CN113759261A - 一种铅酸蓄电池极板间距对电池性能影响的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铅酸蓄电池极板间距对电池性能影响的测试方法，包括测试夹具，测试夹具包括两块耐酸夹板和用于夹紧两块耐酸夹板的耐酸锁紧件，两块耐酸夹板夹紧待测试的单体电池；测试方法包括以下步骤：a.电池化成；b.容量检测；c.解剖电池；d.电池重装；e.间距调整；f.充放电循环；g.性能测试。本发明提供了一种铅酸蓄电池极板间距对电池性能影响的测试方法，可以真实的反测试出不同间距下电池性能的差异性；且测试时间较短，操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及电力铅酸蓄电池技术领域，尤其是涉及一种铅酸蓄电池极板间距对电池性能影响的测试方法。
背景技术
铅酸蓄电池发明已有150多年的历史，由于其可靠性好、性价比高、可回收利用等优势而得到广泛应用。目前蓄电池主要由正板、负板和第三电极的隔板组成。现有选择AGM隔板合适厚度的方法主要有两种。以适中压力、适中装配紧度：AGM隔板在10KPa压力下的厚度为基础，隔板的压缩率为25~30%；以高压力、高装配紧度：AGM隔板在100KPa压力下的厚度为基础，还要压缩10~15%。以此来确定电池的装配紧度，或选择AGM隔板合适厚度。总之，为了减少蓄电池的内阻和体积，正、负极板应尽量靠近但彼此又不能接触而短路，所以在相邻正、负极板之间加有绝缘隔板。确定极板间距可以指导塑壳设计和隔板厚度的选择，隔板厚薄和塑壳内腔变化对电池性能的影响是未知的，当前只能靠经验来判定，如何测试不同极板间距对电池性能的影响成为了难点。目前，主要通过提高装配压力从而使隔板与极板紧密接触，降低其接触处形成的电阻，但是高装配压力下会造成加酸困难和含酸量降低，影响电池寿命。因此一直缺乏能测试不同极板间距对电池性能影响的装置及方法。通过测试极板不同极板间距来优化塑壳设计和选AGM隔板，从而提升电池的循环寿命。因此，本申请提供一种铅酸蓄电池极板间距对电池性能影响的测试方法，以解决上述问题。
中国专利申请公开号CN110797587A，公开日为2020年02月14日，名称为“ 铅酸蓄电池热失控控制与评价、修复方法”，公开了一种铅酸蓄电池热失控控制与评价、修复方法，通过设计控制合适的正负极活物质比、注酸量、极间距，提高电池的耐热失控性能，通过热失控评价方法，测试蓄电池在过充电时的充电电流变化率大小，进行设计方案的优劣及耐热失控能力的评价，找出各类最佳设计，通过对在热失控条件的蓄电池进行充放电修复，改善耐热失控性能，提高产品寿命可靠性与最佳经济效果。但是该专利仍未解决上述问题。
发明内容
本发明为了克服现有技术中缺乏能测试不同极板间距对电池性能影响的装置及方法的问题，提供一种铅酸蓄电池极板间距对电池性能影响的测试方法，可以真实的反测试出不同间距下电池性能的差异性；且测试时间较短，操作方便。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种铅酸蓄电池极板间距对电池性能影响的测试方法，包括测试夹具，测试夹具包括两块耐酸夹板和用于夹紧两块耐酸夹板的耐酸锁紧件，两块耐酸夹板夹紧待测试的单体电池；
测试方法包括以下步骤：
a.电池化成：挑选厚度和克重相同的极板组装成电池，并进行化成，使极板具有活性；
b.容量检测：对电池进行多次初容量检测，保证电池正常；
c.解剖电池：将电池解剖，取出一部分极板进行水洗烘干后测试厚度d，保证另一部分极板单片完好并取出；
d.电池重装：将取出的完好的单片正极板和负极板交错重叠，极板之间设置AGM隔板，组装成新的单体电池，正极板和负极板的总数至少3片；
e.间距调整：将重装后的电池放入测试夹具，根据隔板厚度随压力变化曲线及熟极板厚度d计算出在一定压力P下夹具的间距，将测试夹具调节到P下对应的间距；
f.充放电循环：使重装后的电池浸泡在酸性电解液中，测试夹具内的单体电池在常温下进行多次充放电循环，让酸和隔板混合均匀；
g.性能测试：利用专用工具，进行容量、大电流、恒功率和低温性能的测试，每项性能测试后采用恒流补电工艺进行充电，保证电池完全充电。
上述技术方案中的耐酸夹板和耐酸锁紧件均采用耐酸材料制造。测试夹具用于夹紧待测试的单体电池，然后根据需要调节两块耐酸夹板之间的间距，可以控制单体电池的隔板所受的压力和隔板的厚度，便于测试极板间距对电池性能影响。上述技术方案中的隔板具有弹性，单片隔板的厚度与隔板所受的压力相关，可以在试验前测速隔板厚度与隔板所受压力之间的对应关系，并绘制隔板压力-厚度曲线图。上述技术方案中的测试方法，可以真实的反测试出不同间距下电池性能的差异性；上述测试时间较短，操作方便；可以得出最适宜的极板间距，提升电池性能；指导蓄电池塑壳设计和隔板厚度的选择。试验时，每个间距下做5个单体，多次试验减小误差。
作为优选，所述步骤d中的AGM隔板组装前，需要把隔板全部用1.37g/cm3的酸中浸泡。
作为优选，所述重装后的电池箱装入自封袋密封后放入夹具，自封袋内装有酸性电解液。所述结构可以避免测试夹具直接与酸性电解液接触，节约酸性电解液，也可以避免调整测试夹具时工人与酸性电解液直接接触，也可以增加测试夹具的使用寿命。自封袋的厚度和材料与电池内部的pe膜相同，可以使自封袋模拟电池内部的结构，降低自封袋带来的厚度降低误差。
作为优选，选用在同一压力下具有不同厚度的AGM隔板进行多次实验。
作为优选，所述耐酸夹板的材料为透明有机玻璃。所述透明有机玻璃既可以耐酸，又便于试验中对电池极片进行观察。
作为优选，所述耐酸夹板远离单体电池的外端面上设有加强筋。所述结构可以增加耐酸夹板的结构强度，在夹紧电池时，减小耐酸夹板的形变量。
作为优选，所述耐酸锁紧件包括若干个锁紧螺栓和若干个锁紧螺母，锁紧螺栓穿过两块耐酸夹板，锁紧螺栓和对应的锁紧螺母夹紧两块耐酸夹板。所述结构可以实现对两块耐酸夹板的间距调整和锁紧。且若干个锁紧螺栓沿耐酸夹板周向设置，可以保证电池受力均匀。
作为优选，所述锁紧螺栓的材料是耐酸不锈钢，锁紧螺母的材料是耐酸不锈钢。
作为优选，所述耐酸锁紧件包括支撑板、顶紧螺栓和若干个导柱，所述支撑板设置在两块耐酸夹板的外侧，导柱的两端分别与支撑板和设置在外侧的耐酸夹板固定，设置在内侧的耐酸夹板通过导向孔与导柱滑动连接，顶紧螺栓与支撑板的螺纹连接，顶紧螺栓的一端顶紧设置在内侧的耐酸夹板的中间位置。所述结构可以实现对两块耐酸夹板的间距调整和锁紧。且仅需要拧动一个顶紧螺栓，即可调整两块耐酸夹板的间距，由于顶紧螺栓的一端顶紧设置在内侧的耐酸夹板的中间位置，可以保证两块耐酸夹板的间距比较均匀，保证电池受力均匀。支撑板、顶紧螺栓和导柱均采用耐酸材料制造。
作为优选，设置在内侧的耐酸夹板与顶紧螺栓接触的位置设有摩擦板。所述结构可以避免顶紧螺栓磨损耐酸夹板。
作为优选，其中一块耐酸夹板的侧壁上固定有刻度板，刻度板上设有刻度线，另一块耐酸夹板的侧壁对准刻度线。所述结构便于对两块耐酸夹板的间距进行度数。
本发明的有益效果是：（1）可以根据需要调节测试夹具的间距，可以控制单体电池的隔板所受的压力和隔板的厚度，便于测试极板间距对电池性能影响；（2）仅需要拧动一个顶紧螺栓，即可调整两块耐酸夹板的间距，由于顶紧螺栓的一端顶紧设置在内侧的耐酸夹板的中间位置，可以保证两块耐酸夹板的间距比较均匀，保证电池受力均匀；（3）测试方法可以真实的反测试出不同间距下电池性能的差异性；测试时间较短，操作方便；可以得出最适宜的极板间距，提升电池性能；指导蓄电池塑壳设计和隔板厚度的选择。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是实施例2的结构示意图。
图中：耐酸夹板1、摩擦板1.2、耐酸锁紧件2、锁紧螺栓2.1、锁紧螺母2.2、支撑板2.3、顶紧螺栓2.4、导柱2.5、刻度板3、单体电池4、极板4.1、隔板4.2。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述。
实施例1：
如图1所示，一种铅酸蓄电池极板间距对电池性能影响的测试夹具，包括两块耐酸夹板1和用于夹紧两块耐酸夹板1的耐酸锁紧件2，两块耐酸夹板1夹紧待测试的单体电池4。耐酸夹板1的材料为透明有机玻璃。所述耐酸锁紧件2包括若干个锁紧螺栓2.1和若干个锁紧螺母2.2，锁紧螺栓2.1穿过两块耐酸夹板1，锁紧螺栓2.1和对应的锁紧螺母2.2夹紧两块耐酸夹板1。所述锁紧螺栓2.1的材料是耐酸不锈钢，锁紧螺母2.2的材料是耐酸不锈钢。
上述技术方案中的耐酸夹板1和耐酸锁紧件2均采用耐酸材料制造。测试夹具用于夹紧待测试的单体电池4，然后根据需要调节两块耐酸夹板1之间的间距，可以控制单体电池4的隔板4.2所受的压力和隔板4.2的厚度，便于测试极板4.1间距对电池性能影响。
实施例2：
如图2所示，一种铅酸蓄电池极板4.1间距对电池性能影响的测试夹具，包括两块耐酸夹板1和用于夹紧两块耐酸夹板1的耐酸锁紧件2，两块耐酸夹板1夹紧待测试的单体电池4。所述耐酸夹板1远离单体电池4的外端面上设有加强筋。所述耐酸锁紧件2包括支撑板2.3、顶紧螺栓2.4和若干个导柱2.5，所述支撑板2.3设置在两块耐酸夹板1的外侧，导柱2.5的两端分别与支撑板2.3和设置在外侧的耐酸夹板1固定，设置在内侧的耐酸夹板1通过导向孔与导柱2.5滑动连接，顶紧螺栓2.4与支撑板2.3的螺纹连接，顶紧螺栓2.4的一端顶紧设置在内侧的耐酸夹板1的中间位置。设置在内侧的耐酸夹板1与顶紧螺栓2.4接触的位置设有摩擦板1.2。其中一块耐酸夹板1的侧壁上固定有刻度板3，刻度板3上设有刻度线，另一块耐酸夹板1的侧壁对准刻度线。
上述技术方案中的耐酸夹板1和耐酸锁紧件2均采用耐酸材料制造。测试夹具用于夹紧待测试的单体电池4，然后根据需要调节两块耐酸夹板1之间的间距，可以控制单体电池4的隔板4.2所受的压力和隔板4.2的厚度，便于测试极板4.1间距对电池性能影响。上述结构可以实现对两块耐酸夹板1的间距调整和锁紧。且仅需要拧动一个顶紧螺栓2.4，即可调整两块耐酸夹板1的间距，由于顶紧螺栓2.4的一端顶紧设置在内侧的耐酸夹板1的中间位置，可以保证两块耐酸夹板1的间距比较均匀，保证电池受力均匀。支撑板2.3、顶紧螺栓2.4和导柱2.5均采用耐酸材料制造。
实施例3：
一种铅酸蓄电池极板间距对电池性能影响的测试方法，采用实施例1或实施例2中的一种铅酸蓄电池极板间距对电池性能影响的测试夹具，包括以下步骤：
a.电池化成：挑选厚度和克重相同的极板4.1组装成电池，并进行化成，使极板4.1具有活性；
b.容量检测：对电池进行3次初容量检测，保证电池正常；
c.解剖电池：将电池解剖，取出一部分极板4.1进行水洗烘干后测试厚度d，保证另一部分极板4.1单片完好并取出；
d.电池重装：将取出的完好的单片正极板4.1和负极板4.1交错重叠，极板4.1之间设置AGM隔板4.2，组装成新的单体电池4，正极板4.1和负极板4.1的总数为3片，AGM隔板4.2组装前，需要把隔板4.2全部用1.37g/cm3的酸中浸泡；
e.间距调整：重装后的电池箱装入自封袋密封后放入夹具，自封袋内装有酸性电解液，根据隔板4.2厚度随压力变化曲线及熟极板4.1厚度d计算出在一定压力P下夹具的间距，将测试夹具调节到P下对应的间距；
f.充放电循环：使重装后的电池浸泡在酸性电解液中，测试夹具内的单体电池4在常温下进行3次充放电循环，让酸和隔板4.2混合均匀；
g.性能测试：利用专用工具，进行容量、大电流、恒功率和低温性能的测试，每项性能测试后采用恒流补电工艺进行充电，充电倍率在1.1-1.2倍，保证电池完全充电。
选用在同一压力下具有不同厚度的AGM隔板4.2进行多次实验。
上述技术方案中的隔板4.2具有弹性，单片隔板4.2的厚度与隔板4.2所受的压力相关，可以在试验前测速隔板4.2厚度与隔板4.2所受压力之间的对应关系，并绘制隔板4.2压力-厚度曲线图。上述技术方案中的测试方法，可以真实的反测试出不同间距下电池性能的差异性；上述测试时间较短，操作方便；可以得出最适宜的极板4.1间距，提升电池性能；指导蓄电池塑壳设计和隔板4.2厚度的选择。试验时，每个间距下做5个单体，多次试验减小误差。
本发明的有益效果是：（1）可以根据需要调节测试夹具的间距，可以控制单体电池4的隔板4.2所受的压力和隔板4.2的厚度，便于测试极板4.1间距对电池性能影响；（2）仅需要拧动一个顶紧螺栓2.4，即可调整两块耐酸夹板1的间距，由于顶紧螺栓2.4的一端顶紧设置在内侧的耐酸夹板1的中间位置，可以保证两块耐酸夹板1的间距比较均匀，保证电池受力均匀；（3）测试方法可以真实的反测试出不同间距下电池性能的差异性；测试时间较短，操作方便；可以得出最适宜的极板4.1间距，提升电池性能；指导蓄电池塑壳设计和隔板4.2厚度的选择。
Claims (10)
1.一种铅酸蓄电池极板间距对电池性能影响的测试方法，其特征是，包括测试夹具，测试夹具包括两块耐酸夹板和用于夹紧两块耐酸夹板的耐酸锁紧件，两块耐酸夹板夹紧待测试的单体电池；
测试方法包括以下步骤：
a.电池化成：挑选厚度和克重相同的极板组装成电池，并进行化成，使极板具有活性；
b.容量检测：对电池进行多次初容量检测，保证电池正常；
c.解剖电池：将电池解剖，取出一部分极板进行水洗烘干后测试厚度d，保证另一部分极板单片完好并取出；
d.电池重装：将取出的完好的单片正极板和负极板交错重叠，极板之间设置AGM隔板，组装成新的单体电池，正极板和负极板的总数至少3片；
e.间距调整：将重装后的电池放入测试夹具，根据隔板厚度随压力变化曲线及熟极板厚度d计算出在一定压力P下夹具的间距，将测试夹具调节到P下对应的间距；
f.充放电循环：使重装后的电池浸泡在酸性电解液中，测试夹具内的单体电池在常温下进行多次充放电循环，让酸和隔板混合均匀；
g.性能测试：利用专用工具，进行容量、大电流、恒功率和低温性能的测试，每项性能测试后采用恒流补电工艺进行充电，保证电池完全充电。
2.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池极板间距对电池性能影响的测试方法，其特征是，所述步骤d中的AGM隔板组装前，需要把隔板全部用1.37g/cm3的酸中浸泡。
3.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池极板间距对电池性能影响的测试方法，其特征是，所述重装后的电池箱装入自封袋密封后放入夹具，自封袋内装有酸性电解液。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种铅酸蓄电池极板间距对电池性能影响的测试方法，其特征是，选用在同一压力下具有不同厚度的AGM隔板进行多次实验。
5.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池极板间距对电池性能影响的测试方法，其特征是，所述耐酸夹板的材料为透明有机玻璃。
6.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池极板间距对电池性能影响的测试方法，其特征是，所述耐酸夹板远离单体电池的外端面上设有加强筋。
7.根据权利要求5或6所述的一种铅酸蓄电池极板间距对电池性能影响的测试方法，其特征是，所述耐酸锁紧件包括若干个锁紧螺栓和若干个锁紧螺母，锁紧螺栓穿过两块耐酸夹板，锁紧螺栓和对应的锁紧螺母夹紧两块耐酸夹板。
8.根据权利要求5或6所述的一种铅酸蓄电池极板间距对电池性能影响的测试方法，其特征是，所述耐酸锁紧件包括支撑板、顶紧螺栓和若干个导柱，所述支撑板设置在两块耐酸夹板的外侧，导柱的两端分别与支撑板和设置在外侧的耐酸夹板固定，设置在内侧的耐酸夹板通过导向孔与导柱滑动连接，顶紧螺栓与支撑板的螺纹连接，顶紧螺栓的一端顶紧设置在内侧的耐酸夹板的中间位置。
9.根据权利要求8所述的一种铅酸蓄电池极板间距对电池性能影响的测试方法，设置在内侧的耐酸夹板与顶紧螺栓接触的位置设有摩擦板。
10.根据权利要求5或6所述的一种铅酸蓄电池极板间距对电池性能影响的测试方法，其特征是，其中一块耐酸夹板的侧壁上固定有刻度板，刻度板上设有刻度线，另一块耐酸夹板的侧壁对准刻度线。
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