CN113193238B - 真空电池化成系统及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池充电化成生产技术领域，具体涉及一种真空电池化成系统及其使用方法。该真空电池化成系统包括反应室，反应室内设置有导轨及沿导轨移动的电池托盘，电池位于电池托盘上，反应室的两端各设置有一个可旋转开启的封盖；反应室上方连通有真空泵、测氢仪及测压仪，真空泵连通气液分离器；反应室的侧壁连通有补气管，补气管上设置有补气阀门；反应室的侧壁设置有操作盖，提供一种贫液式电池高效、安全的真空电池化成系统及其使用方法。
Description
技术领域
本发明涉及电池充电化成生产技术领域，具体涉及一种真空电池化成系统及其使用方法。
背景技术
铅酸蓄电池以其非常高的性价比和可回收再利用的绝对优势在国内外的各类蓄电池领域占有非常大的份额，完成富液式铅酸蓄电池生产过程关键工艺“化成充电工序”的酸循环电池内化成在国内和国外市场都有非常普遍的应用，已经基本普及。
但是，酸循环电池内化成系统仅适用于富液式电池的化成充电，但是占有铅酸电池绝大多数份额的贫液式电池的化成充电依然采用传统的水域结构，贫液式电池以其对苛刻环境非常高的适用性能，耐寒、耐颠簸、非常高的放电性能、非常好的电荷保持等性能，在多个行业和领域有非常高的使用频率，但是因其贫液状态无法满足电解液的流动循环而无法实现酸循环电池电池内化成，目前是国门内外同行业共同面对的问题；
电池在化成充电的过程中因为电化学反应，要不断地产生热量，而传统水域电池化采用的是将电池浸泡在循环流动的水槽里面进行充电，依靠水在电池壳体外部流动带走电池内部不断产生的热量，外部要设置准用的水冷系统，同时因为塑料电池壳导热性能低，热量散失慢，导致充电只能以很小的电流缓慢充电化成，化成效率低。如果采用高的充电电流会导致热量急剧增加，电池内部温度不断上升，超过电池温度上限导致电池报废；
传统水域电池在化成过程中要采用敞开口的方式才能达到温度上升产生的蒸发水汽和电化学反应过程中产生的氢气和氧气的排出，酸雾对环境有很大的影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种贫液式电池高效、安全的真空电池化成系统及其使用方法。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：真空电池化成系统，包括反应室，所述反应室内设置有导轨及沿导轨移动的电池托盘，电池位于所述电池托盘上，反应室的两端各设置有一个可旋转开启的封盖；
所述反应室上方连通有真空泵、测氢仪及测压仪，所述真空泵连通气液分离器；
所述反应室的侧壁连通有补气管，所述补气管上设置有补气阀门；
所述反应室的侧壁设置有操作盖。
所述真空泵进口通过抽真空管道与反应室连通，所述真空泵的出口连通所述气液分离器，气液分离器的出口与大气连通。
所述电池上连接有过渡帽，所述过渡帽包括与电池顶部接口连通的连接管，所述连接管连接有过滤管，过滤管远离所述电池的一端设有过滤材料，所述过滤材料上设置有孔隙。
所述反应室的两端分别对应封盖设置有转轴，封盖与转轴铰接。
所述反应室为卧式圆筒状设置。
还包括支撑架体，所述反应室位于所述支撑架体上。反应室通过支撑架体支撑在地面上。
一种真空电池化成系统使用方法，包括以下步骤：
步骤一：将电池置于反应室内：打开反应室两端的封盖，将安装有过渡帽的电池放置于电池托盘上，将电池托盘放置于导轨上，当电池装满后关闭封盖；
步骤二：进行充电线路连接：打开操作盖，人为进行充电线路连接，连接完毕后关闭操作盖；
步骤三：抽真空：打开真空泵开启真空阀门，通过抽真空管道对反应室内部进行抽真空，通过测压仪检测反应室内压力值，若测压仪检测的压力值达到设定的预设值后，关闭真空阀门及真空泵；因为电池上安装有过渡帽，过渡帽上留有孔隙，由此使得电池内部也具有和反应室内部相同的真空度。
步骤四：进行电池化成：电池通电，开始化成充电，此时电池内部电解液随着温度的增加产生水蒸气黏附有酸雾溢出，电化学反应致使电池内部产生少量的氢气和氧气；
步骤五：控制电池化成中的上限温度。
所述步骤五包括以下子步骤：
5-1：根据饱和蒸汽压原理，水的沸点随着压力的降低而降低，打开真空泵抽取反应室内空气，使得反应室当前负压度对应的电解液沸点低于电池的上限温度，随后关闭真空泵；这样随着电解液的温度增加接近降低后的沸点，蒸发量增加，液体蒸发带走大量的热量，使电池内部温度一直低于电池允许的上限温度，而处于饱和蒸汽压状态，水的气化和液化处于一个平衡状态，从电池内部溢出的黏附有酸雾的水蒸汽通过过渡帽顶部设置的过滤材料实现雾状水汽的液化和酸雾的过滤拦截，实现电解液蒸发和液化的平衡，以此减免了电解液的损耗；
5-2：通过测氢仪及测压仪检测反应室内气体情况，由于电池内部气体向外溢散的过程中，经过过渡帽顶部设置的过滤材料过滤后，干净的气态气体携带有热量从过渡帽顶部的过滤材料溢散到反应室内，反应室内随着溢散气体的增加，负压程度减弱，压力上升，温度有所上升，氢气和氧气含量增加，设置在反应室顶部的氢气和氧气测量仪器即测氢仪及测压仪会产生波动，因此观察测氢仪及测压仪是否存在波动，若测氢仪及测压仪任一一个超过其对应设定的波动值，则打开真空阀门，启动真空泵及气液分离器，从反应室内部向外抽气以恢复较低的压力，控制补气阀门开关，通过补气管进行间歇性补气，积存在反应室顶部的氢气被真空泵抽出反应室，随着补气管间歇性向反应室补气和真空泵向外抽气，排出热气，反应室内氢气和热气完成外排，而由于电池内部溢散的酸雾经过顶部过渡帽的过滤材料过滤后含量已非常低，被真空泵抽出反应室后，真空泵排气口连接有气液分离器，微量酸雾滴被分离，洁净的空气被排出，保持非常好的环保性能；
5-3：继续观察测氢仪及测压仪，若测氢仪及测压仪均恢复至设定的正常值范围，即判定反应室内部压力恢复正常，则关闭补气阀门、真空阀门、真空泵及气液分离器。
电池内部温度得到有效控制，可成倍的提高电池化成的充电电流，成倍的提高电池化成效率，避免贫液式电池电解液少无法实现外部循环降温的温控问题。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供一种真空电池化成系统及其使用方法，采用降低反应室压力的方法控制电解液最高温度，能有效控制电池充电化成过程中的温度，确保电池温度在合理范围内，保证电池化成质量，同时采用控制压力的方式控制电解液的最高温度上限，可以加大化成充电的电流，能有效的提高电池化成的效率，和原有的水域和酸循环系统相比，解决了贫液式电池无法实现快速高效化成的技术瓶颈，成倍的提高了电池化成效率；
革命性的解决了贫液式电池充电化成发热量大不易散失、容易造成热失控的质量问题，能够有效控制电池的化成温度，成倍的提高化成充电电流以提高化成效率；
大大提高了贫液式电池的生产效率，成倍的缩短了贫液式电池充电化成生产周期，缩减了用户硬件设施和场地的投入，同时因为有效的控制温度方式，无须外部额外的降温冷却系统，对用户生产能耗有很大的节约，真正做到节能绿色生产，具有非常高的经济和环保效应。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明未连接储料桶的立体结构示意图。
图3是本发明未连接储料桶的侧视图。
图中：1、封盖；2、测压仪；3、反应室；4、抽真空管道；5、导轨；6、电池托盘；7、电池；8、过渡帽；81、连接管；82、过滤管；9、真空阀门；10、气液分离器；11、真空泵；12、支撑架体；13、操作盖；14、测氢仪；15、转轴；16、补气管；17、补气阀门。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例做进一步描述：
实施例1
如图1至图3所示，包括反应室3，本实施例反应室3为卧式圆筒状设置。
反应室3内设置有导轨5及沿导轨5移动的电池托盘6，电池7位于电池托盘6上，反应室3的两端各设置有一个可旋转开启的封盖1；
反应室3上方连通有真空泵11、测氢仪14及测压仪2，真空泵11连通气液分离器10；
反应室3的侧壁连通有补气管16，补气管16上设置有补气阀门17；
反应室3的侧壁设置有操作盖13。
真空泵11进口通过抽真空管道4与反应室3连通，真空泵11的出口连通气液分离器10，气液分离器10的出口与大气连通。
电池7上连接有过渡帽8，过渡帽8包括与电池7顶部接口连通的连接管81，连接管81连接有过滤管82，过滤管82远离电池7的一端设有过滤材料，过滤材料上设置有孔隙。连接管81为圆柱形，连接管81的一端插入电池7顶部的接口与电池7顶部接口密封连接，连接管81的另一端连接过滤管82。具体地说，本实施例过滤管82靠近电池7的一端呈倒立的四棱锥形，以此增加过滤面积及体积，提高过滤效果，过滤管82的锥端过渡成与连接管81相契合的圆口从而与连接管81密封固定连接，过滤管82远离电池7的一端管内填充设置过滤材料，过滤材料可采用PE或PP，过滤材料设定一定的孔隙率。本实施例设置孔隙率的取值范围为100-200微米。由此氢气和氧气通过过滤材料的孔隙溢出，而蒸汽雾滴和酸雾滴被拦截过滤出来重新流入电池7中。
反应室3的两端分别对应封盖1设置有转轴15，封盖1与转轴15铰接。
还包括支撑架体12，反应室3位于支撑架体12上。反应室3通过支撑架体12支撑在地面上。
实施例2
一种真空电池化成系统使用方法，包括以下步骤：
步骤一：将电池7置于反应室3内：打开反应室3两端的封盖1，将安装有过渡帽8的电池7放置于电池托盘6上，将电池托盘6放置于导轨5上，当电池7装满后关闭封盖1；
步骤二：进行充电线路连接：打开操作盖13，人为进行充电线路连接，连接完毕后关闭操作盖13；
步骤三：抽真空：打开真空泵11开启真空阀门9，通过抽真空管道4对反应室3内部进行抽真空，通过测压仪2检测反应室3内压力值，若测压仪2检测的压力值达到设定的预设值，则关闭真空阀门9及真空泵11；因为电池7上安装有过渡帽8，过渡帽8上留有孔隙，由此使得电池7内部也具有和反应室3内部相同的真空度。
步骤四：进行电池化成：电池7通电，开始化成充电，此时电池7内部电解液随着温度的增加产生水蒸气黏附有酸雾溢出，电化学反应致使电池内部产生少量的氢气和氧气；
步骤五：控制电池化成中的上限温度。
具体地说，步骤五包括以下子步骤：
5-1：根据饱和蒸汽压原理，水的沸点随着压力的降低而降低，即电池7的温度不会超过电池7的允许温度上限，打开真空泵11抽取反应室3内空气，使得反应室3当前负压度对应的电解液沸点低于电池7的上限温度，随后关闭真空泵11；这样随着电解液的温度增加接近降低后的沸点，蒸发量增加，液体蒸发带走大量的热量，使电池内部温度一直低于电池允许的上限温度，而处于饱和蒸汽压状态，水的气化和液化处于一个平衡状态，从电池7内部溢出的黏附有酸雾的水蒸汽通过过渡帽8顶部设置的过滤材料实现雾状水汽的液化和酸雾的过滤拦截，实现电解液蒸发和液化的平衡，以此减免了电解液的损耗；
5-2：通过测氢仪14及测压仪2检测反应室3内气体情况，由于电池7内部气体向外溢散的过程中，从电池7内部析出的氢气和氧气携带热量透过过渡帽8上的过滤材料进入反应室3，随着溢散气体的增加，负压程度减弱，反应室3内温度、压力上升，氢气和氧气含量增加，氢气因为质量较轻的缘故聚集在反应室3的顶部，设置在反应室3顶部的氢气和氧气测量仪器即测氢仪14及测压仪2会产生波动，因此观察测氢仪14及测压仪2是否存在波动，若测氢仪14及测压仪2任一一个超过对应设定的波动值，即测氢仪14检测到氢气含量接近危险含量时，或测压仪2检测到压力接近设定压力波动上限时，则打开真空阀门9，启动真空泵11及气液分离器10，从反应室3内部向外抽气以恢复较低的压力，控制补气阀门17开关，通过与反应室3相连通的补气管16间歇性补气，积存在反应室3顶部的氢气被真空泵11抽出反应室3，随着补气管16间歇性向反应室3补气和真空泵11向外抽气，排出热气，而由于电池7内部溢散的酸雾经过顶部过渡帽8的过滤材料过滤后含量已非常低，被真空泵11抽出反应室3后，真空泵11排气口连接有气液分离器，微量酸雾滴被分离，洁净的空气被排出，保持非常好的环保性能；
这种抽气和补气的换气过程完成了将反应室3内氢气和热气外排，反应室3内部的氢气含量及反应室3内的温度回归到设定的允许值范围。
5-3：继续观察测压仪2，若测压仪2恢复至正常压力值范围，则关闭补气阀门17、真空阀门9、真空泵11及气液分离器10，以此保证充电过程正常不中断进行。
电池7内部温度得到有效控制，可成倍的提高电池化成的充电电流，成倍的提高电池化成效率，避免贫液式电池电解液少无法实现外部循环降温的温控问题。
Claims (5)
1.一种真空电池化成系统，其特征在于，包括反应室(3)，所述反应室(3)内设置有导轨(5)及沿导轨(5)移动的电池托盘(6)，电池(7)位于所述电池托盘(6)上，反应室(3)的两端各设置有一个可旋转开启的封盖(1)；
所述反应室(3)连通有真空泵(11)、测氢仪(14)及测压仪(2)，所述真空泵(11)连通气液分离器(10)；
所述反应室(3)连通有补气管(16)，所述补气管(16)上设置有补气阀门(17)；
所述反应室(3)设置有操作盖(13)；
所述电池(7)上连接有过渡帽(8)，所述过渡帽(8)包括与电池(7)顶部接口连通的连接管(81)，所述连接管(81)连接有过滤管(82)，过滤管(82)远离所述电池(7)的一端设有过滤材料，所述过滤材料上设置有孔隙，过滤管(82)靠近电池(7)的一端呈倒立的四棱锥形，过滤管(82)的锥端过渡成与连接管(81)相契合的圆口从而与连接管(81)密封固定连接；
真空电池化成系统的使用方法包括以下步骤：
步骤一：将电池(7)置于反应室(3)内：打开反应室(3)两端的封盖(1)，将安装有过渡帽(8)的电池(7)放置于电池托盘(6)上，将电池托盘(6)放置于导轨(5)上，当电池(7)装满后关闭封盖(1)；
步骤二：进行充电线路连接：打开操作盖(13)，人为进行充电线路连接，连接完毕后关闭操作盖(13)；
步骤三：抽真空：打开真空泵(11)开启真空阀门(9)，通过抽真空管道(4)对反应室(3)内部进行抽真空，通过测压仪(2)检测反应室(3)内压力值，若测压仪(2)检测的压力值达到设定的预设值，则关闭真空阀门(9)及真空泵(11)；
步骤四：进行电池化成：电池(7)通电，开始化成充电，此时电池(7)内部电解液随着温度的增加产生水蒸气黏附有酸雾溢出，电化学反应致使电池内部产生少量的氢气和氧气；
步骤五：控制电池化成中的上限温度；
所述步骤五包括以下子步骤：
5-1：打开真空泵(11)抽取反应室(3)内空气，使得反应室(3)当前负压度对应的电解液沸点低于电池(7)的上限温度，随后关闭真空泵(11)，随着电解液的温度增加接近降低后的沸点，蒸发量增加，液体蒸发带走大量的热量，使电池内部温度一直低于电池允许的上限温度，而处于饱和蒸汽压状态，水的气化和液化处于一个平衡状态，从电池(7)内部溢出的黏附有酸雾的水蒸汽通过过渡帽(8)顶部设置的过滤材料实现雾状水汽的液化和酸雾的过滤拦截，实现电解液蒸发和液化的平衡；
5-2：通过测氢仪(14)及测压仪(2)检测反应室(3)内气体情况，由于电池(7)内部气体向外溢散的过程中，从电池(7)内部析出的氢气和氧气携带热量透过过渡帽(8)上的过滤材料进入反应室(3)，随着溢散气体的增加，负压程度减弱，反应室(3)内温度、压力上升，氢气和氧气含量增加，氢气因为质量轻的缘故聚集在反应室(3)的顶部，设置在反应室(3)顶部的测氢仪(14)及测压仪(2)会产生波动，观察测氢仪(14)及测压仪(2)是否存在波动，若测氢仪(14)及测压仪(2)中任一一个超过其对应设定的波动值，则打开真空阀门(9)，启动真空泵(11)及气液分离器(10)，从反应室(3)内部向外抽气，控制补气阀门(17)开关，通过补气管(16)进行间歇性补气，积存在反应室(3)顶部的氢气被真空泵(11)抽出反应室(3)，随着补气管(16)间歇性向反应室(3)补气和真空泵(11)向外抽气，排出热气，而由于电池(7)内部溢散的酸雾经过顶部过渡帽(8)的过滤材料过滤后含量已非常低，被真空泵(11)抽出反应室(3)后，真空泵(11)排气口连接有气液分离器，微量酸雾滴被分离，洁净的空气被排出；
5-3：继续观察测氢仪(14)及测压仪(2)，若测氢仪(14)及测压仪(2)均恢复至设定的正常值范围，则关闭补气阀门(17)、真空阀门(9)、真空泵(11)及气液分离器(10)。
2.根据权利要求1所述的真空电池化成系统，其特征在于，所述真空泵(11)进口通过抽真空管道(4)与反应室(3)连通，所述真空泵(11)的出口连通所述气液分离器(10)，气液分离器(10)的出口与大气连通。
3.根据权利要求1所述的真空电池化成系统，其特征在于，所述反应室(3)的两端分别对应封盖(1)设置有转轴(15)，封盖(1)与转轴(15)铰接。
4.根据权利要求1所述的真空电池化成系统，其特征在于，所述反应室(3)为卧式圆筒状设置。
5.根据权利要求1所述的真空电池化成系统，其特征在于，还包括支撑架体(12)，所述反应室(3)位于所述支撑架体(12)上。
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