骤(3)中，充电条件为：以1.0～1.1C安培电流充电1～1.1h。
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