CN112415396A - 一种检测铅酸蓄电池析气量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种检测铅酸蓄电池负极析气量的方法，包括如下步骤：将正极活性物质过量的铅酸蓄电池化成并恒流充电至所述铅酸蓄电池的容量的99％以上后，于恒温下对所述铅酸蓄电池进行恒流限压充电，收集所述铅酸蓄电池析出的气体，用排水法测量析出的气体的体积。本发明所述方法误差小、精确度高、且操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及铅酸蓄电池技术领域，尤其涉及一种检测铅酸蓄电池析气量的方法。
背景技术
铅酸蓄电池因输出功率高、使用安全可靠加上原材料价廉是目前市场上用量比较大的二次电池之一。但是铅酸电池循环寿命较低，其失效原因的主要原因有正极板腐蚀断裂、活性物质脱落、负极不可逆硫酸盐化等。为了解决在部分荷电态下负极不可逆硫酸盐化问题，活性炭等炭材料被添加到负极中，从而制备得到了铅碳电池。实验显示，该电池可以抑制电池负极中大颗粒硫酸铅晶体的形成，从而延长电池的循环寿命。但是随之而来的问题是负极析氢电位的降低，电池失水加剧。为了解决负极失水问题，一般采用高析氢电位的金属或者金属氧化物等材料对活性炭材料进行掺杂、复合或者直接进行物理的混合。但是又带来了复合材料的稳定性问题。同时电池的充放电循环过程是一个复杂的过程，添加在负极中的材料可能会随着环境而变化，很难通过电化学测试来直接评价，那么需要对电池性能进行直接测试和分析。
公告号为CN205385088U的实用新型公开了一种涉及铅酸蓄电池充电时析气量的装置，包括第一橡皮管，所述第一橡皮管进口端连接至免维护密闭型阀式铅酸蓄电池的安全阀，所述免维护密闭型阀式铅酸蓄电池还连接至电池充电机，所述第一橡皮管出口端连接至内部装满水的中间气体存储器，所述中间气体存储器还连接有第二橡皮管的进口管，第二橡皮管的进口端连接至一带有刻度线的用于存放中间气体存储器拍出来的水的检测容器，结构稳定性高、运行安全可靠、检测精度高。该实用新型仅提供一种检测装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种检测铅酸蓄电池析气量的方法，该方法可以真实、有效的反映出电池在不同温度、不同电压下的析气情况，该方法误差小、精确度高、而且操作方便。同时在数次充放电循环以后再次进行析气测试可更好的评价电池材料的稳定性。
为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：
一种检测铅酸蓄电池析气量的方法，其特征在于：
包括如下步骤：
将正极活性物质过量的铅酸蓄电池化成并恒流充电至所述铅酸蓄电池的容量的99％以上后，于恒温下对所述铅酸蓄电池进行恒流限压充电，收集所述铅酸蓄电池析出的气体，用排水法测量析出的气体的体积。
优选的，所述铅酸蓄电池采用的隔板包括AGM隔板。
优选的，所述铅酸蓄电池的正极板个数大于负极板个数。
优选的，所述铅酸蓄电池包括8个正极板和7个负极板，或者
优选的，所述铅酸蓄电池包括7个正极板和6个负极板，或者
优选的，所述铅酸蓄电池包括6个正极板和5个负极板。
优选的，所述恒流充电的电流为0.1-0.15c，所述恒流充电的时间为0.5-1h。
优选的，所述检测铅酸蓄电池析气量的方法还包括抽酸处理的步骤；所述抽酸处理采用的电流为0.02-0.05c；所述抽酸处理的时间为0.5h-2h。
优选的，所述检测铅酸蓄电池析气量的方法包括抽酸处理、容量测试和恒流限压再充电过程。
优选的，所述抽酸处理采用的电流为0.02-0.05c；所述抽酸处理的时间为1h。
优选的，所述容量测试的次数大于或等于3次。
优选的，所述恒流限压再充电过程采用的电流为0.4-0.7c。
优选的，所述恒流限压再充电过程采用的电压为2.45-2.5V。
优选的，所述恒流限压充电采用的电压为2.4-2.55V。
优选的，所述恒流限压充电的时间为0.5-3h。
优选的，所述恒流限压充电时的温度大于或等于-18℃，并且
所述恒流限压充电时的温度小于或等于40℃。
优选的，所述检测铅酸蓄电池析气量的方法包括循环充放电过程。
优选的，所述循环充放电过程包括至少10次100％DOD循环。
相比于现有技术，本发明带来以下技术效果：
本发明可以真实、有效的反映出铅酸蓄电池在不同温度、不同电压下铅酸蓄电池负极的析气情况，为铅蓄电池的改进提供可靠的数据支撑。
本发明所述方法误差小、精确度高、且操作起来也方便。
本发明在进行数次100％DOD循环以后再次进行析气测试，可以更好的评价电池材料的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了所述排水法采用的装置示意图。图中，1为所述铅酸蓄电池，2为第一导管，3为密封瓶，4为第二导管，5为收集瓶。
工作时将2的一段安装在电池的注酸口，保证不漏气。另一端安装在密封瓶3的瓶盖位置。3内装满纯水。4的一端深入到密封瓶3的底部。另一端伸入到收集瓶5的内部。
电池1在充电时产生的气体通过第一导管2流入密封瓶3内，促使密封瓶3内的水从导管4流入5中。需要注意的是5和1的高度要高于3，防止3内的纯水自然流出。计算排出的水的重量时，要考虑4内的残余的纯水。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明将正极活性物质过量的铅酸蓄电池化成并恒流充电至所述铅酸蓄电池的容量的99％以上后，于恒温下对所述铅酸蓄电池进行恒流限压充电，收集所述铅酸蓄电池析出的气体，用排水法测量析出的气体的体积。将所述铅酸蓄电池设置成正极活性物质过量的状态，使其在所述电池充放电的过程中，加速负性活性物质的析氢，从而可以通过单位时间内析出的气体的体积来评价所述负极的稳定性，进而评价负极中加入的析氢抑制剂的效果。
优选的，所述铅酸蓄电池采用的隔板包括AGM隔板。本发明所述铅酸蓄电池采用AGM隔板可增加其电流输出能力以及提高其充放电循环能力，使其可为长时间高速工作的电机提供电源，即在使在电池电量较低的情况下，依然使其可保持较高的起动功率。而且采用AGM隔板可提高所述蓄电池的抗震性，提高其容量可实现快速放电以及多次大电流放电。本领域技术人员可以理解，采用其他种类的隔板也可实现本发明。
优选的，所述铅酸蓄电池的正极板个数大于负极板个数。本领域技术人员可以理解，所述铅酸蓄电池的正极板个数大于负极板个数即可实现正极活性物质的过量，从而加速负极活性物质的析氢。
优选的，所述铅酸蓄电池包括8个正极板和7个负极板，或者所述铅酸蓄电池包括7个正极板和6个负极板，或者所述铅酸蓄电池包括6个正极板和5个负极板。本领域技术人员可以理解，当正极板的数量比负极板的数量多一个，充电时，所述铅酸蓄电池的负极析氢时，析氢速度适中，易于收集和测量。
优选的，所述恒流充电的电流为0.1-0.15c，所述恒流充电的时间为0.5-1h。充电电流过小，则会导致充电的时间过长；充电电流过大，则可能使电池寿命缩短。
优选的，所述检测铅酸蓄电池析气量的方法还包括抽酸处理的步骤；所述抽酸处理采用的电流为0.02-0.05c；所述抽酸处理的时间为1h。本领域技术人员可以理解，电池化成之后进行抽酸时效率最高，而抽酸后需对电池进行充电以补充电池抽酸时损失的电量。
优选的，所述检测铅酸蓄电池析气量的方法包括抽酸处理、容量测试和恒流限压再充电过程。本领域技术人员可以理解，电池化成之后进行充电抽酸。充电过程中对电池进行抽酸以除去富余的电解液。抽酸后对电池进行容量测试可准确地测量所述电池的容量。容量测试完成后，需对所述电池进行恒流限压再充电，以补充容量测试时损失的电量。优选的，所述抽酸处理采用的电流为0.02-0.05c；所述抽酸处理的时间为1h。优选的，所述容量测试的次数大于或等于3次。本领域技术人员可以理解，多次测量取平均值可提高测量结果的准确性。优选的，所述恒流限压再充电过程采用的电流为0.4-0.7c。优选的，所述恒流限压再充电过程采用的电压为2.45-2.5V。
优选的，所述恒流限压充电采用的电压为2.4-2.55V。本领域技术人员可以理解，当充电电压小于2.4V时，充电时间过长，测度效率过低，而当充电电压大于2.55V时可能导致所述铅酸蓄电池老化，从而缩短其使用寿命。
优选的，所述恒流限压充电的时间为0.5-3h。充电时间过短，则电池充电不完全，充电时间过长
优选的，所述恒流限压充电时的温度大于或等于-18℃，并且所述恒流限压充电时的温度小于或等于40℃。本领域技术人员可以理解温度过高则电池反应过于剧烈，进一步升高温度，产生危险；充电温度过低会导致电池内阻过高，从而降低充电效率，同时可以更好的反映负极析氢抑制材料在不同温度工况下的稳定性。
优选的，所述检测铅酸蓄电池析气量的方法包括循环充放电过程。优选的，所述循环充放电过程包括至少10次100％DOD循环。本领域技术人员可以理解在数次循环以后，电池的负极性能趋于稳定，此时再次进行析气测试，可以更好的评价电池材料的稳定性。
以下结合具体实施例对本发明进行进一步说明。本发明具体实施例当中采用的化成方法参考公开号为CN109616693A、CN109378537A、CN103943893A、CN104218263A、CN106340681A或CN103633389A的专利中公开的化成方法。
实施例1
先将市售的负极析氢抑制剂氧化锌用于制备负极活性物质，然后制备得到负极板。再将得到的负极板组装得到采用AGM隔板的7正6负结构的2v实验电池，化成后。采用0.1c的电流，充电1小时，然后改用0.02c的电流充电1小时并进行抽酸。封盖片，然后进行三次初容量测试后采用0.4c的电流2.45V的电压为电池进行恒流限压充电10小时，保证完全充满。将充满电的实验电池盖片打开，注入纯水，保证纯水淹没汇流排。放入恒温箱中，然后于-18℃下采用图1所示装置进行试验。试验步骤如下：(1)先进行恒流限压2.4v充电1小时、2小时、3小时，然后称取排除的水的重量。(2)然后进行恒流限压2.45v充电1小时、2小时、3小时，然后称取排除的水的重量(3)进行恒流限压2.5v充电1小时、2小时、3小时，然后称取排除的水的重量。恒流限压2.55v充电0.5小时、1小时、2小时、3小时，然后称取排除的水的重量。
将得到的排水量作图分析，检测初析气量最小的实验电池，从而评价氧化锌对负极析氢的效果。
实施例2
先将市售的负极析氢抑制剂氧化镓用于制备负极活性物质，然后制备得到负极板。再将得到的负极板组装得到采用AGM隔板的6正5负结构的2v实验电池，化成后。采用0.15c的电流，充电0.5小时，然后改用0.05c的电流充电1小时并进行抽酸。封盖片，然后进行三次初容量测试后采用0.7c的电流2.5V的电压为电池进行恒流限压充电12小时，保证完全充满。将充满电的实验电池盖片打开，注入纯水，保证纯水淹没汇流排。放入恒温箱中，然后于-10℃下采用图1所示装置进行试验。试验步骤如下：(1)先进行恒流限压2.4v充电1小时、2小时、3小时，然后称取排除的水的重量。(2)然后进行恒流限压2.45v充电1小时、2小时、3小时，然后称取排除的水的重量(3)进行恒流限压2.5v充电1小时、2小时、3小时，然后称取排除的水的重量。恒流限压2.55v充电0.5小时、1小时、2小时、3小时，然后称取排除的水的重量。
将得到的排水量作图分析，检测初析气量最小的实验电池，从而评价氧化镓对负极析氢的效果。
实施例3
先将市售的负极析氢抑制剂氧化铋用于制备负极活性物质，然后制备得到负极板。再将得到的负极板组装得到采用AGM隔板的5正4负结构的2v实验电池，化成后。采用0.12c的电流，充电1小时，然后改用0.04c的电流充电1小时并进行抽酸。封盖片，然后进行三次初容量测试后采用0.5c的电流2.45V的电压为电池进行恒流限压充电11小时，保证完全充满。将充满电的实验电池盖片打开，注入纯水，保证纯水淹没汇流排。放入恒温箱中，然后于25℃下采用图1所示装置进行试验。试验步骤如下：(1)先进行恒流限压2.4v充电1小时、2小时、3小时，然后称取排除的水的重量。(2)然后进行恒流限压2.45v充电1小时、2小时、3小时，然后称取排除的水的重量(3)进行恒流限压2.5v充电1小时、2小时、3小时，然后称取排除的水的重量。恒流限压2.55v充电0.5小时、1小时、2小时、3小时，然后称取排除的水的重量。
将得到的排水量作图分析，检测初析气量最小的实验电池，从而评价负极析氢抑制剂氧化铋对负极析氢的效果。
实施例4
先将市售的负极析氢抑制剂氧化铟用于制备负极活性物质，然后制备得到负极板。再将得到的负极板组装得到采用AGM隔板的5正4负结构的2v实验电池，化成后。采用0.12c的电流，充电1小时，然后改用0.04c的电流充电1小时并进行抽酸。封盖片，然后进行三次初容量测试后采用0.5c的电流2.45V的电压为电池进行恒流限压充电11小时，保证完全充满。将充满电的实验电池盖片打开，注入纯水，保证纯水淹没汇流排。放入恒温箱中，然后于40℃下采用图1所示装置进行试验。试验步骤如下：(1)先进行恒流限压2.4v充电1小时、2小时、3小时，然后称取排除的水的重量。(2)然后进行恒流限压2.45v充电1小时、2小时、3小时，然后称取排除的水的重量(3)进行恒流限压2.5v充电1小时、2小时、3小时，然后称取排除的水的重量。恒流限压2.55v充电0.5小时、1小时、2小时、3小时，然后称取排除的水的重量。
将得到的排水量作图分析，检测初析气量最小的实验电池，从而评价负极析氢抑制剂氧化铟对负极析氢的效果。
实施例5
先将市售的负极析氢抑制剂锌碳复合材料用于制备负极活性物质，然后制备得到负极板。再将得到的负极板组装得到采用AGM隔板的5正4负结构的2v实验电池，化成后。采用0.12c的电流，充电1小时，然后改用0.04c的电流充电1小时并进行抽酸。封盖片，然后进行三次初容量测试后采用0.5c的电流2.45V的电压为电池进行恒流限压充电11小时，保证完全充满。将充满电的实验电池盖片打开，注入纯水，保证纯水淹没汇流排。放入恒温箱中，进行十次100％DOD循环充放电后，于40℃下采用图1所示装置进行试验。试验步骤如下：(1)先进行恒流限压2.4v充电1小时、2小时、3小时，然后称取排除的水的重量。(2)然后进行恒流限压2.45v充电1小时、2小时、3小时，然后称取排除的水的重量(3)进行恒流限压2.5v充电1小时、2小时、3小时，然后称取排除的水的重量。恒流限压2.55v充电0.5小时、1小时、2小时、3小时，然后称取排除的水的重量。
将得到的排水量作图分析，检测初析气量最小的实验电池，从而评价负极析氢抑制剂锌碳复合材料对负极析氢的效果。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种检测铅酸蓄电池析气量的方法，其特征在于：
包括如下步骤：
将正极活性物质过量的铅酸蓄电池化成并恒流充电至所述铅酸蓄电池的容量的99％以上后，于恒温下对所述铅酸蓄电池进行恒流限压充电，收集所述铅酸蓄电池析出的气体，用排水法测量析出的气体的体积。
2.如权利要求1所述的检测铅酸蓄电池析气量的方法，其特征在于：
所述铅酸蓄电池采用的隔板包括AGM隔板。
3.如权利要求1所述的检测铅酸蓄电池析气量的方法，其特征在于：
所述铅酸蓄电池的正极板个数大于负极板个数。
4.如权利要求1或3所述的检测铅酸蓄电池析气量的方法，其特征在于：
所述铅酸蓄电池包括8个正极板和7个负极板，或者
所述铅酸蓄电池包括7个正极板和6个负极板，或者
所述铅酸蓄电池包括6个正极板和5个负极板。
5.如权利要求1所述的检测铅酸蓄电池析气量的方法，其特征在于：
所述恒流充电的电流为0.1-0.15c，所述恒流充电的时间为0.5-1h。
6.如权利要求1所述的检测铅酸蓄电池析气量的方法，其特征在于：
包括抽酸处理；所述抽酸处理采用的电流为0.02-0.05c；所述抽酸处理的时间为1h。
7.如权利要求1所述的检测铅酸蓄电池析气量的方法，其特征在于：
包括抽酸处理、容量测试和恒流限压再充电过程；
所述抽酸处理采用的电流为0.02-0.05c；所述抽酸处理的时间为1h；
所述容量测试的次数大于或等于3次；
所述恒流限压再充电过程采用的电流为0.4-0.7c；
所述恒流限压再充电过程采用的电压为2.45-2.5V。
8.如权利要求1所述的检测铅酸蓄电池析气量的方法，其特征在于：
所述恒流限压充电采用的电压为2.4-2.55V；
所述恒流限压充电的时间为0.5-3h。
9.如权利要求1所述的检测铅酸蓄电池析气量的方法，其特征在于：
所述恒流限压充电时的温度大于或等于-18℃，并且
所述恒流限压充电时的温度小于或等于40℃。
10.如权利要求1所述的检测铅酸蓄电池析气量的方法，其特征在于：
包括循环充放电过程；
所述循环充放电过程包括至少10次100％DOD循环。
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