WO2021142853A1 - 一种铅酸蓄电池的制造方法 - Google Patents

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周刚
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Abstract

本发明涉及一种蓄电池的制造方法，包括如下步骤：步骤1：向铅酸蓄电池中加入第一密度硫酸溶液；步骤2，通电完全化成；步骤3，向电池中加入第二密度硫酸溶液，通电，所述第二密度硫酸溶液的密度大于所述第一密度硫酸溶液的密度。本发明的一种蓄电池的制造方法，即保证电池寿命同时也可以满足容量的要求，另外也能提高化成效率、节约能源、为生产不同容量的电池提供了更大的便利。

Description

一种铅酸蓄电池的制造方法 技术领域
本发明涉及铅酸蓄电池领域。
背景技术
铅酸蓄电池制造的过程中，都需要将极板进行化成的过程，目前阀控式铅酸蓄电池(VRLAB)广泛采用的内化成方法，均存在化成效率低、时间长、能耗高、寿命短等缺点。
内化成电池因电池内腔体积的限制，为了保证电池化成后满足容量的要求，为保证酸量，不得不通过提高电解液的浓度来弥补硫酸量不足的缺陷，在高H2SO4浓度条件下完成化成，虽然电池容量能满足要求，但大量的HSO4–离子吸附在PbO2颗粒的凝胶区，阻塞了PbO2电化学还原反应的活性中心，因此，电极容量衰减。同时在高浓度的硫酸条件下难以形成正极活性物质的骨架结构，导致正极活物质在循环过中脱落泥化，缩短了电池寿命。
常规的化成工艺，在高密度酸环境下化成，由于酸性环境过强，难以形成正极活物质的骨架结构。且常规化成工艺处于富液状态，隔板饱和度过高，化成过程水分解严重，能耗高。
由于常规内化成工艺存在上述诸多弊端，开发一种实现容量高以及寿命长的电池内化成工艺是铅酸蓄电池行业急 需要解决的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种蓄电池的制造方法，包括如下步骤：步骤1：向铅酸蓄电池中加入第一密度硫酸溶液；步骤2，通电完全化成；步骤3，向电池中加入第二密度硫酸溶液，通电，所述第二密度硫酸溶液的密度大于所述第一密度硫酸溶液的密度。
进一步地，第一密度硫酸溶液的密度为1.04g/cm3～1.28g/cm3之间，所述第二密度硫酸溶液的密度为1.25～1.6g/cm3之间。
进一步地，所述铅酸蓄电池包括隔板，所述步骤1中，所述铅蓄电池隔板吸酸量为非饱和状态。
本发明的制造方法在电池化成结束后，即保证电池寿命同时也可以满足容量的要求，另外也能提高化成效率、节约能源、为生产不同容量的电池提供了更大的便利。
[根据细则91更正 27.10.2020]　
附图说明
图1为本发明实施例1〜4与对比例1电池循环寿命曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步描述。
本发明蓄电池的制造方法，包括以下步骤：步骤1，向待化成的铅酸蓄电池中加入第一密度的硫酸溶液，第一密度最好为1.04g/cm3～1.28g/cm3之间，生产现场可以根据现场实际情况的需要，选择合适的密度硫酸溶液，比如对化成结 束后得到寿命要求相对高而容量要求相对低的电池，可以加1.05～1.15g/cm3的硫酸溶液；对化成结束后得到寿命要求相对低而容量要求相对高的电池，加1.16～1.28g/cm3硫酸溶液，加入体积可以为铅蓄电池隔板饱和吸酸量的70％～110％，最好为70％-99％，当化成过程中吸酸量低于100％时，即铅蓄电池隔板吸酸量为非饱和状态，电池进入贫液状态，氧复合通道打开，氧循环开始，可以大幅提高化成效率，减少失水，节约电能，同时缩短了化成时间，提高了生产效率；步骤2，通电完全化成；化成过程中，第一密度的硫酸溶液作为介质参与化成反应，完成化成后，即碱式硫酸铅与氧化铅转化完毕后，此时化成结束的电池具有较高的寿命；步骤3，向化成结束后的电池中加入第二密度的硫酸溶液，第二密度最好为1.25～1.6g/cm3(25℃)，由于第一密度的硫酸溶液化成后的容量较低，为了达到需要的电池容量，加入第二密度的硫酸溶液的密度需要大于第一密度的硫酸溶液，第二密度的硫酸溶液用于与电池化成结束后的酸混合从而调和成实际需要的特定浓度的硫酸，本步骤中第二密度的硫酸溶液仅仅用于混合调和，并不参与化成反应，此时的硫酸溶液作为能量物质使用，制造者可以根据不同的使用条件加入不同体积、不同浓度的调和酸，为生产不同容量不同用途的电池提供了更大的便利。步骤4，化成结束，若电池饱和度高于100％时，抽去游离酸。本发明第一次加入低密度硫酸溶 液可以是1次加入低密度硫酸溶液，也可以是分多次加入低密度硫酸溶液，多次加入低密度硫酸溶液时，最好后一次加入的低密度硫酸溶液的体积大于前一次加入的低密度硫酸溶液体积。本发明第二次加入高密度硫酸溶液可以是1次加入高密度硫酸溶液，也可以是分多次加入高密度硫酸溶液，多次加入高密度硫酸溶液时，最好后一次加入的高密度硫酸溶液的体积小于前一次加入的高密度硫酸溶液体积。
实施例1
取6-DZF-20胶封下线的电池半成品，采用本发明方法进行加酸与化成，制样过程如下：
1)第一次加酸，向待加酸铅蓄电池中加入密度为1.06g/cm3的硫酸溶液，加酸体积140ml，隔板饱和吸酸量的82％左右，采用真空加酸机加酸。
2)将第一次加酸完成的电池放置于水浴槽中，连接好充电线夹，开启充电机，按表1工艺进行。
表1 6-DZF-20制造工艺
Figure PCTCN2020073066-appb-000001
Figure PCTCN2020073066-appb-000002
3)当化成进行完第8步，充入电量达到126Ah时，完全化成，即碱式硫酸铅与氧化铅转化完毕。
4)开始加入调和酸，采用真空加酸机加酸，调和酸密度为1.60g/cm3，加入量为68ml调和酸加酸完毕，需要对电池抽一次真空，确保电解液进入电池内部，继续按表1程序运行。
5)程序运行结束后，以0.55A电流继续充电1.5～2小时后，在充电状态下将余酸抽尽，停机下线，清洁电池，盖上安全阀胶帽，打上盖片即可得到成品电池。
实施例2
取6-DZF-20胶封下线的电池半成品，采用本发明方法进行加酸与化成，制样过程如下：
1)第一次加酸，向待加酸铅蓄电池中加入密度为1.17g/cm3的硫酸溶液，加酸体积145ml，隔板饱和吸酸量的86.34％左右，采用真空加酸机加酸。
2)将第一次加酸完成的电池放置于水浴槽中，连接好充电线夹，开启充电机，按表按1工艺进行。
3)当化成进行完第8步，充入电量达到126Ah，完全化 成，即碱式硫酸铅与氧化铅转化完毕。
4)开始加入调和酸，采用真空加酸机加酸，调和酸密度为1.55g/cm3，加入量为50ml调和酸加酸完毕，需要对电池抽一次真空，确保电解液进入电池内部，继续按表1程序运行。
5)程序运行结束后，以0.55A电流继续充电1.5～2小时后，在充电状态下将余酸抽尽，停机下线，清洁电池，盖上安全阀胶帽，打上盖片即可得到成品电池。
实施例3
取6-DZF-20胶封下线的电池半成品，采用本发明方法进行加酸与化成，制样过程如下：
1)第一次加酸，向待加酸铅蓄电池中加入密度为1.28g/cm3的硫酸溶液，加酸体积155ml，隔板饱和吸酸量的95.4％左右，采用真空加酸机加酸。
2)将第一次加酸完成的电池放置于水浴槽中，连接好充电线夹，开启充电机，按表1工艺进行。
3)当化成进行完第8步，充入电量达到126Ah，完全化成，即碱式硫酸铅与氧化铅转化完毕。
4)开始加入调和酸，采用真空加酸机加酸，调和酸密度为1.28g/cm3，加入量为35ml调和酸加酸完毕，需要对电池抽一次真空，确保电解液进入电池内部，继续按表1程序运 行。
5)程序运行结束后，以0.55A电流继续充电1.5～2小时后，在充电状态下检查每单格有无余酸，若无余酸，直接停机下线，清洁电池，盖上安全阀胶帽，打上盖片即可得到成品电池。
对比例1
取6-DZF-20胶封下线的电池半成品，按照常规生产方法进行加酸与化成，制样过程如下：
1)采用一次性加酸，向待加酸铅蓄电池中加入密度为1.26g/cm3的硫酸溶液，加酸体积232ml，采用真空加酸机加酸。
2)将加酸完成的电池放置于水浴槽中，连接好充电线夹，开启充电机，按表2工艺进行化成，化成全过程电池均处于富液状态。
表2 6-DZF-20常规化成工艺
Figure PCTCN2020073066-appb-000003
Figure PCTCN2020073066-appb-000004
3)化成结束后，以0.45A电流继续充电1.5～2小时后，在充电状态下将余酸抽尽，停机下线，清洁电池，盖上安全阀胶帽，打上盖片即可得到成品电池。
实施例5
将实施案例1～4与对比例1的工艺用时及化成结果汇总于表3
表3 实施例1～4与对比例1化成效率对比
Figure PCTCN2020073066-appb-000005
Figure PCTCN2020073066-appb-000006
从上表数据可以看出，实施例1～4与对比例1的PbO2含量基本一致，说明活性物质的转化率是一致的，但化成总电量与化成总用时间明显比对比例1要少，说明了采用本发明技术的化成效率有明显的提升。同时可以看到实施例1～4失水量明显低于对比例1，说明采用本发明技术的化成失水率明显优于常规工艺。
实施例6
将实施案例1～4与对比例1的成品电池进行循环寿命测试，均按4只/组进行测试。
循环寿命测试方法：
放电：10A放电至42V；
②充电：恒压59.2V限流3.5A充电至电流≤0.5A时转55.2V恒压充电3小时；
③循环①、②至容量三次低于额定容量的70％即为终止，此三次不计入循环次数。
[根据细则91更正 27.10.2020]　
测试结果如图1所示。
[根据细则91更正 27.10.2020]　
[根据细则91更正 27.10.2020]　
从图1数据可以看出，采用本发明技术的实施例1～4的循环寿命明显要优于对比例1，而且呈现出明显规律，实施例1～4首次化成加酸密度越高寿命越短，但均好于对比例。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (3)

  1. 一种铅酸蓄电池的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：向铅酸蓄电池中加入第一密度硫酸溶液；步骤2，通电完全化成；步骤3，向电池中加入第二密度硫酸溶液，通电，所述第二密度硫酸溶液的密度大于所述第一密度硫酸溶液的密度。
  2. 如权利要求1所述的一种铅酸蓄电池的制造方法，其特征在于，第一密度硫酸溶液的密度为1.04g/cm3～1.28g/cm3之间，所述第二密度硫酸溶液的密度为1.25～1.6g/cm3之间。
  3. 如权利要求1或2所述的一种铅酸蓄电池的制造方法，其特征在于，所述铅酸蓄电池包括隔板，所述步骤1中，所述铅蓄电池隔板吸酸量为非饱和状态。
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