阅读说明：本技术 一种判定余酸是否抽尽的方法 (Method for judging whether spent acid is completely extracted ) 是由 刘玉 李桂发 田庆山 张峰博 施璐 周贤机 邓成智 李靖 郭志刚 张天任 高银 于 2020-10-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种判定余酸是否抽尽的方法,包括：(1)准备顶部设有压力传感器的测试胶帽,测试胶帽扣在电池加酸口上时的开阀压力不低于50kPa；(2)在内化成末期,电池充电2～4h后,在充电状态下抽酸；(3)抽酸结束后停止充电,进行第一次静置；(4)盖上测试胶帽,进行第二次静置；(5)打开充电机继续充电,计算充入电量,并进一步计算当充电产生的气体完全进入气室时的理论压强P；(6)充电结束后,将压力传感器测得的压力转换成实际压强P_1后与理论压强P进行比较：若实际压强P_1很快可以达到理论压强P时,判定余酸未被抽干净；若实际压强P_1一直无法达到理论压强P时,判定余酸已被抽干净。利用本发明,可以对电池单格余酸进行有效判定。(The invention discloses a method for judging whether spent acid is completely extracted, which comprises the following steps: (1) preparing a testing rubber cap with a pressure sensor at the top, wherein the valve opening pressure of the testing rubber cap is not lower than 50kPa when the testing rubber cap is buckled on an acid adding port of a battery; (2) in the final internal formation stage, after the battery is charged for 2-4 hours, acid is pumped out in a charging state; (3) stopping charging after acid pumping is finished, and standing for the first time; (4) covering a test rubber cap, and standing for the second time; (5) opening a charger to continue charging, calculating the charging amount, and further calculating the theoretical pressure P when the gas generated by charging completely enters the gas chamber; (6) after charging is finished, converting the pressure measured by the pressure sensor into actual pressure P 1 And then comparing with the theoretical pressure P: if the actual pressure P 1 When the theoretical pressure P can be reached quickly, the residual acid is judged not to be pumped completely; if the actual pressure P 1 And when the theoretical pressure P can not be reached all the time, judging that the residual acid is completely pumped. By using the invention, the battery cell spent acid can be treatedAnd (6) judging effectively.)

一种判定余酸是否抽尽的方法

技术领域

本发明属于蓄电池生产技术领域，尤其是涉及一种判定蓄电池内化成余酸是否抽尽的方法。

背景技术

密封阀控式铅酸蓄电池，在电池化成工艺中，为了保证电池能够顺利完成活性物质转换，都会添加过量的电解液。整个化成过程中，极板处于一种富液的状态，化成结束后，要求电解液全部储存在AGM隔板中，流动的电解液在最后化成阶段被抽出，从而降低隔板的饱和度，为氧复合留下气体通道。电池使用过程中，在充电后期，正极产生的氧气能够通过气体通道传输至负极，在负极完成氧复合，从而减少蓄电池内部水的损耗，达到免维护的目的。

如果多余的电解液不能够抽出，极群上部存有流动的电解液，AGM隔板处于过饱和状态，对电池的性能会产生明显的影响，特别是深循环用途的动力电池，因为没有有效的气体通道，充电产生的气体很少能够传送到负极，而是沿着极板高度方向冒出，最后储存在电池内部的气室中，当气室中储存的气体越来越多，达到安全阀的开阀压力的时候，安全阀被打开，气体从电池内部排出，电池失水。虽然水的损失可以提升隔板的饱和度，但此时电解液密度实际要比设计值高，电池使用性能下降。

特别是12V电池，由6个2V单格串联构成，其中某一个单格因为余酸没有被抽干净，会影响整只电池的使用性能。现有电池生产过程中，真空泵连接抽酸管，在抽酸阶段，抽酸管插入电池加酸孔内部进行余酸抽取。

如公开号为CN206313034U的中国专利文献公开了一种抽酸装置，包括移动平台以及设置在所述移动平台上的硫酸过滤桶、硫酸储存罐、缓冲罐、玻璃冷凝器、冷凝水槽和真空泵。

公开号为CN207134421U的中国专利文献公开了一种化成车间抽酸装置，包括抽酸罐、防护罐和真空泵，所述抽酸罐顶端与所述防护罐下部相互连通，所述抽酸罐连通设有抽酸管，所述防护罐顶端连通所述真空泵，所述防护罐与所述真空泵之间设有酸气过滤装置，所述抽酸罐和所述防护罐侧壁设有液位显示装置。

然而，环境的温度以及工人的操作方法都有可能造成余酸抽不干净，容易造成单格差异。生产企业为了有效控制质量，要求进行二次抽酸，也有部分生产企业，要求生产人员采用手电筒对每个单格进行检查，该种方法虽然可以有效控制产品的质量，但是工作强度极大，长时间的观察也会造成视觉疲劳，不适合大规模生产。

发明内容

本发明提供了一种判定余酸是否抽尽的方法，可以对电池单格余酸进行有效判定，然后针对未抽干净的单格进行二次抽酸，减少单格之间的差异，确保电池的生产质量。

一种判定余酸是否抽尽的方法，包括以下步骤：

(1)准备与电池安全阀尺寸相同的测试胶帽，所述测试胶帽的顶部设有压力传感器，测试胶帽扣在电池加酸口上时的开阀压力不低于50kPa；

(2)在蓄电池内化成末期，电池处于满电状态，充电2～4h后，在充电状态下进行抽酸，余酸被抽取；

(3)抽酸结束后停止充电，进行第一次静置；

(4)静置结束后，盖上测试胶帽，并进行第二次静置；

(5)打开充电机，继续进行充电；根据充电时间和充电电流计算充入电量，并进一步计算当充电产生的气体完全进入气室时的理论压强P；

(6)充电结束后，将压力传感器测得的压力转换成实际压强P₁后与理论压强P进行比较：

若实际压强P₁很快可以达到理论压强P时，判定隔板饱和度较高，余酸未被抽干净；

若实际压强P₁一直无法达到理论压强P时，判定隔板上存在氧气通道，余酸已被抽干净。

本发明的原理如下：

密封阀控式铅酸蓄电池，化成结束后，AGM隔板饱和度控制在94％左右较为理想，此时隔板中约有6％的孔隙，该部分孔隙为气体传送的通道，电池充满电的状态下，正极副反应产生氧气，氧气可以通过隔板孔隙的气体通道传送到负极，此时负极是非常活泼的海绵状金属铅，接触氧气之后很容易被氧化，从而实现氧复合。

电池化成结束之后，如果还有余酸未被抽取干净，电池内部还有游离的电解液，此时隔板的饱和度为100％，没有形成气体孔隙，正极产生的气体无法传送到负极，只能沿着极板高度的方向释放置电池内部的气室中，对测试胶帽形成气压；根据测试胶帽上的压力传感器，经过计算可以确定余酸是否抽干净。

优选地，步骤(2)中，充电及抽酸的过程中的充电电流为0.01C₂～0.1C₂；充电过程采用恒流充电。

步骤(3)中，静置的时间为30min～60min。余酸抽取完毕之前，电池一直处于充电的状态，此时电池内部温度较高，断电之后，还有余温，如果此时开始盖上测试胶帽，很有可能因为内部的气体受到热膨胀的影响，体积比常温要大，因此此时测量可能就会导致误判，必须要通过静置降温阶段。

优选地，步骤(4)中，第二次静置的时间为5min～10min。通过短时间的静置，内部极群和气室中的气体形成一个暂时稳定的状态，利于后期数据采集准确。

进一步地，步骤(5)中，充电电流为0.005C₂～0.01C₂。

如果设定的电流太大，有部分单格余酸已经被抽干净，但饱和度相对较高，也就是说隔板的孔隙很少，那么还是无法能够及时把所有产生的气体完成复合，大部分的气体会排至气室中，并且电流越大，气室中的气体就会越多，此时就会造成单格误判。

设定小的电流进行充电，此时正负极都完成充电，很小的电流也会造成正极继续发生副反应，继续产生氧气，因为电流小，产生的气体也少，即使余酸已经抽干净，但是饱和度相对较高的单格，也会因为产气少而完成氧复合。设定小的电流进行充电，如果余酸未被抽干净，隔板的饱和度达到100％，没有任何的气体通道，那么产生的气体只能储存在气室中，因为已经盖上了测试胶帽，气室内部气压逐渐增大。

步骤(5)中，所述理论压强P的计算过程具体为：

根据充电反应公式H₂O→2H⁺+1/2O₂+2e^-，产生0.5mol氧气的同时，产生2mol电子；2mol电子的电量Q＝2×9.632×10⁴＝19.264×10⁴C；

根据1Ah＝3600C，充入1Ah的电量，得到0.0186mol电子，氧气产生量为0.0046mol；充入电量根据充电时间和充电电流相乘得到，充入电量为X Ah时，对应氧气产生量为0.0046X mol；

根据理想气体状态方程PV＝nRT计算得到理论压强P；其中，V表示电池内部气室的体积、n表示气体物质的量、T表示绝对温度(取决于环境温度)、R表示气体常数。

进一步地，对于同一批次的电池，固定充电工艺后，充入电量为定值，理论压强也为定值。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本方法简单易操作，可以批量对每只电池每个单格进行准确检测，确保电池单格余酸被抽取干净，有利于减少电池单格之间的差异，提升电池的使用寿命。

附图说明

图1为本发明方法中测试胶帽的第一种安装示意图；

图2为本发明方法中测试胶帽的第二种安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

本发明设计了一种测试胶帽，如图1所示，图中示出了电池极群1、电池槽2、电池中盖3以及注酸嘴4。图1中，测试胶帽5采用通孔橡皮塞，使用时，测试胶帽5与注酸嘴4内壁紧密配合，测试胶帽5上设有压力传感器6，压力传感器6接有压力显示器7。

或者，测试胶帽也可以扣在电池的加酸口上，如图2所示，测试胶帽8与注酸嘴4外缘紧密配合，测试胶帽8上设有压力传感器6。

上述两种结构的测试胶帽与注酸嘴形成密封结构；测试胶帽的开阀压力不低于50kPa。压力传感器可以实现电池内部压力和温度的监测；压力传感数据通过数据处理中心进行处理，通过处理中心，能够监测内部压力值。

判定余酸是否抽尽的过程如下：

化成末期，电池处于满电的状态，抽酸电流为0.01C₂～0.1C₂，恒流充电3h后，开始进行抽酸，余酸被抽取。

抽酸结束后，关闭化成充电机电源，停止充电，开始静置，静置时间为30min～60min。

静置结束后，盖上测试胶帽，静置时间为5min～10min。

打开充电机，充电电流设定为0.005C₂～0.01C₂，开始进行充电，电池内部开始产生气体，压力逐渐增大。

充电时反应公式为：H₂O→2H⁺+1/2O₂+2e^-；

按照该公式，0.5mol氧气产生的同时，产生了2mol电子；而1mol电子有N＝n*NA＝6.02*10²³电子；Q＝6.02*10²³*1.6*10^-19＝9.632*10⁴库仑；2mol电子电量Q＝2*9.632*10⁴＝19.264*10⁴库仑。

充电量可以根据充电的电流和时间计算得到，进而反过来计算电子产生数量和气体析出量：

根据1A*h＝3600C，即充入1A*h的电量，可以计算得到0.0186mol电子，氧气产生量为0.0046mol。

综上，充入电量为X Ah，氧气产生量则为0.0046X mol。

根据PV＝nRT，在短时间内，T可以认为是恒定不变，V是内部气室体积，R是常数，通过充电的电量，可以计算气体产生的量，进而可以计算得到理论压强P值，该P值和实际检测值可以进行比较：

若实际压强P₁很快可以达到理论压强P时，判定隔板饱和度较高，余酸未被抽干净；若实际压强P₁一直无法达到理论压强P时，判定隔板上存在氧气通道，余酸已被抽干净。

当充电工艺固定后，即充电量就会是定值，那么产生的气体量也会是一个定值，换句话说，充电结束后，如果产生的气体没有被负极吸收，完全被排放到气室内，那么压力值就是一个可以计算得到的值，通过监测内部压力的变化，如果充电结束后，压力值没有达到计算值，说明有部分气体能够被负极吸收，说明有氧气通道的存在，即余酸已经被抽取干净，如果充电结束后，压力值很快就达到计算值，说明正极和负极之间，没有气体通道，正极产生的氧气无法传到负极，全部被排放至气室内，即余酸未被抽取干净。

为验证本发明方法的有效性，进行如下试验：

常规全浸胶6-DZF-20Ah型号电池的气室，内部气室体积为0.033L，温度为293.15(常温25℃)，R为常数，取值8.314，根据充入电量为0.01Ah，气体产生的物质的量为0.000046mol，计算得到的P为3.6kPa，即常规全浸胶20Ah，后期充入电量为0.01Ah，单格最大的压强值为3.6kPa。

该型号电池抽酸结束后，静置30min，结束后盖上测试安全阀，5min后开始充电，充电电流设定为0.1A，充电时间为6min，总的充入电量为0.01Ah，6min结束后观察电池内压力值。

其中第一单格和第六单格压力值很快达到3.6kPa，第二单格、第三单格、第四单格、第五单格压力值分别为1.3kPa、1.5kPa、1.4kPa、1.3kPa。

结束后，用注射器分别对每个单格抽取余酸，第一单格和第六单格分别抽取余酸5ml和6ml，余酸未被抽取干净，其余单格抽不出余酸，未有余酸残留，证明了本发明的方法是有效的。

以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。