CN1632981A - 一种铅酸蓄电池快速化成和活化方法 - Google Patents

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刘宗光
周世樑
贾伟勇
林涛
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Abstract

本发明涉及铅酸蓄电池生产工艺，特别是一种铅酸蓄电池快速化成和活化方法。主要在化成(活化)过程中采用带有间隙性去极化脉冲进行充电，直至充电完毕。本发明要解决现有铅酸蓄电池快速化成和活化方法程序复杂耗费时间过长，而且效果不佳的技术问题，该方法大大缩短电池化成时间，提高生产效率，而且提高蓄电池生产质量。

Description

一种铅酸蓄电池快速化成和活化方法
技术领域：
本发明涉及铅酸蓄电池生产工艺，特别是一种铅酸蓄电池快速化成和活化方法。
背景技术：
在铅酸蓄电池生产过程中，化成是一个非常关键的环节。在这个过程中，将完成正极板中铅膏发生化学氧化和电化学氧化成二氧化铅，同时，负极板中的铅膏发生电化学还原成海绵状铅。使电池呈荷电状态。
制造荷电电池有二种方法，一种是固化后生极板经过槽化成转变为湿荷电极板，再经过洗涤、干燥、分片、极耳处理、组装、加酸、活化——充放电循环，以恢复极板在洗涤、干燥过程中容量的损失，——检查放电，再充电出厂。槽化成后的工序长，在清洗、干燥和分片时容易引入有害杂质，而且对操作人员和环境污染大。另一种方法为：固化后的生极板、分片、组装、加酸、化成(俗称内化成或电池化成)，检查放电、再充电、出厂。从以上比较可见，电池化成后，没有洗涤、干燥、分片工序，不会有硫酸和铅尘造成对环境的污染，同时也不会引入其他杂质，对电池性能有益，因此它已逐步代替槽化成工艺。
但是用后一种方法电池化成时，电池内的电解液储存于极板和隔膜中，没有过多的游离电解液，相对于槽化成情况，电解液少得多，内阻也大。若采用与槽化成相同大小的电流密度化成，会产生大量的气体，延缓了硫酸和水分子在电极孔隙中的扩散，阻碍了电极内部活性物质的化学、电化学反应，电极极化严重。另外，由于极化电阻的增大，电池内部温度升高，更加剧了以上过程，所以化成效率很低。为保证电池化成达到技术要求，普遍采用多阶段电流(0.1C转0.05C转0.025C)、多周次充放电(三充二放)来完成，这样就需要很长的化成时间，目前最短72小时，最长达120小时。
脉冲充电方法用于电池使用之后的快速充电，已有不少文章专门论述。但用于铅酸蓄电池生产极板槽化成和电池化成(内化成)、活化、铅酸蓄电池的生产过程未见报道。
发明内容：
本发明要解决现有铅酸蓄电池快速化成和活化方法程序复杂耗费时间过长，而且效果不佳的技术问题，提供一种铅酸蓄电池快速化成和活化方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种铅酸蓄电池快速化成和活化方法，其特征在于：在化成(活化)过程中采用带有间隙性去极化脉冲进行充电，直至充电完毕。
在采用带有间隙性去极化脉冲进行充电之前先采用恒流充电。
该采用带有间隙性去极化脉冲进行充电是充电→停止→放电→停止→充电的循环过程。
该带有间隙性去极化脉冲化成时参数的控制是：
    ①化成总电流：0.2-0.3CA；
    ②正负脉冲电量比：3∶1-6∶1；
    ③正脉冲时间：10ms-10s；
    ④负脉冲时间：1ms-4s；
    ⑤正负脉冲间隙时间：3ms-2s；
    ⑥波形：正弦波和脉动方波。
脉冲充电开始时正负脉冲电量比是3∶1，充电气体产生后调至6∶1。
该快速化成过程中加入去极化脉冲的时间是从充电开始至结束。
开始用恒流充电至每格电池电压升至2.2-2.3V时加入去极化脉冲至充电结束。
本发明是根据电化学原理采用带有间隙性去极化脉冲的快速化成技术，控制充电脉冲电量和去极化脉冲电量的比例，并针对不同类型的电池和极板的工艺参数、电解液类型、浓度，调整去极化脉冲的宽度和幅度间隙时间，以促进化成中极板孔隙中的硫酸和水的迁移扩散，降低浓差极化，抑制气体产生，提高充电效率，它还降低极化电阻引起的热量产生，使在较大电流密度化成时，电池内部温升不高。采用该技术可以用比常规化成更大的电流(0.2-0.3CA)，连续(或转阶段)一次化成完成，所以大大缩短电池化成时间，提高生产效率。
脉冲快速化成时，极板中活性物质呈海绵状结构，有利于硫酸和水的迁移扩散，使化学、电化学反应往纵深进行，提高活性物质的转换率。
采用较大的脉冲电流充电，可以提高正极板的活性物质与板栅接触界面的电导和机械强度，从而保证了正极板活性物质与界面的紧密结构，有利于提高电池的循环寿命。
铅酸电池采用本发明的技术化成后的效果：
缩短铅酸电池的化成时间：
(1)电动自行车用的12V 10Ah电池化成
采用常规分阶段、多周次化成时间      72-120小时
采用间隙性正负脉冲电流化成时间      23-30小时
(2)12V 100Ah阀控式电池化成
采用常规工艺化成时间                120小时
采用脉冲电流化成时间                ≯40小时
由槽化成的极化组装的电池活化(充电)时间：
采用常规活化(充电)方法需要          24-36小时
采用脉冲电流活化(充电)需要          6-8小时
提高正极板活性物质的转换率
采用脉冲电流化成后的正极板中PbO2含量在85～86％，同时极板上、中、下部位的转换率比较一致。
化成后正极板的形貌和晶型
采用脉冲电流化成后，正极板活性物质呈海绵状结构，PbO2晶型绝大部分是β-PbO2，
故有较好的放电特性。
采用此技术化成后，电池一致性好。
具体实施方式：
一种铅酸蓄电池快速化成和活化方法，在化成(活化)过程中采用带有间隙性去极化脉冲进行充电，直至充电完毕。本发明采用带有间隙性去极化脉冲化成时参数的控制
1、化成总电流：0.2-0.3C
    ①极板薄，采用0.3CA电流；
    ②极板厚、容量大的电池采用0.2C。
2、正负脉冲电量比大约3∶1-6∶1
开始用3∶1，充电至气体产生可调至6∶1。
3、正脉冲时间：10mS-10S；
4、负脉冲时间：1mS-4S；
5、正负脉冲间隙时间：3mS-2S
6、波形：正弦波和脉动方波
7、加入负脉冲时间：
①从充电开始至结束
②开始用恒流充电，至每格电池电压升至2.2-2.3V时，再加入负脉冲电流。
电池化成参数选择的依据
电池化成：
电池类型：启动型电池、动力型电池和通信铁路用的固定型电池；
化成时电解液比重和状态(液体或胶质)；
极化厚度、孔率和组份。
选择合适的去极化脉冲的幅度、宽度和间隙时间，使整个化成期间温升速度慢，电池端电压比较低。
电池活化：
主要控制电池放电性能，电池失水率和电池内部温度。
根据带有间隙性去极化脉冲化成(以下简称脉冲充电)方法的要求，充电电路必须完成下列的程序：
即：充电——停止——放电——停止——充电的循环过程。
在完成上述循环中，因为各种电池的用途不同，它们的容量、结构、设计方法、使用状态各不相同，所以在化成中的充电电流、放电方法都不相同。

Claims (7)

1、一种铅酸蓄电池快速化成和活化方法，其特征在于：在化成(活化)过程中采用带有间隙性去极化脉冲进行充电，直至充电完毕。
2、根据权利要求1所述的铅酸蓄电池快速化成和活化方法，其特征在于：在采用带有间隙性去极化脉冲进行充电之前先采用恒流充电。
3、根据权利要求1或2所述的铅酸蓄电池快速化成和活化方法，其特征在于：该采用带有间隙性去极化脉冲进行充电是充电→停止→放电→停止→充电的循环过程。
4、根据权利要求1或2所述的铅酸蓄电池快速化成和活化方法，其特征在于：该带有间隙性去极化脉冲化成时参数的控制是：
①化成总电流：0.2-0.3CA；
②正负脉冲电量比：3∶1-6∶1；
③正脉冲时间：10ms-10s；
④负脉冲时间：1ms-4s；
⑤正负脉冲间隙时间：3ms-2s；
⑥波形：正弦波和脉动方波。
5、根据权利要求4所述的铅酸蓄电池快速化成和活化方法，其特征在于：脉冲充电开始时正负脉冲电量比是3∶1，充电气体产生后调至6∶1。
6、根据权利要求4所述的铅酸蓄电池快速化成和活化方法，其特征在于：该快速化成过程中加入去极化脉冲的时间是从充电开始至结束。
7、根据权利要求4所述的铅酸蓄电池快速化成和活化方法，其特征在于：开始用恒流充电至每格电池电压升至2.2-2.3V时加入去极化脉冲至充电结束。
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