一种低温电池化成工艺

文档序号:1600659 发布日期:2020-01-07 浏览:30次 >En<

阅读说明:本技术 一种低温电池化成工艺 (Low-temperature battery formation process ) 是由 欧阳万忠 王强民 庞明朵 赵兴强 于 2019-09-25 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种低温电池化成工艺,本发明的电池化成工艺是通过调整化成工艺过程和材料配制工艺来达到即节约成本,又能降低电池重量,且提高电池低温性能的目的,所用充电工艺具有依据所需要化成的产品面积定电流,依活性物质量定充、放电量,始终依析氢电压作为控制重点,更大限度的保证电池负极的多孔性,比其他按照充电时间定出来的充电工艺更加科学合理,因此本申请技术方案所生产的产品具有高稳定性、高一致性特点,主要体现在产品寿命、比能量等关键指标上。本发明采用化成阶段主要采用恒温效果,电池温度始终控制在20至45℃之间,此温度状态下,充电电流利用率最高,不会对极板中材料造成氧化,进而生产的电池低温容量高、寿命长的特点。(The invention discloses a low-temperature battery formation process, which achieves the purposes of saving cost, reducing battery weight and improving the low-temperature performance of a battery by adjusting a formation process and a material preparation process. The invention adopts the constant temperature effect in the formation stage, the battery temperature is always controlled between 20 ℃ and 45 ℃, the charging current utilization rate is highest in the temperature state, the material in the electrode plate can not be oxidized, and the produced battery has the characteristics of high low-temperature capacity and long service life.)

一种低温电池化成工艺

技术领域

本发明属于铅酸蓄电池生产技术领域,具体涉及一种低温电池化成工艺。

背景技术

铅酸蓄电池作为安全系数最高的二次电池,在我们的日常生活上已经随处可见,而此款产品历经150多年还经久不衰的原因一是此款产品选料可以循环使用,从而价格更为低廉。由于铅酸蓄电池电解液体系关系,当环境温度高则电池性能优异体现在放电时间长,充电时间短,反之放电时间短,充入的电量降低,因充入量降低则放电量更低。也就是说在低温环境下,铅酸蓄电池若低温容量达不到国标要求时,电池则进入一个恶性循环状态。因此电池低温容量是衡量电池性能的重要指标。我国北方市场的产品进入冬季后退货量是夏季的1.5倍,有些大企业甚至达到2倍以上,整体退货率达到20%。

各生产企业和高校一直在努力对材料进行攻克和研究,希望通过对材料性质的优化来提升铅酸蓄电池的低温容量,这几年也有较大的进展,如改性石墨、改性气象二氧化硅、改性木素和负极材料碾磨工艺的引进等等。负极材料的改进,虽然提升了低温性能,但随之而来成本增加了很多。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本低,且能提升铅酸蓄电池低温容量的电池化成工艺。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

一种低温电池化成工艺,包括以下步骤:

步骤一:对电池进行初步充电,充电电流1m2/2A-1m2/6A,充入正极板活性物质电化当量0.3%-3%;

步骤二:充电电流1m2/5A-1m2/14A,充入正极板活性物质电化当量的40%-60%;

步骤三:静置30分钟;

步骤四:充电电流1m2/5A-1m2/14A,充入正极板活性物质电化当量的8%-12%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤五:放电电流1m2/20.6A-1m2/25A,放出正极板活性物质电化当量的3%-8%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤六:充电电流1m2/4A-1m2/14A,充入正极板活性物质电化当量的3%-8%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤七:放电电流1m2/15A-1m2/25A,放出正极板活性物质电化当量的4%-9%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤八:充电电流1m2/4A-1m2/14A,充入正极板活性物质电化当量的4%-9%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤九:放电电流1m2/15A-1m2/25A,放出正极板活性物质电化当量的5%-9%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十:充电电流1m2/4A-1m2/14A,充入正极板活性物质电化当量的5%-9%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十一;放电电流1m2/15A-1m2/25A,放出正极板活性物质电化当量的6%-11%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十二:充电电流1m2/8A-1m2/11A,充入正极板活性物质电化当量的5.8%-9%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十三:充电电流1m2/5A-1m2/11A,充入正极板活性物质电化当量的20%-52%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十四:充电电流1m2/4A-1m2/11A,充入正极板活性物质电化当量的30%-70%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十五:充电电流1m2/3A-1m2/11A,充入正极板活性物质电化当量的30%-55%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十六:放电电流1m2/15A-1m2/25A,放出正极板活性物质电化当量的15%-35%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十七:放电电流1m2/15A-1m2/25A,放出正极板活性物质电化当量的3%-9%,实时自动测量电池电压,每10秒记录一次测量值;

步骤十八:充电电流1m2/7A-1m2/16A,充入正极板活性物质电化当量的10%-25%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十九:充电电流1m2/5A-1m2/11A,充入正极板活性物质电化当量的30%-55%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤二十:充电电流1m2/3A-1m2/10A,充入正极板活性物质电化当量的20%-70%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤二十一:充电电流1m2/2A-1m2/10A,充入正极板活性物质电化当量的15%-35%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤二十二:充电电流1m2/0.2A-1m2/1.5A,充入正极板活性物质电化当量的1%-6%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值。

优选的,一种低温电池化成工艺,包括以下步骤:

步骤一:对电池进行初步充电,充电电流1m2/4.1A,充入正极板活性物质电化当量的1.3%;

步骤二:充电电流1m2/8.24A,充入正极板活性物质电化当量的52%;

步骤三:静置30分钟;

步骤四:充电电流1m2/8.24A,充入正极板活性物质电化当量的11.6%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤五:放电电流1m2/20.6A,放出正极板活性物质电化当量的5.1%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤六:充电电流1m2/8.24A,充入正极板活性物质电化当量的5.4%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤七:放电电流1m2/20.6A,放出正极板活性物质电化当量的6.3%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤八:充电电流1m2/8.24A,充入正极板活性物质电化当量的6.4%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤九:放电电流1m2/20.6A,放出正极板活性物质电化当量的7.5%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十:充电电流1m2/8.24A,充入正极板活性物质电化当量的7.6%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十一;放电电流1m2/20.6A,放出正极板活性物质电化当量的8.7%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十二:充电电流1m2/11A,充入正极板活性物质电化当量的5.8%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十三:充电电流1m2/7.99,充入正极板活性物质电化当量的42.2%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十四:充电电流1m2/6.9A,充入正极板活性物质电化当量的58.3%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十五:充电电流1m2/5.8A,充入正极板活性物质电化当量的44.5%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十六:放电电流1m2/20.6A,放出正极板活性物质电化当量的25%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十七:放电电流1m2/20.6A,放出正极板活性物质电化当量的5.6%,实时自动测量电池电压,每10秒记录一次测量值;

步骤十八:充电电流1m2/11A,充入正极板活性物质电化当量的17.5%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十九:充电电流1m2/7.9A,充入正极板活性物质电化当量的42.3%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤二十:充电电流1m2/6.9A,充入正极板活性物质电化当量的58.3%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤二十一:充电电流1m2/5.8A,充入正极板活性物质电化当量的24.5%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤二十二:充电电流1m2/0.62A,充入正极板活性物质电化当量的2.6%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值。

进一步的,在步骤一前还包括步骤:配置母胶;

原料:选择气相法生产的工业级二氧化硅粉末,其平均粒径0.1~0.2μm,二氧化硅含量99.5%-99.99%以上,在105℃干燥2h后,密度50g/L,为疏水性状态;

配制设备:转速为4000至5000r/min可调,容积800kg;

配置方法:在设备内加入600kg去离子水,设备转速为4000r/min,用真空输送装置加入离子水重量比15%的气象二氧化硅,转速提升至4800r/min,高速剪切20至30分钟,调节冷却水至胶体温度为20至35℃。加入去离子水重量比0.0016%的氢氧化钠,再加入去离子水重量比0.001%的聚天冬酸氨钠盐,搅拌3至5分钟。

进一步的,在步骤一前还包括步骤:稀硫酸配置;

原料:分析纯级H2SO4

配置方法:按照36%:64%的酸水质量比,将原料分析纯级H2SO4缓慢加入水中,使其温度控制在25℃±5℃内,调整稀硫酸密度达到1.265g/cm3,加入总质量0.8%的无水硫酸钠,搅拌20分钟,稀硫酸配置完成。

进一步的,在步骤一前还包括步骤:电解液配置;

把配置好的稀硫酸和配置好的母胶按质量比100:3.5加入搅拌罐内混合30分钟得到电解液;然后冷却,冷却温度:若使用温度室温≤15℃,则电解液冷却至10℃±1℃,若室温≥16℃,则电解液冷却至1℃±1℃;冷却后的电解液备用。

进一步的,在步骤一前还包括步骤:将上述配置好的电解液按照1Ah/3.66g/cm3浓酸量标准与产品额定容量之积,在80秒内加入到半成品电池中,然后放入恒温10℃冷却水中,水位低于电池上盖1厘米,在水内放置时间至少25分钟。

进一步的,电池化成过程中需要循环水,循环水的温度在20℃~45℃之间;步骤十六时,停止循环水;运行至步骤二十二时,放掉化成设备中的循环水。

本发明的有益效果是:本发明的电池化成工艺是通过调整化成工艺过程和材料配制工艺来达到即节约成本,又能降低电池重量,且提高电池低温性能的目的;本发明所用充电工艺具有依据所需要化成的产品面积定电流,依活性物质量定充、放电量,始终依析氢电压作为控制重点,更大限度的保证电池负极的多孔性,比其他按照充电时间定出来的充电工艺更加科学合理,因此本申请技术方案所生产的产品具有高稳定性、高一致性特点,主要体现在产品寿命、比能量等关键指标上。另外本发明采用气象二氧化硅,经过高速分切使其更加均匀,其平均粒径0.1μm-0.2μm,固不能融入极板表面微孔中,从而不会对极板表面积造成影响,因此本申请具有低温放电容量高特点;本发明的电解液加热后,其中的硫酸和氧化铅混合,转化成硫酸铅,为放热反应,放热温度上升达到80摄氏度,在高温下极板中的碳材料发生氧化和变质。本发明采用低温加入电解液,加入后又放在冷却水中静止,其时间超过发热时间,因此对极板中的碳材料影响最小,最大程度上保证了极板材料的完整性,所以本申请具有低温容量高的特点,又因材料的寿命得以延长,所以本申请的技术方案对产品寿命有提升效果;本发明采用化成阶段主要采用恒温效果,电池温度始终控制在20至45℃之间,此温度状态下,充电电流利用率最高,不会对极板中材料造成氧化,因此本申请技术方案生产的电池低温容量高、寿命长的特点。

具体实施方式

实施例1

在电池化成前,需要制作电池半成品备用:经过铅粉球磨、板栅浇铸、铅粉合膏、铅粉涂板、极板固化制作出来的正、负极板,用AGM玻璃纤维棉隔开,按照容量组装成单个铅酸蓄电池组,正极、负极分别并联,此单格电压标称2V,根据需要串联单个数量得到高电压的电池级群组,再装入用ABS制作的电池外壳后再把各单格串联起来,再经中盖密封得到半成品电池备用。

配置母胶备用:

原料:选择气相法生产的工业级二氧化硅粉末,其平均粒径0.17μm,二氧化硅含量99.89%以上,在105℃干燥2h后,密度50g/L,为疏水性状态;

配制设备:转速为4000至5000r/min可调,容积800kg;

配置方法:在设备内加入600kg去离子水,设备转速为4000r/min,用真空输送装置加入离子水重量比15%的气象二氧化硅(即90kg的气象二氧化硅),转速提升至4800r/min,高速剪切20至30分钟,调节冷却水至胶体温度为20至35℃。加入去离子水重量比0.0016%的氢氧化钠(即10g氢氧化钠),再加入去离子水重量比0.001%的聚天冬酸氨钠盐(既6g聚天冬酸氨钠盐),搅拌3至5分钟。

配置稀硫酸备用:

原料:分析纯级H2SO4

配置方法:按照36%:64%的酸水质量比,将原料分析纯级H2SO4缓慢加入水中,使其温度控制在25℃±5℃内,调整稀硫酸密度达到1.265g/cm3,加入总质量0.8%的无水硫酸钠,搅拌20分钟,稀硫酸配置完成。

配置电解液备用:

把配置好的稀硫酸和配置好的母胶按质量比100:3.5加入搅拌罐内混合30分钟得到电解液;然后冷却,冷却温度:若使用温度室温≤15℃,则电解液冷却至10℃±1℃,若室温≥16℃,则电解液冷却至1℃±1℃;冷却后的电解液备用,室内温度不同,电解液的问题也需要相应做调整,因为如果室内温度高,电解液的温度也高的话,此时电解液加入电池后会产生大量的放热反应,会损坏极板结构,造成电池低温容量降低。

进一步的,在步骤一前还包括步骤:将上述配置好的电解液按照1Ah/3.66g/cm3浓酸量标准与产品额定容量之积,在80秒内加入到半成品电池中,然后放入恒温10℃冷却水中,水位低于电池上盖1厘米,在水内放置时间至少25分钟。

电池化成工艺步骤:

步骤一:对电池进行初步充电,充电电流1m2/4.1A,充入正极板活性物质电化当量的1.3%;这个步骤的目的是降低极化电压,以防止大电流充电时电压上升太快造成析气;

步骤二:充电电流1m2/8.24A,充入正极板活性物质电化当量的52%;

步骤三:静置30分钟,用以平衡铅酸蓄电池内部电解液浓度,起到再水化目的,给二次化成提供足够量的硫酸离子;

步骤四:充电电流1m2/8.24A,充入正极板活性物质电化当量的11.6%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤五:放电电流1m2/20.6A,放出正极板活性物质电化当量的5.1%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤六:充电电流1m2/8.24A,充入正极板活性物质电化当量的5.4%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤七:放电电流1m2/20.6A,放出正极板活性物质电化当量的6.3%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤八:充电电流1m2/8.24A,充入正极板活性物质电化当量的6.4%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤九:放电电流1m2/20.6A,放出正极板活性物质电化当量的7.5%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十:充电电流1m2/8.24A,充入正极板活性物质电化当量的7.6%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十一;放电电流1m2/20.6A,放出正极板活性物质电化当量的8.7%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十二:充电电流1m2/11A,充入正极板活性物质电化当量的5.8%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十三:充电电流1m2/7.9A,充入正极板活性物质电化当量的42.2%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十四:充电电流1m2/6.9A,充入正极板活性物质电化当量的58.3%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十五:充电电流1m2/5.8A,充入正极板活性物质电化当量的44.5%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十六:放电电流1m2/20.6A,放出正极板活性物质电化当量的25%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十七:放电电流1m2/20.6A,放出正极板活性物质电化当量的5.6%,实时自动测量电池电压,每10秒记录一次测量值;

步骤十八:充电电流1m2/11A,充入正极板活性物质电化当量的17.5%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十九:充电电流1m2/7.9A,充入正极板活性物质电化当量的42.3%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤二十:充电电流1m2/6.9A,充入正极板活性物质电化当量的58.3%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤二十一:充电电流1m2/5.8A,充入正极板活性物质电化当量的24.5%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤二十二:充电电流1m2/0.62A,充入正极板活性物质电化当量的2.6%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值。

进一步的,电池化成过程中需要循环水,循环水的温度在20℃~45℃之间;步骤十六时,停止循环水;运行至步骤二十二时,放掉化成设备中的循环水。

进一步的,本发明化成工艺使用的化成设备的电流精度±0.03%A,电压精度±0.02%V,单回路总电压310V、充电额定电流15A、放电额定电流20A;化成槽与所需要化成数量电池总体积比为3:1。

进一步的,参照步骤十七记录的电压数据,选取平均电压在10.3V/只时记录,按照放电时间误差20秒内、放电电压误差0.15v以内的要求,划分出不同的档位,并命名为1、2、3……10档。另外按照分选出的各档电池,静止24h后测量开路电压,根据开路电压误差≤0.02V的单只电池划分为同组电池。

实施例2

在电池化成前,需要制作电池半成品备用:经过铅粉球磨、板栅浇铸、铅粉合膏、铅粉涂板、极板固化制作出来的正、负极板,用AGM玻璃纤维棉隔开,按照容量组装成单个铅酸蓄电池组,正极、负极分别并联,此单格电压标称2V,根据需要串联单个数量得到高电压的电池级群组,再装入用ABS制作的电池外壳后再把各单格串联起来,再经中盖密封得到半成品电池备用。

配置母胶备用;

原料:选择气相法生产的工业级二氧化硅粉末,其平均粒径0.13μm,二氧化硅含量99.5%以上,在105℃干燥2h后,密度50g/L,为疏水性状态;

配制设备:转速为4000至5000r/min可调,容积800kg;

配置方法:在设备内加入600kg去离子水,设备转速为4000r/min,用真空输送装置加入离子水重量比10%的气象二氧化硅(即60kg的气象二氧化硅),转速提升至4800r/min,高速剪切20至30分钟,调节冷却水至胶体温度为20至35℃。加入去离子水重量比0.0016%的氢氧化钠(即10g氢氧化钠),再加入去离子水重量比0.001%的聚天冬酸氨钠盐(既6g聚天冬酸氨钠盐),搅拌3至5分钟。

配置稀硫酸备用:

原料:分析纯级H2SO4

配置方法:按照36%:64%的酸水质量比,将原料分析纯级H2SO4缓慢加入水中,使其温度控制在25℃±5℃内,调整稀硫酸密度达到1.265g/cm3,加入总质量0.8%的无水硫酸钠,搅拌20分钟,稀硫酸配置完成。

配置电解液备用;

把配置好的稀硫酸和配置好的母胶按质量比100:3.5加入搅拌罐内混合30分钟得到电解液;然后冷却,冷却温度:若使用温度室温≤15℃,则电解液冷却至10℃±1℃,若室温≥16℃,则电解液冷却至1℃±1℃;冷却后的电解液备用,室内温度不同,电解液的问题也需要相应做调整,因为如果室内温度高,电解液的温度也高的话,此时电解液加入电池后会产生大量的放热反应,会损坏极板结构,造成电池低温容量降低。

进一步的,在步骤一前还包括步骤:将上述配置好的电解液按照1Ah/3.66g/cm3浓酸量标准与产品额定容量之积,在80秒内加入到半成品电池中,然后放入恒温5℃冷却水中,水位低于电池上盖1厘米,在水内放置时间至少25分钟。

需要说明的是,出水域后的电池再30分钟内开始化成充电,期间完成充电夹子连接、充电架上满冷却水、处理表面多余的电解液。

电池化成步骤:

步骤一:对电池进行初步充电,充电电流1m2/2A,充入正极板活性物质电化当量的0.3%;这个步骤的目的是降低极化电压,以防止大电流充电时电压上升太快造成析气;

步骤二:充电电流1m2/5A,充入正极板活性物质电化当量的40%;

步骤三:静置30分钟,用以平衡铅酸蓄电池内部电解液浓度,起到再水化目的,给二次化成提供足够量的硫酸离子;

步骤四:充电电流1m2/5A,充入正极板活性物质电化当量的10%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤五:放电电流1m2/25A,放出正极板活性物质电化当量的4%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤六:充电电流1m2/4A,充入正极板活性物质电化当量的3%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤七:放电电流1m2/15A,放出正极板活性物质电化当量的4%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤八:充电电流1m2/4A,充入正极板活性物质电化当量的4%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤九:放电电流1m2/15A,放出正极板活性物质电化当量的5%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十:充电电流1m2/4A,充入正极板活性物质电化当量的5%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十一;放电电流1m2/15A,放出正极板活性物质电化当量的6%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十二:充电电流1m2/8A,充入正极板活性物质电化当量的4%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十三:充电电流1m2/5A,充入正极板活性物质电化当量的20%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十四:充电电流1m2/4A,充入正极板活性物质电化当量的30%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十五:充电电流1m2/3A,充入正极板活性物质电化当量的30%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十六:放电电流1m2/15A,放出正极板活性物质电化当量的15%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十七:放电电流1m2/15A,放出正极板活性物质电化当量的3%,实时自动测量电池电压,每10秒记录一次测量值;

步骤十八:充电电流1m2/7A,充入正极板活性物质电化当量的10%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十九:充电电流1m2/5A,充入正极板活性物质电化当量的30%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤二十:充电电流1m2/3A,充入正极板活性物质电化当量的20%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤二十一:充电电流1m2/2A,充入正极板活性物质电化当量的15%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤二十二:充电电流1m2/0.2A,充入正极板活性物质电化当量的1%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值。

进一步的,电池化成过程中需要循环水,循环水的温度在25℃~45℃之间;步骤十六时,停止循环水;运行至步骤二十二时,放掉化成设备中的循环水。

进一步的,本发明化成工艺使用的化成设备的电流精度±0.03%A,电压精度±0.02%V,单回路总电压310V、充电额定电流15A、放电额定电流20A;化成槽与所需要化成数量电池总体积比为3:1。

进一步的,参照步骤十七记录的电压数据,选取平均电压在10.3V/只时记录,按照放电时间误差20秒内、放电电压误差0.15v以内的要求,划分出不同的档位,并命名为1、2、3……10档。另外按照分选出的各档电池,静止24h后测量开路电压,根据开路电压误差≤0.02V的单只电池划分为同组电池。

实施例3

在电池化成前,需要制作电池半成品备用:经过铅粉球磨、板栅浇铸、铅粉合膏、铅粉涂板、极板固化制作出来的正、负极板,用AGM玻璃纤维棉隔开,按照容量组装成单个铅酸蓄电池组,正极、负极分别并联,此单格电压标称2V,根据需要串联单个数量得到高电压的电池级群组,再装入用ABS制作的电池外壳后再把各单格串联起来,再经中盖密封得到半成品电池备用。

配置母胶备用;

原料:选择气相法生产的工业级二氧化硅粉末,其平均粒径0.2μm,二氧化硅含量99.99%以上,在105℃干燥2h后,密度50g/L,为疏水性状态;

配制设备:转速为4000至5000r/min可调,容积800kg;

配置方法:在设备内加入600kg去离子水,设备转速为4000r/min,用真空输送装置加入离子水重量比10%的气象二氧化硅(即60kg的气象二氧化硅),转速提升至4800r/min,高速剪切20至30分钟,调节冷却水至胶体温度为20至35℃。加入去离子水重量比0.0016%的氢氧化钠(即10g氢氧化钠),再加入去离子水重量比0.001%的聚天冬酸氨钠盐(既6g聚天冬酸氨钠盐),搅拌3至5分钟。

配置稀硫酸备用:

原料:分析纯级H2SO4

配置方法:按照36%:64%的酸水质量比,将原料分析纯级H2SO4缓慢加入水中,使其温度控制在25℃±5℃内,调整稀硫酸密度达到1.265g/cm3,加入总质量0.8%的无水硫酸钠,搅拌20分钟,稀硫酸配置完成。

配置电解液备用;

把配置好的稀硫酸和配置好的母胶按质量比100:3.5加入搅拌罐内混合30分钟得到电解液;然后冷却,冷却温度:若使用温度室温≤15℃,则电解液冷却至10℃±1℃,若室温≥16℃,则电解液冷却至1℃±1℃;冷却后的电解液备用,室内温度不同,电解液的问题也需要相应做调整,因为如果室内温度高,电解液的温度也高的话,此时电解液加入电池后会产生大量的放热反应,会损坏极板结构,造成电池低温容量降低。

进一步的,在步骤一前还包括步骤:将上述配置好的电解液按照1Ah/3.66g/cm3浓酸量标准与产品额定容量之积,在80秒内加入到半成品电池中,然后放入恒温5℃冷却水中,水位低于电池上盖1厘米,在水内放置时间至少25分钟。

需要说明的是,出水域后的电池再30分钟内开始化成充电,期间完成充电夹子连接、充电架上满冷却水、处理表面多余的电解液。

电池化成步骤:

步骤一:对电池进行初步充电,充电电流1m2/6A,充入正极板活性物质电化当量的3%;这个步骤的目的是降低极化电压,以防止大电流充电时电压上升太快造成析气;

步骤二:充电电流1m2/14A,充入正极板活性物质电化当量的60%;

步骤三:静置30分钟,用以平衡铅酸蓄电池内部电解液浓度,起到再水化目的,给二次化成提供足够量的硫酸离子;

步骤四:充电电流1m2/14A,充入正极板活性物质电化当量的16%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤五:放电电流1m2/25A,放出正极板活性物质电化当量的8%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤六:充电电流1m2/14A,充入正极板活性物质电化当量的8%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤七:放电电流1m2/25A,放出正极板活性物质电化当量的9%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤八:充电电流1m2/14A,充入正极板活性物质电化当量的9%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤九:放电电流1m2/25A,放出正极板活性物质电化当量的9%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十:充电电流1m2/14A,充入正极板活性物质电化当量的9%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十一;放电电流1m2/25A,放出正极板活性物质电化当量的11%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十二:充电电流1m2/15A,充入正极板活性物质电化当量的9%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十三:充电电流1m2/11A,充入正极板活性物质电化当量的52%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十四:充电电流1m2/11A,充入正极板活性物质电化当量的70%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十五:充电电流1m2/11A,充入正极板活性物质电化当量的55%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十六:放电电流1m2/25A,放出正极板活性物质电化当量的35%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十七:放电电流1m2/25A,放出正极板活性物质电化当量的9%,实时自动测量电池电压,每10秒记录一次测量值;

步骤十八:充电电流1m2/16A,充入正极板活性物质电化当量的25%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤十九:充电电流1m2/11A,充入正极板活性物质电化当量的55%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤二十:充电电流1m2/11A,充入正极板活性物质电化当量的70%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤二十一:充电电流1m2/10A,充入正极板活性物质电化当量的35%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值;

步骤二十二:充电电流1m2/1.5A,充入正极板活性物质电化当量的6%,实时自动测量电池电压,每10分钟记录一次测量值。

进一步的,电池化成过程中需要循环水,循环水的温度在25℃~45℃之间;步骤十六时,停止循环水;运行至步骤二十二时,放掉化成设备中的循环水。

进一步的,本发明化成工艺使用的化成设备的电流精度±0.03%A,电压精度±0.02%V,单回路总电压310V、充电额定电流15A、放电额定电流20A;化成槽与所需要化成数量电池总体积比为3:1。

进一步的,参照步骤十七记录的电压数据,选取平均电压在10.3V/只时记录,按照放电时间误差20秒内、放电电压误差0.15v以内的要求,划分出不同的档位,并命名为1、2、3……10档。另外按照分选出的各档电池,静止24h后测量开路电压,根据开路电压误差≤0.02V的单只电池划分为同组电池。

现有技术工艺:

在电池化成前,需要制作电池半成品备用:经过铅粉球磨、板栅浇铸、铅粉合膏、铅粉涂板、极板固化制作出来的正、负极板,用AGM玻璃纤维棉隔开,按照容量组装成单个铅酸蓄电池组,正极、负极分别并联,此单格电压标称2V,根据需要串联单个数量得到高电压的电池级群组,再装入用ABS制作的电池外壳后再把各单格串联起来,再经中盖密封得到半成品电池备用。

配置母胶备用;

原料:选择气相法生产的工业级二氧化硅粉末,其平均粒径0.2μm,二氧化硅含量99%以上,在105℃干燥2h后,密度50g/L,为疏水性状态;

配制设备:转速为3000至4000r/min可调,容积800kg;

配置方法:在设备内加入600kg去离子水,设备转速为3500r/min,用真空输送装置加入离子水重量比10%的气象二氧化硅(即60kg的气象二氧化硅),转速提升至3800r/min,高速剪切20至30分钟,调节冷却水至胶体温度为20至35℃。加入去离子水重量比0.0014%的氢氧化钠(即10g氢氧化钠),再加入去离子水重量比0.001%的聚天冬酸氨钠盐(既6g聚天冬酸氨钠盐),搅拌3至5分钟。

配置稀硫酸备用:

原料:分析纯级H2SO4

配置方法:按照36%:64%的酸水质量比,将原料分析纯级H2SO4缓慢加入水中,使其温度控制在25℃±5℃内,调整稀硫酸密度达到1.265g/cm3,加入总质量0.8%的无水硫酸钠,搅拌20分钟,稀硫酸配置完成。

配置电解液备用;

把配置好的稀硫酸和配置好的母胶按质量比100:3.0加入搅拌罐内混合30分钟得到电解液;然后冷却,冷却温度。

进一步的,在步骤一前还包括步骤:将上述配置好的电解液按照1Ah/3.66g/cm3浓酸量标准与产品额定容量之积,在70秒内加入到半成品电池中,加入电解液后的电池在水域中静置10分钟。

需要说明的是,出水域后的电池在60分钟内开始化成充电,期间完成充电夹子连接、充电架上满冷却水、处理表面多余的电解液。

电池化成步骤:

步骤一:充电初期电流0.05C/3h,记录时间间隔10分钟一次;

步骤二:充电电流0.15C/6h,记录时间间隔10分钟一次;

步骤三:静止60min;

步骤四:充电电流0.2C/10h,记录时间间隔10分钟一次;

步骤五:充电电流0.3C/3h,记录时间间隔10分钟一次;

步骤六:放电电流0.3C/0.5h,记录时间间隔10分钟一次;

步骤七:充电电流0.2C/10h,记录时间间隔10分钟一次;

步骤八:充电电流0.3C/3h,记录时间间隔10分钟一次;

步骤九:放电电流0.3C/0.8h记录时间间隔10分钟一次;

步骤十:充电电流0.2C/10h,记录时间间隔10分钟一次;

步骤十一:充电电流0.3C/3h,记录时间间隔10分钟一次;

步骤十二:放电电流0.3C/1h,记录时间间隔10分钟一次;

步骤十三:充电电流0.2C/10h,记录时间间隔10分钟一次;

步骤十四:充电电流0.3C/3h,记录时间间隔10分钟一次;

步骤十五:充电电流0.1C/8h,记录时间间隔10分钟一次;

步骤十六:放电电流0.5C/1.9h,记录时间间隔10分钟一次;

步骤十七:放电电流0.5C/0.2h,记录时间间隔10秒一次;

步骤十八:充电电流0.2C/10h,记录时间间隔10分钟一次;

步骤十九:充电电流0.3C/2h,记录时间间隔10分钟一次;

步骤二十:充电电流0.2C/2h,记录时间间隔10分钟一次;

步骤二十一:充电电流0.1C/2h,记录时间间隔10分钟一次;

步骤二十二:充电电流0.023C/5h,记录时间间隔10分钟一次;

化成阶段控制化成充电时过程循环水温度:20℃~55℃以内,运行步骤二十二2小时后放掉循环水。

利用实施例1、2、3的电池化成工艺步骤分别做两次并与现有技术中的化成工艺的电池综合参数做对比,对比结果如下:

其中,充、放电检测设备:江苏金帆微电脑蓄电池综合参数检测仪;

型号:μC-ZS08

高低温检测设备:台州信力电子设备;

型号:XGDW-800C

型号:XGDW-800C

Figure BDA0002214100450000221

Figure BDA0002214100450000231

由上表可知,利用本发明工艺的样品重量都在6.05kg,比现有技术减少5.39%。其中,-18℃低温平均值容量达到14.97Ah,能量密度平均值42.02Wh/kg、Cb2>Cb1 101.95,另外经试验本发明化成工艺制作的电池循环寿命387次、100%DOD,预计使用时间32.2个月,指标超过新国标GB/T 32620.1-2016中的要求。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制;尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换;而不脱离本发明技术方案的精神,其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

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