CN114050328B - 一种sli驻车空调电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铅蓄电池技术领域，具体公开了一种SLI驻车空调电池的制备方法，包括以下工序：极群装配入槽、封盖、添加电解液、化成；极群中电池极板正极铅膏由以下质量份数的原料配方制成：铅粉70~90份、三氧化二锑0.05~0.15份、纤维0.05~0.12份、4BS 0.6~1.5份、红丹9~15份、钠添加剂0.02~0.06份、硫酸4~8份和纯水6~12份；采用PE隔板加玻纤复合包封装配工艺进行极群包封配组，化成所使用的电解液中，包含以下质量比的成分：稀硫酸占比90~97%、气相二氧化硅溶液3~10%。本发明通过添加一定比例的SiO2溶液，可有效降低电解液中硫酸分层，提高电池充电接收能力，从而提高富液蓄电池的深放电循环寿命，延缓正极活性物质的泥化失效。
Description
技术领域
本发明属于铅蓄电池技术领域，具体涉及一种SLI驻车空调电池的制备方法。
背景技术
随着物流行业的发展，商用车用途已在往居家生活化转换，对于蓄电池的功能需求越来越强烈。常规富液启动型电池的功能已无法满足客户日益增加的功能化需求，需要在有限的成本内满足更多的客户需求。
客户使用特点为用蓄电池储蓄电量，对随车冰箱、空调、电热毯等额外用电设备持续供电，这就要求常规启动电池需要具备强筋的深放电循环能力。
通过研究及行业资料查询，富液蓄电池要求有更长的循环寿命，且不能增加过多的制造成本，有限的成本增加且提升蓄电池循环寿命的是本技术关键所在。
发明内容
本发明的目的在于提供一种SLI驻车空调电池的制备方法，通过添加一定比例的SiO2溶液，可有效降低电解液中硫酸分层，提高电池充电接收能力，从而提高富液蓄电池的深放电循环寿命，延缓正极活性物质的泥化失效。
上述目的是通过如下技术方案得以实现的：
一种SLI驻车空调电池的制备方法，包括以下工序：极群装配入槽、封盖、添加电解液、化成；极群中电池极板正极铅膏由以下质量份数的原料配方制成：铅粉70～90份、三氧化二锑0.05～0.15份、纤维0.05～0.12份、4BS 0.6～1.5份、红丹9～15份、钠添加剂0.02～0.06份、硫酸4～8份和纯水6～12份；采用PE隔板加玻纤复合包封装配工艺进行极群包封配组，103％装配入槽压缩比，103％是指集群厚度与槽体单格间距的比值，化成所使用的电解液中，包含以下质量比的成分：稀硫酸占比90～97％、气相二氧化硅溶液3～10％。与现有技术相比，本发明的特点在于将气相二氧化硅应用于富液式SLI电池的同时，对气相二氧化硅的添加方式、比例进行研究，在不过多增加产品成本的前提下，保证电池的容量和低温能力。
所述气相二氧化硅溶液的气相二氧化硅质量占0.1-0.25％。即气相二氧化硅质量浓度为0.1-0.25％。
所述稀硫酸的密度为1.19-1.3g/cm3；稀硫酸中的铁含量不大于3ppm。硫酸的制造、转运过程会带入一定的微量铁元素。
一种SLI驻车空调电池的制备方法，包括以下步骤：
1)称取稀硫酸、气相二氧化硅溶液：
在25±1℃常温状态下，称取质量份数为90～97％密度为1.19-1.3g/cm3的稀硫酸、质量份数3～10％浓度为0.1-0.25％气相二氧化硅溶液；
2)制电解液：
在25±1℃条件下，步骤1)的稀硫酸、气相SiO2溶液混合后，充分搅拌混合，搅拌时间2-5min，混合搅拌均匀得电解液；电解液在储酸罐中储存备用，电解液要2h内添加使用；
3)添加电解液：
步骤2)所得电解液通过加酸设备注入装配了极群的电池槽中；
4)化成：
气相SiO2对电池容量有负影响，整个化成过程中使用的稀硫酸需单独存储及处理，防止与常规铅酸蓄电池污染。所述电池化成采用一次化成工艺，充电结束后不倒酸(换酸)，充电过程同常规铅酸蓄电池制备工艺。
所述步骤4)化成完成后，蓄电池内电解液温度控制在30～50℃、蓄电池电压控制在12.1～12.6V、电解液密度控制在1.27～1.3g/cm3。控制电池化成过程一致性及化成结束后电解液的终点密度，防止二氧化硅在高温下产生硅胶泡与电解液分离。
SiO2添加于电解液中，目前主要应用于胶体阀控式电池，此电池特点为活性物质利用率低，SiO2的应用虽然会抑制容量和低温性能，但因电池主要应用于动力深放电，对容量和低温性能要求不是特别敏感。但应用于富液式SLI电池，因对容量和低温性能的负作用，若弥补需要增加活性物质量，即增加电池成本，所以无法进行批量推广。发明人在对多种活性物质利用率及配方进行研究后，发现基于正极铅膏4BS启动配方，通过调整SiO2的添加比例，在不增加铅耗成本的前提下，容量和低温的降幅得到缓解，且可可以大幅提升深循环放电能力。
本发明不同于AGM(贫液)胶体电池，区别在于电解液中胶体的浓度，将低浓度气相SiO2溶液应用于富液启动蓄电池，用于改善蓄电池深放电循环能力。本发明的方法同常规铅酸启动蓄电池极板配方及装配工艺，主要研究电解液添加剂气相SiO2在不降低容量和低温性能的前提下，提升蓄电池深放电能力，尤其国标II循环寿命的提升，提升蓄电池深放电回充倍率，使其适用于具有驻车空调使用工况的商用汽车。本发明的电解液包含以下质量份数的成分：浓度1.19～1.3g/cm3稀硫酸占比90～97、气相SiO2溶液3～10，同时输出完整的可量化生产的化成制备工艺。
因高浓度气相SiO2胶液对蓄电池活性物质利用率及低温放电能力有一定抑制作用，所有本发明通过对不同气相SiO2胶液添加比例的交叉研究，在成本、性能上进行均衡。
与传统技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)本发明采用了气相SiO2添加技术，在微观环境下能提升蓄电池深放电回充倍率，大大提升了电池的深循环寿命；
2)本发明所得蓄电池具有优良的深放电回充和长寿命性能，参照GB/T 5008.1-2013，国标II循环寿命可达7个单元以上，远远高于富液常规启动蓄电池；
3)本发明技术方案工艺简单易控，适合工业化生产。
附图说明
图1是气相SiO2浓度与C20容量及-18℃低温放电的对应关系。
具体实施方式
本发明一种SLI驻车空调电池的制备，同常规铅酸启动蓄电池极板配方及装配工艺。极群中电池极板正极铅膏由以下质量份数的原料配方制成：铅粉70～90份、三氧化二锑0.05～0.15份、纤维0.05～0.12份、4BS 0.6～1.5份、红丹9～15份、钠添加剂0.02～0.06份、硫酸4～8份和纯水6～12份。化成所使用的电解液中，包含以下质量比的成分：稀硫酸占比90～97％、气相SiO2溶液3～10％。气相SiO2溶液的气相SiO2质量占溶液总组成含量的0.1-0.25％。电解液中稀硫酸的密度为1.19-1.3g/cm3，稀硫酸中的铁含量不大于3ppm。气相SiO2溶液即气相二氧化硅溶液。
如图1，气相二氧化硅应用于富液式SLI电池，对电池的容量和低温性能有负相关影响，本发明中的气相二氧化硅添加比例，保证电池的容量和低温能力。样本设计Ah量为200Ah，低温放电电流1100A(-18℃低温放电应U30s≥7.2V)。
本发明的制备方法，包括以下步骤：
1)称取稀硫酸、气相SiO2溶液：
在常温状态下，称取质量比为90～97％密度为1.19-1.3g/cm3的稀硫酸、质量比3～10％浓度为0.1-0.25％气相SiO2溶液；
2)电解液：
在25℃条件下，步骤1)的添加剂混合后，充分搅拌混合，混合搅拌时间2-5min，混合搅拌均匀得混合物即电解液。搅拌之后的电解液在储酸罐中储存备用，搅拌之后电解液需要2h内添加使用。
3)加酸：
步骤2)所得电解液通过加酸设备注入装配了极群的电池槽中；
4)电池化成：
气相SiO2对电池容量有负影响，整个化成过程中使用的稀硫酸需单独存储及处理，防止与常规铅酸蓄电池污染。电池化成采用一次化成工艺，充电结束后不倒酸(换酸)，充电过程同常规铅酸蓄电池制备工艺。步骤(4)的完成后，蓄电池电解液温度控制在30～50℃、电压控制在12.1～12.6V、电解液密度控制在1.27～1.3g/cm3。
下面结合实施例、效果例对本发明做进一步说明：
实施例1(简称实1)
一种SLI驻车空调电池的制备，根据上述正极铅膏的配比制备，电解液包含以下质量份数的成分：稀硫酸占比90％、气相SiO2溶液10％。气相二氧化硅溶液的气相二氧化硅质量占溶液总组成含量的0.25％。稀硫酸的密度为1.3g/cm3。
本实施例具体制备方法如下：
1)称取稀硫酸、气相SiO2溶液：
称取合适质量的稀硫酸、气相SiO2溶液，加入混酸设备中混合搅拌均匀得混合物即电解液；
2)电解液：
硫酸与步骤1)的添加剂混合后，充分搅拌混合，混合搅拌时间2min，搅拌之后在储酸罐中储存备用，搅拌之后电解液在2h内添加使用。
3)加酸：
步骤2)所得电解液通过加酸设备注入装配了极群的电池槽；
4)电池化成：
气相SiO2对电池容量有负影响，电池化成采用一次化成工艺，充电结束后不倒酸(换酸)，充电过程同常规铅酸蓄电池制备工艺。蓄电池电解液温度控制在50℃、电压控制在12.4V、电解液密度控制在1.29±0.005g/cm3。
实施例2(简称实2)
一种SLI驻车空调电池的制备，根据上述正极铅膏的配比制备，电解液包含以下质量份数的成分：稀硫酸占比97％、气相SiO2溶液3％。气相SiO2溶液的气相SiO2质量占溶液总组成含量的0.15％。硫酸的密度为1.25g/cm3。
本实施例具体制备方法如下：
1)称取稀硫酸、气相SiO2溶液：
称取合适质量的硫酸、气相SiO2溶液，加入混酸设备中混合搅拌均匀得混合物电解液；
2)电解液：
硫酸与步骤1)的添加剂混合后，充分搅拌混合，混合搅拌时间2min，搅拌之后在储酸罐中储存备用，搅拌之后电解液在1h内添加使用。
3)加酸：
步骤2)所得电解液通过加酸设备注入装配了极群的电池槽；
4)电池化成：
气相SiO2对电池容量有负影响，电池化成采用一次化成工艺，充电结束后不倒酸(换酸)，充电过程同常规铅酸蓄电池制备工艺。蓄电池电解液温度控制在50℃、电压控制在12.4V、电解液密度控制在1.29±0.005g/cm3。
效果例
将上述实施例1-2所得电解液，分别添加于经极板包覆PE隔板加玻纤复合，铸焊极群装入专用壳体，化成后制成富液蓄电池。
传统富液SLI蓄电池与实施例采用相同极板和装配工艺，仅电解液采用未添加SiO2溶液的常规电解液。
然后将所得富液蓄电池参照GB/T 5008.1-2013进行性能验证，并同时与传统富液SLI蓄电池验证结果进行对比(以200Ah电池为例)，见表1所示：
表1
由表1数据可以看出，采用上述正极铅膏制作的富液蓄电池在保证容量及低温起动性能满足要求的前提下，循环寿命远远高于普通富液电池，国标II循环可达6～7单元，普通电池为4单元，高于国标标准1～2单元，国标要求是5单元。
以上对本发明实施例所提供的一种SLI驻车空调电池的制备方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (3)
1.一种富液式SLI驻车空调电池的制备方法，其特征在于：包括以下工序：极群装配入槽、封盖、添加电解液、化成；极群中电池极板正极铅膏由以下质量份数的原料配方制成：铅粉70~90份、三氧化二锑0.05~0.15份、纤维0.05~0.12份、4BS 0.6~1.5份、红丹9~15份、钠添加剂0.02~0.06份、硫酸4~8份和纯水6~12份；采用PE隔板加玻纤复合包封装配工艺进行极群包封配组，化成所使用的电解液中，包含以下质量比的成分：稀硫酸占比90~97%、气相二氧化硅溶液3~10%；气相二氧化硅溶液的质量浓度为0.1-0.25%；
所述添加电解液、化成包括以下步骤：
1）称取稀硫酸、气相二氧化硅溶液：在25±1℃常温状态下，称取质量份数为90~97%密度为1.19-1.3g/cm3的稀硫酸、质量份数3~10%浓度为0.1-0.25%气相二氧化硅溶液；
2）制电解液：在25±1℃条件下，步骤1）的稀硫酸、气相SiO2溶液混合后，充分搅拌混合，搅拌时间2-5min，混合搅拌均匀得电解液；电解液要2h内添加使用；
3）添加电解液：步骤2）所得电解液通过加酸设备注入装配了极群的电池槽中；
4）化成：所述电池化成采用一次化成工艺，充电结束后不倒酸。
2.如权利要求1所述的富液式SLI驻车空调电池的制备方法，其特征在于：所述稀硫酸的密度为1.19-1.3g/cm3；稀硫酸中的铁含量不大于3ppm。
3.如权利要求1所述的富液式SLI驻车空调电池的制备方法，其特征在于：所述步骤4）化成完成后，蓄电池内电解液温度控制在30~50℃、蓄电池电压控制在12.1~12.6V、电解液密度控制在1.27~1.3g/cm3。
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