CN112103573B - 一种阀控式铅蓄电池吸酸饱和度判定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阀控式铅蓄电池吸酸饱和度判定方法，包括以下步骤：(1)蓄电池经加酸与化成后，将余酸抽净；(2)将蓄电池搁置在25℃±2℃的环境中4～8h；(3)将蓄电池以0.5C安培电流进行放电2小时，得到放电量；(4)将蓄电池以恒压限流的方式进行充电5～8h；(5)统计蓄电池在充电达到恒压时的充电量，根据公式恒流阶段充电量占比＝恒流阶段充电量/放电量，计算恒流阶段充电量占比；(6)根据恒流阶段充电量占比，对照预先制备的吸酸饱和度‑充电量占比标准曲线，得出吸酸饱和度值。利用本发明的方法，可通过吸酸饱和度‑充电量占比标准曲线快速确定蓄电池吸液饱和度。

Description

一种阀控式铅蓄电池吸酸饱和度判定方法
技术领域
本发明属于铅蓄电池检测技术领域，尤其是涉及一种阀控式铅蓄电池吸酸饱和度判定方法。
背景技术
阀控式铅酸蓄电池的英文名称为Valve Regulated Lead Battery(简称VRLA电池)，其基本特点是使用期间不用加酸加水维护，电池为密封结构，不会漏酸，也不会排酸雾，电池盖子上设有单向排气阀(也叫安全阀)，该阀的作用是当电池内部气体量超过一定值(通常用气压值表示)，即当电池内部气压升高到一定值时，排气阀自动打开，排出气体，然后自动关阀，防止空气进入电池内部。
阀控式铅蓄电池，充电基本都是采用恒压限流的方式，蓄电池吸液饱和度的高低，会直接影响氧复合效率，从而影响电池充电效果及一致性。然而，蓄电池吸液饱和度受化成结束后的抽酸工艺直接影响，往往难于控制。在化成结束一般建议吸液饱和度控制在90％～96％，有利于延长电池使用寿命。如何快速确定化成余酸处理后电池吸液饱和度是否在合理区间，是首先要解决的问题。
公开号为CN109612868A的中国专利文献公开了一种AGM蓄电池酸量饱和度测试方法，公开号为CN107942253A的中国专利文献公开了一种AGM蓄电池饱和度检测方法。
然而，现有的方法基本采用直接根据实际吸液量与饱和吸液量的比值来测量吸液饱和度，测量过程比较繁琐，速度慢。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种阀控式铅蓄电池吸酸饱和度判定方法，可通过吸酸饱和度-充电量占比标准曲线快速确定蓄电池吸液饱和度。
一种阀控式铅蓄电池吸酸饱和度判定方法，包括以下步骤：
(1)蓄电池经加酸与化成后，将余酸抽净；
(2)将蓄电池搁置在25℃±2℃的环境中4～8h；
(3)将蓄电池以0.5C安培电流进行放电1.5～2小时，得到放电量；
(4)将蓄电池以恒压限流的方式进行充电5～8h；
(5)统计蓄电池在充电达到恒压时(即恒流阶段)的充电量，根据公式恒流阶段充电量占比＝恒流阶段充电量/放电量，计算恒流阶段充电量占比；
(6)根据恒流阶段充电量占比，对照预先制备的吸酸饱和度-充电量占比标准曲线，得出吸酸饱和度值。
步骤(2)的目的是，一方面是让刚化成好的电池进行降温，另一方面是让电池经过静置后的开路电压达到较为稳定的值，一般刚化成后的电池经4h后，其开路电压值基本稳定。
步骤(4)中，恒压限流的方式进行充电时，恒压值14.7V～14.9V，最大充电电流值0.15C～0.5C安培。
进一步地，恒压限流的方式进行充电时，恒压值14.8V，最大充电电流值0.4C安培，充电时间5h。
步骤(6)中，所述吸酸饱和度-充电量占比标准曲线的绘制方法为：
(6-1)取同一型号的蓄电池半成品若干只，称量蓄电池半成品重量A，然后进行加酸与化成；
(6-2)在完成化成后进入抽酸工艺前，将蓄电池进行带液静置2h，然后将余酸抽净，称量蓄电池重量B，并测量抽出酸液比重ρ0，计算得到吸液饱和度为100％的吸液量C0＝(B-A)/6ρ0；
(6-3)再经过抽酸工艺进行抽酸并测量抽出酸液比重ρ1，余酸抽净后再次称量蓄电池重量B1，计算得到抽酸后实际吸液量C1＝(B1-A)/6ρ1；
(6-4)计算吸液饱和度η＝C1/C0×100％；
(6-5)通过步骤(6-1)～(6-4)，得到不同吸液饱和度的蓄电池样品；
(6-6)将蓄电池以0.5C安培电流进行放电1.5～2小时，得到放电量；
(6-7)将蓄电池以恒压14.8V限流0.4C安培的方式进行充电5h；
(6-8)统计蓄电池在充电达到恒压时(即恒流阶段)的充电量，根据公式恒流阶段充电量占比＝恒流阶段充电量/放电量，计算恒流阶段充电量占比；
(6-9)对恒流阶段充电量占比与吸酸饱和度进行拟合，获得吸酸饱和度-充电量占比标准曲线。
步骤(6-1)中，进行加酸与化成时，加酸量为10.5～11.5mL/Ah，化成充放电阶段的总充电量在8.0C～10.5C安时，总放电量在0.5C～2.0C安时。
步骤(6-2)和(6-3)中，酸液的比重为1.30～1.36g/ml。
步骤(6-5)中，将吸液饱和度在90％以下的蓄电池样品进行剔除，保留吸液饱和度为100％～90％的蓄电池样品继续进行分析。阀控式铅蓄电池吸酸饱和度一般认为控制在93.5％左右，会有更好的循环寿命。过高或过低的饱和度均会影响电池充电效率及失水速率，造成电池欠充或电池失水速率加快，而缩短电池使用寿命。
优选地，继续进行分析的蓄电池样品为5～8个。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明阀控式铅蓄电池吸酸饱和度判定方法，通过蓄电池放电后的补充电过程进行测定恒流阶段充电量，再进行计算得到恒流阶段充电量/放电量的占比值，对照吸酸饱和度-充电量占比标准曲线来判定蓄电池吸液饱和度值，其结果真实可靠，能够准确反映蓄电池吸液饱和度，为蓄电池工艺优化提供了有利依据。
附图说明
图1为实施例1中吸酸饱和度-充电量占比关系图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
实施例1
以6-DZF-20电池进行吸酸饱和度-充电量占比标准曲线的绘制：
取电池半成品8只，称量电池半成品重量(干重)A，然后进行加酸与化成，加酸量为225ml/单格(11.25ml/Ah)，化成充放电阶段的总充电量在10.5C安时，总放电量在1.5C安时。
电池在完全化成后进入抽酸工艺前，将电池进行带液静置2h，然后将余酸抽净，称量电池重量B，并测量抽出酸液比重ρ0，计算得到吸液饱和度为100％的吸液量，其中1#电池不作后续处理，作为饱和度为100％的电池样本。2#～8#电池分别采取不同抽酸工艺进行余酸处理并计算吸液饱和度，分别得到饱和度为96.7％、94.8％、94.5％、93.5％、92.0％、91.0％、90.0％的电池样本。
将1#～8#蓄电池以10A电流进行放电2小时(放电量为20Ah)，然后以恒压14.8V限流8A(即为0.4C安培电流)充电5h。
统计蓄电池在充电时达到恒压时(即恒流阶段)的充电量，计算：恒流阶段充电量占比＝恒流阶段充电量/放电量，结果见表1，吸酸饱和度-充电量占比标准曲线的绘制拟合曲线见图1。
表1
Figure BDA0002623171850000051
实施例2
同一批次的36只半成品6-DZF-20电池，分成两个批次，一批次18只电池(1回路)进行加酸与化成。
第一批次工艺：加酸量为210ml/单格(10.5ml/Ah)，化成充放电阶段的总充电量在8.5C安时，总放电量在0.5C安时。余酸处理阶段，以0.03C安培充电2小时后进行负压抽酸，负压范围在-0.04～-0.08Mpa，将余酸抽净后盖好安全阀及盖片，得到成品电池。
随机抽取第一批4只蓄电池搁置在25℃±2℃的环境中4h，再以0.5C安培电流进行放电2小时，然后以恒压14.8V限流8A(即0.4C安培电流)进行充电5h，充放电数据如表2所示，恒流阶段充放比平均值为90.0％，对照吸酸饱和度-充电量占比标准曲线，该批次电池吸酸饱和度是96.7％。
表2
Figure BDA0002623171850000061
阀控式铅蓄电池吸酸饱和度一般认为控制在93.5％左右，会有更好的循环寿命。故将第二批的18只电池化成(化成工艺同第一批)后余酸处理阶段进行工艺优化，调整抽酸电流，以0.06C安培充电3.5小时后进行负压抽酸，负压范围在-0.04～-0.08Mpa，将余酸抽净后盖好安全阀及盖片，得到成品电池。
随机抽取第二批4只蓄电池搁置在25℃±2℃的环境中4h，再以0.5C安培电流进行放电2小时，然后以恒压14.8V限流8A(即0.4C安培电流)进行充电5h，充放电数据如表3所示，恒流阶段充放比平均值为92.8％，对照吸酸饱和度-充电量占比标准曲线，该批次电池吸酸饱和度是93.6％。
表3
Figure BDA0002623171850000062
对上述两批次电池分别抽取一组(4只/组)循环寿命测试，测试结果如表4中所示，结果表明，经优化后第二批电池组明显优于第一批电池组，从循环第50次就能发现压差的变化，100次就更明显，循环寿命也就随之不同。
采用本发明方法进行快速确定蓄电池吸液饱和度，其结果真实可靠，能够准确反映蓄电池吸液饱和度，为蓄电池工艺优化提供了有利依据。从饱和度过高的第一批电池，经工艺优化后得到饱和度适宜的第二批电池，电池循环寿命提升幅度近30％。
表4
Figure BDA0002623171850000071
实施例3
同一批次的36只半成品6-DZF-20电池，分成两个批次，一批次18只电池(1回路)进行加酸与化成。
第一批次工艺：加酸量为220ml/单格(11ml/Ah)，化成充放电阶段的总充电量在10.5C安时，总放电量在2.0C安时。余酸处理阶段，以0.06C安培充电2小时后进行负压抽酸，负压范围在-0.04～-0.08Mpa，将余酸抽净后盖好安全阀及盖片，得到成品电池。
随机抽取第一批4只蓄电池搁置在25℃±2℃的环境中4h，再以0.5C安培电流进行放电1.5小时，然后以恒压14.8V限流3A(即0.15C安培电流)进行充电8h，充放电数据如表5所示，恒流阶段充放比平均值为91.1％，对照吸酸饱和度-充电量占比标准曲线，该批次电池吸酸饱和度是94.7％。
表5
Figure BDA0002623171850000081
阀控式铅蓄电池吸酸饱和度一般认为控制在93.5％左右，会有更好的循环寿命。故将第二批的18只电池化成(化成工艺同第一批)后余酸处理阶段进行工艺优化，调整抽酸电流，以0.09C安培充电2.5小时后进行负压抽酸，负压范围在-0.04～-0.08Mpa，将余酸抽净后盖好安全阀及盖片，得到成品电池。
随机抽取第二批4只蓄电池搁置在25℃±2℃的环境中4h，再以0.5C安培电流进行放电1.5小时，然后以恒压14.8V限流3A(即0.15C安培电流)进行充电8h，充放电数据如表6所示，恒流阶段充放比平均值为93.6％，对照吸酸饱和度-充电量占比标准曲线，该批次电池吸酸饱和度是93.4％。
表6
Figure BDA0002623171850000091
对上述两批次电池分别抽取一组(4只/组)循环寿命测试，测试结果如表7中所示，结果表明，经优化后第二批电池组明显优于第一批电池组，从循环第50次就能发现压差的变化，100次就更明显，循环寿命也就随之不同。
采用本发明方法进行快速确定蓄电池吸液饱和度，其结果真实可靠，能够准确反映蓄电池吸液饱和度，为蓄电池工艺优化提供了有利依据。从饱和度过高的第一批电池，经工艺优化后得到饱和度适宜的第二批电池，电池循环寿命提升幅度超20％。
表7
Figure BDA0002623171850000092
Figure BDA0002623171850000101
以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种阀控式铅蓄电池吸酸饱和度判定方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)蓄电池经加酸与化成后，将余酸抽净；
(2)将蓄电池搁置在25℃±2℃的环境中4～8h；
(3)将蓄电池以0.5C安培电流进行放电1.5～2小时，得到放电量；
(4)将蓄电池以恒压限流的方式进行充电5～8h；
(5)统计蓄电池在充电达到恒压时的充电量，根据公式恒流阶段充电量占比＝恒流阶段充电量/放电量，计算恒流阶段充电量占比；
(6)根据恒流阶段充电量占比，对照预先制备的吸酸饱和度-充电量占比标准曲线，得出吸酸饱和度值；所述吸酸饱和度-充电量占比标准曲线的绘制方法为：
(6-1)取同一型号的蓄电池半成品若干只，称量蓄电池半成品重量A，然后进行加酸与化成；
(6-2)在完成化成后进入抽酸工艺前，将蓄电池进行带液静置2h，然后将余酸抽净，称量蓄电池重量B，并测量抽出酸液比重ρ0，计算得到吸液饱和度为100％的吸液量C0＝(B-A)/6ρ0；
(6-3)再经过抽酸工艺进行抽酸并测量抽出酸液比重ρ1，余酸抽净后再次称量蓄电池重量B1，计算得到抽酸后实际吸液量C1＝(B1-A)/6ρ1；
(6-4)计算吸液饱和度η＝C1/C0×100％；
(6-5)通过步骤(6-1)～(6-4)，得到不同吸液饱和度的蓄电池样品；
(6-6)将蓄电池以0.5C安培电流进行放电1.5～2小时，得到放电量；
(6-7)将蓄电池以恒压14.8V限流0.4C安培的方式进行充电5h；
(6-8)统计蓄电池在充电达到恒压时的充电量，根据公式恒流阶段充电量占比＝恒流阶段充电量/放电量，计算恒流阶段充电量占比；
(6-9)对恒流阶段充电量占比与吸酸饱和度进行拟合，获得吸酸饱和度-充电量占比标准曲线。
2.根据权利要求1所述的阀控式铅蓄电池吸酸饱和度判定方法，其特征在于，步骤(4)中，恒压限流的方式进行充电时，恒压值14.7V～14.9V，最大充电电流值0.15C～0.5C安培。
3.根据权利要求1所述的阀控式铅蓄电池吸酸饱和度判定方法，其特征在于，步骤(4)中，恒压限流的方式进行充电时，恒压值14.8V，最大充电电流值0.4C安培，充电时间5h。
4.根据权利要求1所述的阀控式铅蓄电池吸酸饱和度判定方法，其特征在于，步骤(6-1)中，进行加酸与化成时，加酸量为10.5～11.5mL/Ah，化成充放电阶段的总充电量在8.0C～10.5C安时，总放电量在0.5C～2.0C安时。
5.根据权利要求1所述的阀控式铅蓄电池吸酸饱和度判定方法，其特征在于，步骤(6-2)和(6-3)中，酸液的比重为1.30～1.36g/ml。
6.根据权利要求1所述的阀控式铅蓄电池吸酸饱和度判定方法，其特征在于，步骤(6-5)中，将吸液饱和度在90％以下的蓄电池样品进行剔除，保留吸液饱和度为100％～90％的蓄电池样品继续进行分析。
7.根据权利要求6所述的阀控式铅蓄电池吸酸饱和度判定方法，其特征在于，继续进行分析的蓄电池样品为5～8个。
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