一種內化成鉛酸蓄電池的化成制式的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種內化成鉛酸蓄電池的化成制式，在蓄電池中加入硫酸后靜置2小時，啟動充電，依次包括以下步驟：首次化成階段、首次放電階段、二次充電階段、二次放電階段、補充電階段、配組放電階段、模擬車載充電器充電等步驟，還可以包括抽酸階段和檢查漏酸階段。本發明通過采取多步法間歇化成加恒壓充電化成的方式，多步間歇充電更加有利于活性物質的轉化、提高充電接受能力和減少析氣量，恒壓充電可提高電池的均勻一致性，制定合理的化成制式，將具有良好的應用前景。
【專利說明】一種內化成鉛酸蓄電池的化成制式
【技術領域】
[0001]本發明屬于鉛酸蓄電池【技術領域】，具體涉及一種內化成鉛酸蓄電池的化成制式。【背景技術】
[0002]鉛酸蓄電池作為一類“資源循環型”能源產品，近十年來產業得到蓬勃發展，我國是國際上的生產與使用大國，如何加快蓄電池行業結構的優化調整，在行業范圍內推行清潔生產技術，提高鉛酸蓄電池的工藝技術水平，過程優化控制水平和資源、能源利用效率，減少污染的生產和排放，已勢在必行。
[0003]企業在實施清潔生產的過程中，可減少能源和原材料的使用，采用高效的生產技術和工藝，減少污染物的產生，提高產品質量，樹立良好的企業形象等方面使企業的利益最大化，從而使環境效益和企業經濟效益得到統一。電池化成和槽化成相比，有著許多優點，其工藝流程簡化了槽式化成的插片、焊接、取片、極板水洗、干燥等工序。節省了大量工時和能源，極大地避免了污水排放，內化成技術是電池制造過程中節能減排的重中之重，可不用購置化成槽設備和防酸霧設備，電池成本能得到一定的降低。并且，極板不易為雜質所污染，能降低電池自放電，電池質量也可得到更好的控制。
[0004]內化成鉛酸電池的化成制式尤為關鍵，電池在充電化成的工藝過程中，受諸多條件影響或限制，導致其化成效率、組合一致性較差，因此內化成技術未能得到普遍應用。
[0005]申請號為200910075758.0的中國專利公開了一種閥控鉛酸蓄電池內化成的方法，用于解決型號為12V/7Ah閥控鉛酸蓄電池內化成耗時長、生產周期長的問題。所述方法按照下述步驟進行:a.—次充電:充電時間為7.5h，電流1.7?1.9A ；b.一次放電:放電時間為lh，電流1.36?1.52A ；c.二次充電:充電時間為5h，電流1.7?1.9A ；d.二次放電:放電時間為2h，電流1.36?1.52A ；e.三次充電:充電時間為6h，電流1.7?1.9A。該發明中是在額定功率設定不變的情況下測得，該發明調整了電流強度與化成時間的配比，控制過程水溫，目的是為了縮短化成時間，節約能耗，提高生產率。現有的一些新型技術著重研究點也多是為了縮短化成時間，而其實化成過程中如何提高活性物質的轉化，提高充電接受能力和減少析氣量，提高電池的均勻一致性也很重要，將成為內化成鉛酸蓄電池的化成制式的新的研究方向。Ah表示安培時，是反映電池容量大小的指標。簡單舉例，IAh表示該蓄電設備在供電電流強度為IA時能持續工作I小時。
【發明內容】
[0006]本發明所要解決的技術問題就是提供一種內化成鉛酸蓄電池的化成制式，通過采取多步法間歇化成加恒壓充電化成的方式，多步間歇充電更加有利于活性物質的轉化、提高充電接受能力和減少析氣量，恒壓充電可提高電池的均勻一致性，制定合理的化成制式。
[0007]為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案:一種內化成鉛酸蓄電池的化成制式，在蓄電池中加入硫酸后靜置2小時，啟動充電，以下所述電流值均為2小時率的額定電流值，依次包括以下步驟:[0008]步驟一:首次化成階段，包括:
[0009]I)以0.05I2(A)?0.1I2(A)內的恒定電流充電所對應時間在0.5h?3h ;
[0010]2)以0.4IJA)?0.5IJA)內的恒定電流充電所對應時間在12h?18h ；
[0011]3)靜置 Ih ?3h;
[0012]4)以0.212 (A)?0.4I2 (A)內的恒定電流充電所對應時間在7h?13h ；
[0013]5)靜置 0.5h ?3h;
[0014]6)以14.7V?15.5V內的恒定電壓，對應充電時間為3h?7h，且對應于所述的恒定電壓值，所述蓄電池電流限制在0.1I2OV)?0.3I2(A)；
[0015]7)靜置 0.5h ?3h;
[0016]步驟一主要是電池首次化成階段，首次充電模式為多步法間歇化成加恒壓充電化成的方式，該方案采用多步間歇充電更加有利于活性物質的轉化、提高充電接受能力和減少析氣量，恒壓充電可提高電池的均勻一致性。首次設定充入電量約為額定容量的6倍，在充電前期采用恒電流充電確保電池正極板活性物質快速轉化成PbO2，充電末期采用恒壓限流充電保證化成更均勻，提高電池的一致性。
[0017]步驟二:首次放電階段，包括:
[0018]8)以0.5Ι2(Α)?1.0I2(A)內的恒定電流放電至電池電壓對應在10.5V?11.0V ;
[0019]9)以0.2Ι2(Α)?0.5Ι2(Α)內的恒定電流放電至電池電壓對應在10.0V?10.5V ;
[0020]步驟二為首次放電，目的是為了產生更多的硫酸鉛，在再次充電時可利于活性物質的深度轉化，得到更多的PbO2，提高成效率。該步驟采取深放電的方式，目的是為了得到更多的PbSO4,以便于下次充電時生成更多的PbO2。正極活性物質在放電狀態下，與電解質中的硫酸發生反應生成硫酸鉛與水，其反應式如下:Pb02+3H++HS04_+2e==PbS04+2H20，充電時，在外線路的作用下轉化為PbO2與H2SO4,放電時，二氧化鉛的Pb4+接受了負極送來的電子形成Pb2+與溶液中的硫酸根離子結合生成PbS04。當硫酸鉛達到一定量時，變成沉淀物附著在極板上。
[0021]步驟三:二次充電階段，包括:
[0022]10)以0.312 (A)?0.512 (A)內的恒定電流充電所對應時間在7h?13h ；
[0023]11)靜置 0.5 ?3h;
[0024]12)以0.212 (A)?0.4I2 (A)內的恒定電流充電所對應時間在4h?IOh ；
[0025]13)靜置 0.5 ?3h;
[0026]14)以16.0V的恒定電壓充電3h?7h，且蓄電池電流限制在0.312 (A)；
[0027]15)靜置 0.5 ?3h;
[0028]步驟三是二次充電階段，確保電池活性物質的充分轉換。二次充電化成是將放電后產生的PbSO4，再次轉化為更多的PbO2，充電時硫酸鉛中的鉛離子的電子被外線路帶走轉化為二氧化鉛。將水中氫離子留在溶液中，氧離子與鉛離子結合生成二氧化鉛進入晶格，形成良好的正極活性物質。以保證化成更均勻、熟透，解決正極板的白花現象。得到更好的電容量，末期恒壓限流充電是保證化成更均勻。
[0029]步驟四:二次放電階段，包括:
[0030]16)以0.5I2 (A)?1.0I2(A)內的恒定電流放電至電池電壓對應在10.5V?11.0V ;
[0031]17)以0.2I2(A)?0.5I2(A)內的恒定電流放電至電池電壓對應在10.0V?10.5V ;[0032]步驟四為二次放電階段，以保證電池不會大量過充。
[0033]步驟五:補充電階段，包括:
[0034]18)以0.312 (A)~0.512 (A)內的恒定電流充電所對應時間在4h~7h ;
[0035]19)以0.212 (A)~0.4I2 (A)內的恒定電流充電所對應時間在3h~5h ;
[0036]20)以15.0V的恒定電壓充電2h~5h，且蓄電池電流限制在0.312 (A)；
[0037]步驟五是補充電階段，充入電量是額定容量的1.6~1.7倍，主要是確保電池配組放電前的充入電量不過量，確保配組放電數據的真實性并提高電池的化成一致性。
[0038]步驟六:配組放電階段，包括:
[0039]21)以0.5I2 (A)~1.0I2(A)內的恒定電流放電至電池電壓對應在10.5V~10.8V ;
[0040]步驟六為配組放電階段，要求負載電壓在平均10.50V時測量并記錄，作為電池配組的參數。
[0041]步驟七:模擬車載充電器充電，包括:
[0042]22)以0.312 (A)~0.512 (A)內的恒定電流充電所對應時間在4h~7h ; [0043]23)以0.212 (A)~0.4I2 (A)內的恒定電流充電所對應時間在2h~5h ;
[0044]24)以15.0V~16.0V內的恒定電壓，對應充電時間為2h~5h，且對應于所述的恒定電壓值，所述蓄電池電流限制在0.1I2OV)~0.3I2(A)；
[0045]步驟七為電池的末次補充電階段，該步驟模擬上車載充電器的充電參數，以貼近真實的使用條件，確保電池組的容量穩定性。
[0046]還包括步驟八:抽酸階段，包括:
[0047]25)以14.7V~15.0V的恒定電壓進行抽酸，且蓄電池電流對應地限制在
0.1I2(A)~0.212(A)。
[0048]步驟八為電池的恒壓抽酸階段，以達到電池的準貧液狀態。
[0049]還包括步驟九:檢查漏酸階段，包括:
[0050]26)以0.1I2(A)~0.312(A)的恒定電流檢查是否蓄電池漏酸，對應的充電時間為10分鐘~30分鐘。
[0051]步驟九要求在充電后期檢查有無漏酸的現象，可完全杜絕電池出廠后有漏液的現象發生。
[0052]所用的具體符號含義如下:
[0053]A指電流單位安培；h指時間單位小時；I2 (A)指2小時率的額定電流值；2小時率指2小時充電或放電的額定電荷量。
[0054]由于蓄電池的型號未作出設定，所以本發明中所述的額定電流值用I2(A)表示。
[0055]本發明在電池首次化成和二次充電階段都采取了多步法間歇化成加恒壓充電化成的方式，多步間歇充電更加有利于活性物質的轉化、提高充電接受能力和減少析氣量，恒壓充電可提高電池的均勻一致性，蓄電池在充電和放電時產生如下反應:PbC^+Pb+HJOzi—>2PbS04+2H20在充電時,在電能的作用下，Pbso4轉化為Pb02、Pb
和H2SO4，放電時，正極板接受了負極板送來的電子，鉛離子由正4價變為正2價，與硫酸根接觸生成難溶于水的硫酸鉛,負極的鉛由于輸出2個電子，變成正2價，同樣也生成PbS04。蓄電池兩極板上的活性物質完全恢復后，若再繼續充電，則充電電流主要用于分解水。這種反應在充電初期很微弱，但當單體電池端電壓達到2.3V后逐漸增強。負極板上有大量氫氣冒出，正極板上有大量氧氣冒出，水的分解不僅使電解液減少，而且浪費電能，同時激烈氣泡的沖擊能加速活性物質脫落，使蓄電池壽命縮短。因此，充電后期必須減小充電電流，減緩冒氣的劇烈程度，以延長電池的壽命。本發明根據這個電化學反應的機理，制定合理的化成制式，具有良好的應用前景。
[0056]下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步描述:
【具體實施方式】
[0057]本發明一種內化成鉛酸蓄電池的化成制式實施例1，在蓄電池中加入硫酸后靜置2h，其中硫酸密度為1.255g/cm3(25°C)，啟動充電，以下所述電流值均為2小時率的額定電流值，依次包括以下步驟:
[0058]一種內化成鉛酸蓄電池的化成制式，其特征在于:在蓄電池中加入硫酸后靜置2小時，啟動充電，以下所述電流值均為2小時率的額定電流值，依次包括以下步驟:
[0059]步驟一:首次化成階段，包括:
[0060]I)以0.05I2(A)?0.1I2(A)內的恒定電流充電所對應時間在0.5h?3h ;
[0061]2)以0.4I2(A)?0.512 (A)內的恒定電流充電所對應時間在12h?18h ；
[0062]3)靜置 Ih ?3h;
[0063]4)以0.212 (A)?0.4I2 (A)內的恒定電流充電所對應時間在7h?13h ；
[0064]5)靜置 0.5h ?3h ;
[0065]6)以14.7V?15.5V內的恒定電壓，對應充電時間為3h?7h，且對應于所述的恒定電壓值，所述蓄電池電流限制在0.1I2OV)?0.3I2(A)；
[0066]7)靜置 0.5h ?3h;
[0067]步驟一主要是電池首次化成階段，首次充電模式采用多步法間歇化成，并且在充電后期采用恒壓充電化成的方式。該方案采用多步間歇充電更加有利于活性物質的轉化、提高充電接受能力和減少析氣量，恒壓充電可提高電池的均勻一致性。首次設定充入電量約為額定容量的6倍，前期恒電流充電是確保電池正極板活性物質快速轉化成PbO2，末期恒壓限流充電是保證化成更均勻，提高電池的一致性。
[0068]步驟二:首次放電階段，包括:
[0069]8)以0.5Ι2(Α)?1.0I2(A)內的恒定電流放電至電池電壓對應在10.5V?11.0V ;
[0070]9)以0.2Ι2(Α)?0.5Ι2(Α)內的恒定電流放電至電池電壓對應在10.0V?10.5V ;
[0071]步驟二為首次放電，目的是為了產生更多的硫酸鉛，再充電時可利于活性物質的深度轉化，得到更多的PbO2，提高成效率。該步驟采取深放電的方式，目的是為了得到更多的PbSO4,以便于下次充電時生成更多的Pb02。正極活性物質在放電狀態下，與電解質中的硫酸發生反應生成硫酸鉛與水，其反應式如下:Pb02+3H++HS04_+2e==PbS04+2H20，充電時，在外線路的作用下轉化為PbO2與H2SO4，放電時，二氧化鉛的Pb4+接受了負極送來的電子形成Pb2+與溶液中的硫酸根離子結合生成PbS04。當硫酸鉛達到一定量時，變成沉淀物附著在極板上。
[0072]步驟三:二次充電階段，包括:
[0073]10)以0.312 (A)?0.512 (A)內的恒定電流充電所對應時間在7h?13h ；
[0074]11)靜置 0.5 ?3h;[0075]12)以0.212 (A)?0.4I2 (A)內的恒定電流充電所對應時間在4h?IOh ；
[0076]13)靜置 0.5 ?3h;
[0077]14)以16.0V的恒定電壓充電3h?7h，且蓄電池電流限制在0.312 (A)；
[0078]15)靜置 0.5 ?3h;
[0079]步驟三是再化成階段，確保電池活性物質的充分轉換。二次充電化成是將放電后產生的PbSO4，再次轉化為更多的PbO2，充電時硫酸鉛中的鉛離子的電子被外線路帶走轉化為二氧化鉛。將水中氫離子留在溶液中，氧離子與鉛離子結合生成二氧化鉛進入晶格，形成良好的正極活性物質。以保證化成更均勻、熟透，解決正極板的白花現象。得到更好的電容量，末期恒壓限流充電是保證化成更均勻。
[0080]步驟四:二次放電階段，包括:
[0081]16)以0.5I2 (A)?1.0I2(A)內的恒定電流放電至電池電壓對應在10.5V?11.0V ;
[0082]17)以0.2I2(A)?0.5I2(A)內的恒定電流放電至電池電壓對應在10.0V?10.5V ;
[0083]步驟四為二次放電階段，以保證電池不會大量過充。
[0084]步驟五:補充電階段，包括:
[0085]18)以0.312 (A)?0.512 (A)內的恒定電流充電所對應時間在4h?7h ;
[0086]19)以0.212 (A)?0.4I2 (A)內的恒定電流充電所對應時間在3h?5h ;
[0087]20)以15.0V的恒定電壓充電2h?5h，且蓄電池電流限制在0.312 (A)；
[0088]步驟五是補充電階段，充入電量是額定容量的1.6?1.7倍，主要是確保電池配組放電前的充入電量不過量，確保配組放電數據的真實性并提高電池的化成一致性。
[0089]步驟六:配組放電階段，包括:
[0090]21)以0.5I2 (A)?1.0I2(A)內的恒定電流放電至電池電壓對應在10.5V?10.8V ;
[0091]步驟六為配組放電階段，要求負載電壓在平均10.50V時測量并記錄，作為電池配組的參數。
[0092]步驟七:模擬車載充電器充電，包括:
[0093]22)以0.312 (A)?0.512 (A)內的恒定電流充電所對應時間在4h?7h ;
[0094]23)以0.212 (A)?0.4I2 (A)內的恒定電流充電所對應時間在2h?5h ;
[0095]24)以15.0V?16.0V內的恒定電壓，對應充電時間為2h?5h，且對應于所述的恒定電壓值，所述蓄電池電流限制在0.1I2OV)?0.3I2(A)；
[0096]步驟七為電池的末次補充電階段，該步驟模擬上車載充電器的充電參數，以貼近真實的使用條件，確保電池組的容量穩定性。
[0097]還包括步驟八:抽酸階段，包括:
[0098]25)以14.7V?15.0V的恒定電壓進行抽酸，且蓄電池電流對應地限制在
0.1I2(A)?0.212(A)。
[0099]步驟八為電池的恒壓抽酸階段，以達到電池的準貧液狀態。
[0100]還包括步驟九:檢查漏酸階段，包括:
[0101]26)以0.1I2(A)?0.312(A)的恒定電流檢查是否蓄電池漏酸，對應的充電時間為10分鐘?30分鐘。
[0102]步驟九該步驟要求在充電后期檢查有無漏酸的現象，可完全杜絕電池出廠后有漏液的現象發生。[0103]本發明一種內化成鉛酸蓄電池的化成制式實施例2，在蓄電池中加入硫酸后靜置2h，其中硫酸密度為1.255g/cm3 (25°C )，啟動充電，依次包括以下步驟:
[0104]步驟一:首次化成階段，包括:
[0105]I)以0.0712(A)的恒流電充電時間為Ih ；
[0106]2)以0.4I2(A)的恒流電充電時間為18h ；
[0107]3)靜置 3h;
[0108]4)以0.212(A)的恒流電充電時間為7h ；
[0109]5)靜置 3h;
[0110]6)以14.7V的恒定電壓充電3h，且限流在0.312 (A)；
[0111]7)靜置 2h;
[0112]步驟二:首次放電階段，包括:
[0113]8)以恒定電流LOI2(A)放電，直到電池電壓為10.5V;
[0114]9)以恒定電流0.5I2(A)放電，直到電池電壓為10.0V ；
[0115]步驟三:二次充電階段，包括:
[0116]10)以0.312(A)的恒流電充電時間為13h ；
[0117]11)靜置 2h;
[0118]12)以0.212(A)的恒流電充電時間為IOh ；
[0119]13)靜置 2h;
[0120]14)以16.0V的恒定電壓充電3h，且限流在0.312 (A)；
[0121]15)靜置 2h;
[0122]步驟四:二次放電階段，包括:
[0123]16)以恒定電流0.5IJA)放電，直到電池電壓為10.5V ；
[0124]17)以恒定電流0.5I2(A)放電，直到電池電壓為10.0V ；
[0125]步驟五:補充電階段，包括:
[0126]18)以0.512(A)的恒流電充電時間為7h ；
[0127]19)以0.212(A)的恒流電充電時間為3h ；
[0128]20)以15.0V的恒定電壓充電5h，且限流在0.312 (A)；
[0129]步驟六:配組放電階段，包括:
[0130]21)以恒定電流0.5IJA)放電，直到電池電壓為10.8V ；
[0131]步驟七:模擬車載充電器充電，包括:
[0132]22)以0.312 (A)的恒流電充電時間為7h ；
[0133]23)以0.212 (A)的恒流電充電時間為5h ；
[0134]24)以16.0V的恒定電壓充電2h，且限流在0.1I2(A)；
[0135]步驟八:抽酸階段，包括:
[0136]25)以恒定電壓15.0V且限流在0.212 (A)時，進行抽酸；
[0137]步驟九:檢查漏酸階段，包括:
[0138]26)以恒定電流0.3I2(A)充電30分鐘，檢查是否漏酸。
[0139]A指電流單位安培；h (hour)指時間單位小時；min (minute)指時間單位分鐘；s(second)指時間單位秒；12㈧指2小時率的額定電流值；2小時率指2小時充電或放電的額定電荷量；g/cm3為濃度單位表示克每立方厘米；°C為溫度單位攝氏度。
[0140]性能檢測:依據小型閥控密封式鉛酸蓄電池技術條件的國家標準GB/T19639.1-2005檢測數據如下表:
[0141]
【權利要求】
1.一種內化成鉛酸蓄電池的化成制式，其特征在于:在蓄電池中加入硫酸后靜置2小時，啟動充電，以下所述電流值均為2小時率的額定電流值，依次包括以下步驟: 步驟一:首次化成階段，包括: ，O以0.05I2(A)~0.1I2(A)內的恒定電流充電所對應時間在0.5h~3h ; ，2)以0.H2 (A)~0.512 (A)內的恒定電流充電所對應時間在12h~18h ； ，3)靜置Ih~3h; ，4)以0.212 (A)~0.4I2(A)內的恒定電流充電所對應時間在7h~13h ； ，5)靜置0.5h~3h ; ，6)以14.7V~15.5V內的恒定電壓，對應充電時間為3h~7h，且對應于所述的恒定電壓值，所述蓄電池電流限制在0.1IJA)~0.3I2(A)； ，7)靜置0.5h~3h ; 步驟二:首次放電階段，包括:，8)以0.5I2(A)~LOI2(A)內的恒定電流放電至電池電壓對應在10.5V~11.0V; ，9)以0.212 (A)~0.512 (A)內的恒定電流放電至電池電壓對應在10.0V~10.5V ； 步驟三:二次充電階段，包括: ，10)以0.312 (A)~0.51 2 (A)內的恒定電流充電所對應時間在7h~13h ； ， 11)靜置0.5~3h; ，12)以0.212 (A)~0.4I2(A)內的恒定電流充電所對應時間在4h~IOh ； ，13)靜置0.5~3h; ，14)以16.0V的恒定電壓充電3h~7h，且蓄電池電流限制在0.312 (A)； ，15)靜置0.5~3h; 步驟四:二次放電階段，包括:，16)以0.5Ι2(Α)~LOI2(A)內的恒定電流放電至電池電壓對應在10.5V~11.0V; ， 17)以0.212 (A)~0.512 (A)內的恒定電流放電至電池電壓對應在10.0V~10.5V ； 步驟五:補充電階段，包括: ，18)以0.312 (A)~0.512 (A)內的恒定電流充電所對應時間在4h~7h ; ，19)以0.212 (A)~0.4I2(A)內的恒定電流充電所對應時間在3h~5h ; ，20)以15.0V的恒定電壓充電2h~5h，且蓄電池電流限制在0.312 (A)； 步驟六:配組放電階段，包括: ， 21)以0.5Ι2(Α)~LOI2(A)內的恒定電流放電至電池電壓對應在10.5V~10.8V; 步驟七:模擬車載充電器充電，包括: ，22)以0.312 (A)~0.512 (A)內的恒定電流充電所對應時間在4h~7h ; ，23)以0.212 (A)~0.4I2(A)內的恒定電流充電所對應時間在2h~5h ; ，24)以15.0V~16.0V內的恒定電壓，對應充電時間為2h~5h，且對應于所述的恒定電壓值，所述蓄電池電流限制在0.1I2(A)~0.3I2(A)。
2.如權利要求1所述的一種內化成鉛酸蓄電池的化成制式，其特征在于:還包括步驟八:抽酸階段，包括:25)以14.7V~15.0V的恒定電壓進行抽酸，且蓄電池電流對應地限制在0.1I2(A)~0.212 (A)。
3.如權利要求2所述的一種內化成鉛酸蓄電池的化成制式，其特征在于:還包括步驟九:檢查漏酸階段，包括: 26)以0.1I2(A)~0.312 (A)的恒定電流檢查是否蓄電池漏酸，對應的充電時間為10分鐘~30分鐘。
【文檔編號】H01M10/44GK103633388SQ201310553284
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月8日 優先權日:2013年11月8日
【發明者】周明明, 張森 申請人:超威電源有限公司