專利名稱：一種大密鉛酸蓄電池脈沖內(nèi)化成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大密閥控式密封鉛酸蓄電池脈沖化成方法。
背景技術(shù)：
按一般標(biāo)準(zhǔn)，容量在65Ah以下的鉛酸蓄電池稱小密電池，容量在65Ah以上的鉛酸 蓄電池稱大密電池。由于內(nèi)化成與外化成相比，無酸霧逸出，更加環(huán)保，目前國(guó)內(nèi)有部分電 池廠家采用了電池內(nèi)化成工藝。在電動(dòng)自動(dòng)車、電動(dòng)摩托車用的小密電池廠，有些已采用正 負(fù)脈沖內(nèi)化成的化成方法。專利號(hào)為ZL 200510040649. 7的發(fā)明專利“一種縮短鉛酸蓄電池內(nèi)化成時(shí)間的 化成方法”，公開了一種“兩充一放”的脈沖內(nèi)化成方法，第一階段采用間歇式正脈沖化成， 脈沖頻率為25Hz，正脈沖的幅值為0. 5C 1. 0C，脈沖的時(shí)間為24ms,間歇時(shí)間為16ms ；第 二階段采用非對(duì)稱間歇式正負(fù)組合脈沖化成，脈沖頻率為25Hz，正脈沖的幅值為0. 5C 1. 0C，正脈沖的時(shí)間為24ms，負(fù)脈沖的幅值為0. 3C 0. 8C，負(fù)脈沖的時(shí)間為8ms，正、負(fù)脈沖 交替進(jìn)行，間歇的時(shí)間為4ms，共進(jìn)行22小時(shí)。但該專利的“兩充一放”的脈沖內(nèi)化成方法僅適應(yīng)于小密電池，尤其是電動(dòng)自行車 電池。而對(duì)于容量在65Ah以上大密電池來說，由于電池極板厚、極板質(zhì)量重、電池容量大， 采用以上方法，根本無法將電池的極板化熟，電池容量達(dá)不到，產(chǎn)品不合格。近十年以來，大密電池廠家一直在進(jìn)行脈沖化成方面的研究，不斷地實(shí)驗(yàn)各種脈 沖的頻率、幅值，調(diào)整化成的充放電制度，但效果都不理想，脈沖化成后，或極板中部發(fā)白， 或電池容量達(dá)不到，或循環(huán)壽命縮短，或電壓嚴(yán)重不平。采用普通的內(nèi)化成充電方法，存在化成時(shí)間長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低的缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響電池 產(chǎn)量。而化成充電是電池制造過程中時(shí)間最長(zhǎng)、占用廠房面積最大的工序。如何在保證質(zhì) 量的前提下，采用脈沖內(nèi)化成提高生產(chǎn)效率、降低成本，也一直是大密閥控式密封鉛蓄電池 生產(chǎn)廠家在努力解決的難題。到目前為止，還未見有關(guān)大密電池廠在生產(chǎn)上采用了脈沖化 成的內(nèi)化成方法的相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種縮短大密閥控式密封鉛酸蓄電池化成時(shí)間 的低頻率正脈沖內(nèi)化成方法，既能保證電池質(zhì)量，又能縮短化成充電時(shí)間，提高生產(chǎn)效率， 減少電池場(chǎng)地占用，降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明的低頻率正脈沖內(nèi)化成過程分為五個(gè)階段第一階段為內(nèi)化成引導(dǎo)階段，采用0. 05C 0. 15C恒流充電1 5h ；第二階段采用低頻率正脈沖化成，脈沖的頻率為0. 07 0. 12Hz，正脈沖的幅值為 0. 3C 0. 4C，脈沖的時(shí)間為6 8s，間歇時(shí)間為2 4s，共進(jìn)行26 28小時(shí)；第二階段結(jié) 束后，靜置0. 3 0. 6h，再以0. 25C 0. 35C放電0. 5h 1. 5h ；第三階段采用低頻率正脈沖化成，脈沖頻率為0. 07 0. 12Hz,正脈沖的幅值為0. 2C 0. 3C，正脈沖的時(shí)間為6 8s，間歇時(shí)間為2 4s，共進(jìn)行16 18小時(shí)；第三階段 結(jié)束后，靜置1. 5 2. 5h，再以0. 15 0. 25C放電9 12h ；第四階段采用低頻率正脈沖化成充電，脈沖頻率為0. 07 0. 12Hz，正脈沖的幅值 為0. 1C 0. 2C，正脈沖的時(shí)間為6 8s，間歇時(shí)間為2 4s，共進(jìn)行6 8小時(shí)；以上C代
表電池額定容量；第五階段為內(nèi)化成結(jié)束階段，采用2. 20 2. 30V恒壓浮充2 5h。本發(fā)明第二至第四階段中最優(yōu)選的脈沖頻率為1Hz。本發(fā)明由于第一階段采用小電流恒流充電，使電池極板逐步適應(yīng)化成充電，減少 大電流對(duì)極板的沖擊，為后一步的大電流脈沖化成作準(zhǔn)備，相當(dāng)于一個(gè)低頻率脈沖化的引 導(dǎo)、熱身過程。第二、第三、第四階段屬于主體化成階段，三個(gè)階段的正脈沖幅值和階段充電時(shí)間 逐步遞減，很好地適應(yīng)了大密鉛酸蓄電池充放電特性?；沙潆娺^程中，電池在接受一個(gè) 6 8s的正脈沖后，有2 4s的間歇時(shí)間，使電解液有充足的時(shí)間擴(kuò)散到極板內(nèi)部，減小了 電解液的濃差極化，同時(shí)有充分的時(shí)間將反應(yīng)熱散出，避免了電池充電過程中的發(fā)熱累積， 提高了充電效率。在化成充電一個(gè)階段完成后，采用集中靜止放電，有利于電解液充分?jǐn)U 散，減小極化電阻，為下一個(gè)階段充電做好準(zhǔn)備，更加有利電解液充分滲透至極板內(nèi)部，使 電池的均勻性、一致性更好。第五階段采用2. 20 2. 30V恒壓浮充2 5h，可以減小電池之間的電壓差，使電 池的電壓更加均衡，電池更加一致。對(duì)于大型閥控式密封鉛酸蓄電池來說，電池極板較厚、電解液處于貧液狀態(tài)，充電 過程中極板孔隙間產(chǎn)生的硫酸不易擴(kuò)散，如果采用較高的脈沖頻率，由于間歇時(shí)間短，使極 板孔隙間的硫酸密度快速累加，體現(xiàn)在外特性上就是電壓升高速度加快，且長(zhǎng)時(shí)間滯留在 高壓區(qū)，造成電能更多的用于電解水和發(fā)熱，降低了充電效率，同時(shí)過量硫酸的聚集，降低 了電化學(xué)反應(yīng)速度，會(huì)導(dǎo)致電化學(xué)極化加劇。采用低頻率正脈沖化成方式，其幅值電壓雖然 會(huì)更高，但由于有較為充裕的停充時(shí)間，可以使極板孔隙間的硫酸充分?jǐn)U散，離子非線性濃 差擴(kuò)散達(dá)到穩(wěn)態(tài)，消除了歐姆極化和電化學(xué)極化，同時(shí)也有充分的時(shí)間散熱，避免了電池化 成充電過程中的發(fā)熱累積，使化成效率得以提高。本發(fā)明之所以未采用負(fù)脈沖，是因?yàn)榈皖l率正脈沖的間歇時(shí)間足夠消除電池的極 化效應(yīng)，而且采用負(fù)脈沖放電的電能不能反饋回電網(wǎng)，造成電能消耗大，成本高，同時(shí)能產(chǎn) 生正負(fù)脈沖的充電設(shè)備價(jià)格貴，生產(chǎn)投資大，性價(jià)比低。經(jīng)實(shí)驗(yàn)對(duì)比，采用低頻率正脈沖化 成方法比正負(fù)脈沖的化成方法，能用更少的電能、化成時(shí)間生產(chǎn)出質(zhì)量合格的電池。本發(fā)明的方法是申請(qǐng)人自2005年開始探索大容量鉛酸蓄電池的脈沖充電工藝， 并經(jīng)過上千次實(shí)驗(yàn)，不斷調(diào)整充電的方式、頻率、幅值、步驟，自行研制脈沖充電機(jī)，投入了 大量的人力、物力，實(shí)驗(yàn)表明充電頻率大高、采用正負(fù)脈沖，將導(dǎo)致電池極板中間部位發(fā) 白，化成不透，電池充電容量嚴(yán)重不足；充電幅值太低、采用負(fù)脈沖，將導(dǎo)致化成充電時(shí)間太 長(zhǎng)，不利于節(jié)約成本；電池不經(jīng)過引導(dǎo)階段直接充電，將縮短電池的循環(huán)壽命；電池不采用 最后的2. 25V恒壓浮充，將導(dǎo)致電池與電池之間電壓差過大，不均勻。正是通過申請(qǐng)人的不 斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，才最終摸索得出本發(fā)明的工藝方法。本發(fā)明與普通內(nèi)化成方法相比，低頻 率正脈沖內(nèi)化成方法可以縮短時(shí)間約60個(gè)小時(shí)，即2. 5天，可以大幅縮短電池的生產(chǎn)周期，
4提高生產(chǎn)速度，減少場(chǎng)地占用，節(jié)約生產(chǎn)成本。


圖1為NM450Ah電池第一階段化成恒流充電圖；圖2為NM450Ah電池第二階段低頻率脈沖化成電流波形圖；圖3為NM450Ah電池第三階段低頻率脈沖化成電流波形圖；圖4為NM450Ah電池第四階段低頻率脈沖化成電流波形圖；圖5為NM450Ah電池第五階段恒壓浮充圖。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例旨在說明本發(fā)明而不是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步限定。實(shí)施例1 下面以電力機(jī)車鐵路電池常用的NM450電池為例，進(jìn)一步說明本發(fā)明的 低頻率正脈沖化成充電方法具體實(shí)施方式
。將96只用生極板裝配好的NM450電池放在水槽中，灌入1. 23g/cm3的硫酸，單格 灌酸量為7500ml，灌酸2h后接通電源開始化成。脈沖內(nèi)化成分五個(gè)階段進(jìn)行第一階段為內(nèi)化成引導(dǎo)階段，采用0. 1C恒流充電3h。第二階段為低頻率正脈沖化成，脈沖頻率為0. 1Hz,正脈沖的幅值為0. 4C，脈沖的 時(shí)間為7s，間歇時(shí)間為3s，共進(jìn)行26h。靜置20 30min，再以0. 3C放電lh。第三階段低頻率正脈沖化成，脈沖頻率為0. 1Hz，正脈沖的幅值為0. 3C，正脈沖的 時(shí)間為8s，間歇時(shí)間為2s，共進(jìn)行18小時(shí)；靜置2h，再以0. 1C放電10h。第四階段采用低頻率正脈沖化成充電，脈沖頻率為0. 1Hz，正脈沖的幅值為0. 2C， 正脈沖的時(shí)間為7s，間歇時(shí)間為3s，共進(jìn)行6小時(shí)。第五階段為內(nèi)化成結(jié)束階段，采用2. 25V恒壓浮充3h。
化成時(shí)的具體參數(shù)如附圖所示，化成所用的儀器為300V200A的大功率脈沖充放電機(jī)。化成結(jié)束后，任意抽取其中8只電池放在25 °C的環(huán)境中，以90A放電至電池的終止 電壓1. 8V，放電時(shí)間均在5. 5h以上，且容量一致性較好。表1電池的5h率放電容量 任意抽取8只化成后的電池放在25°C的環(huán)境中，以2100A放電80s，接著用恒壓 2. 4V限流80A充電lh，這樣構(gòu)成一次循環(huán)，每100次循環(huán)為一個(gè)單元，每個(gè)單元結(jié)束后進(jìn)行 一次容量測(cè)試，當(dāng)電池容量達(dá)到0. 85C5結(jié)束實(shí)驗(yàn)。循環(huán)壽命測(cè)試表明，三只電池的循環(huán)次 數(shù)分別達(dá)到10個(gè)單元以上，符合鐵路電池標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)比例1普通內(nèi)化成工藝如下 將NM450電池的低頻率正脈沖內(nèi)化成工藝與普通內(nèi)化成工藝對(duì)比，可以看出，在 保證電池質(zhì)量的前提下，可以節(jié)約內(nèi)化成時(shí)間62. 5h，約2. 6天。也就是說，可以將整個(gè)電池 的生產(chǎn)周期縮短2. 5天，生產(chǎn)效率大幅提高，生產(chǎn)成本明顯下降，而且解決了電池內(nèi)化成場(chǎng) 地占用面積大的問題。實(shí)施例2 為進(jìn)一步說明本發(fā)明工藝，下面結(jié)合2V170Ah進(jìn)行舉例說明
經(jīng)檢測(cè)，電池性能均達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，比普通內(nèi)化成工藝縮短了 64. 5h.實(shí)施例3 為進(jìn)一步說明本發(fā)明工藝，下面結(jié)合2V800Ah進(jìn)行舉例說明 經(jīng)檢測(cè)，電池性能均達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，比普通內(nèi)化成工藝縮短了 57. 5h.
權(quán)利要求
一種大密鉛酸蓄電池脈沖內(nèi)化成方法，其特征在于，低頻率正脈沖內(nèi)化成過程分為五個(gè)階段第一階段為內(nèi)化成引導(dǎo)階段，采用0.05C～0.15C恒流充電1～5h；第二階段采用低頻率正脈沖化成，脈沖的頻率為0.07～0.12Hz，正脈沖的幅值為0.3C～0.4C，脈沖的時(shí)間為6～8s，間歇時(shí)間為2～4s，共進(jìn)行26～28小時(shí)；第二階段結(jié)束后，靜置0.3～0.6h，再以0.25C～0.35C放電0.5h～1.5h；第三階段采用低頻率正脈沖化成，脈沖頻率為0.07～0.12Hz，正脈沖的幅值為0.2C～0.3C，正脈沖的時(shí)間為6～8s，間歇時(shí)間為2～4s，共進(jìn)行16～18小時(shí)；第三階段結(jié)束后，靜置1.5～2.5h，再以0.15～0.25C放電9～12h；第四階段采用低頻率正脈沖化成充電，脈沖頻率為0.07～0.12Hz，正脈沖的幅值為0.1C～0.2C，正脈沖的時(shí)間為6～8s，間歇時(shí)間為2～4s，共進(jìn)行6～8小時(shí)；以上C代表電池額定容量；第五階段為內(nèi)化成結(jié)束階段，采用2.20～2.30V恒壓浮充2～5h。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大密鉛酸蓄電池脈沖內(nèi)化成方法，其特征在于，第二至 第四階段中的脈沖頻率為1Hz。
全文摘要
一種大密鉛酸蓄電池脈沖內(nèi)化成方法，低頻率正脈沖內(nèi)化成過程分為五個(gè)階段內(nèi)化成引導(dǎo)階段、低頻率正脈沖化成、低頻率正脈沖化成、低頻率正脈沖化成充電、內(nèi)化成結(jié)束階段。本發(fā)明的方法是一種縮短大密閥控式密封鉛酸蓄電池化成時(shí)間的低頻率正脈沖內(nèi)化成方法，既能保證電池質(zhì)量，又能縮短化成充電時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，減少電池場(chǎng)地占用，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)H01M10/44GK101877425SQ20101020929
公開日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者彭建輝, 楊水根, 黎福根, 黎輝文 申請(qǐng)人:湖南豐日電源電氣股份有限公司