一种铅蓄电池内化成及配组方法与流程

1.本发明涉及铅蓄电池生产技术领域，特别是涉及一种铅蓄电池内化成及配组方法。


背景技术：

2.铅蓄电池是一种广泛使用的一种化学电源，该产品具有良好的可逆性、电压特性平稳、使用寿命长、适用范围广、原材料丰富、可再生使用，且造价低廉等优点。近年来，随着环保意识的增强及能源问题的日趋严重，铅蓄电池作为动力电源在电动车系统中起着极其重要的作用。
3.蓄电池容量主要由正极物质量、负极物质量以及硫酸量的最小值限定容量，正负极物质均为多孔结构，在充放电过程中，硫酸通过孔隙结构进入物质孔中进行反应，从而实现充放电。然而，在极板制造到化成充电后电池下线，每一道工序的控制都会影响到物质重量、物质结构，尤其在极板制造与加酸化成，极板制造中涂板工序影响涂膏量、固化与干燥影响物质成分与结构，加酸化成主要影响物质结构与酸量，研究表明，加酸化成对蓄电池综合性能的影响是最为关键的，也是最后一道防线，然而，通常的做法，仍是按外化成及称片后的工艺路线，无法避免内化成带来不确定风险，比如内化成电池温度以及酸量的控制，都是直接影响电池性能的主要因素。
4.单只铅蓄电池一般容量较小，实际使用时，一般会将多只铅蓄电池作为一组进行串联使用，而同一组中各只电池之间的一致性高低会影响整组电池的性能和寿命。
5.如何提高配组一致性，是提升蓄电池组一致性的其中一个关键。
6.比如，公开号为cn111416164a的发明公开了一种蓄电池内化成配组方法，在容检放电时，放电到10.3v/只以下；配组时，回看每只电池容检放电到10.3v时所需的放电时间，根据该放电时间进行分档，取同一档中的若干只电池配为一组。本发明蓄电池内化成配组方法通过在容检放电时，放电到10.3v/只以下，然后配组时，回看每只电池容检放电到10.3v时所需的放电时间，从而可以基本确保所有电池的容量能够完全放电到终止而被筛选到，提高筛选范围，提高一次性放电合格率和配组率。
7.再比如，公开号为cn106972212a的发明公开了一种铅蓄电池内化成及配组方法，内化成中的容检放电阶段先以电流1～3c安培进行定时间或定电压放电，记录终止电压值为电压1；再以电流0.5c安培放电至平均电压10.2～10.5v，记录终止电压值为电压2，容检放电阶段放出容量控制在1.0～1.1c安时；内化成结束后，蓄电池下线，静置后检测开路电压；以电压1为指标剔除不合格蓄电池，再以电压2分档后配组，且需保证同一组内蓄电池的开路电压差值不大于20mv。本发明铅蓄电池内化成及配组方法能够有效的将存在缺陷的蓄电池剔除，提升蓄电池配组的准确性和一致性，从而延长蓄电池组的使用寿命。
8.然而，上述现有技术中分档方法还是比较粗糙，同一组中的不同电池之间差异依然比较大。


技术实现要素：

9.本发明针对现有技术中的不足，提供了一种铅蓄电池内化成及配组方法，通过小电流深放电后的电压进一步分档来细分蓄电池物质结构的相似性，从而延长蓄电池组的使用寿命。
10.一种铅蓄电池内化成及配组方法，包括充放电阶段、容检放电阶段、余酸处理阶段及回充阶段，所述容检放电阶段，多个蓄电池相互串联，先以电流0.5c2安培进行定时间或定电压放电，记录每个蓄电池的终止电压值为v1，再以电流0.1c2～0.3c2安培放电至平均电压7.2v，记录每个蓄电池的终止电压值为v2，容检放电阶段放出容量控制在1.1c2～1.3c2安时；
11.所述配组包括以下步骤：
12.(1)计算待配组蓄电池v1的平均值，剔除v1小于其平均值0.97倍的蓄电池；
13.(2)先以蓄电池v1进行第一次分档，然后再根据v2值进行二次分档，同一档位电压差值不大于100mv；
14.(3)测量蓄电池内化成完成后，静置一段时间的开路电压；
15.(4)将同一档内开路电压最大差值不大于20mv的蓄电池配为一组。
16.第一次分档时按终止电压值v1大小分成4～6档，分为同一档的铅蓄电池的终止电压值差值为0.1～0.21v。
17.所述的铅蓄电池内化成及配组方法，以电流0.5c2安培进行定时间放电时，放出其额定容量的100％～110％。
18.额定容量是铅蓄电池标称的容量大小，设定的是放电到10.5v时放出电量的期望值，铅蓄电池在深放电的情况下(比如，放电到7.2v)实际放出的容量会超过额定容量。c2表示电池的两小时率额定容量，充放电时电流大小用c2安培的倍数表示时，其中的c2只取数值大小，电流大小的单位为安培。
19.所述的铅蓄电池内化成及配组方法，以电流0.5c2安培进行定电压放电时，定电压放电至单只电池电压为7.2v～9.6v。
20.将蓄电池先采用0.5c2放电至额定容量的100％～110％或放电至单只电池电压为7.2v～9.6v，然后再以电流0.1c2～0.3c2安培放电至平均电压7.2v，很明显是对电池进行深放电，将电池容量完全地放出，采用小电流进行过放电，此时反应的是正负极物质结构及隔板中硫酸在孔隙结构中的传输是否通畅或一致，从而反应出各电池化成后其物质是否类似，而直接反应在过放电的放电电压上，故以该电压进行二次分档后对电池组寿命有明显的提升效果。
21.所述的铅蓄电池内化成及配组方法，所述内化成充放电阶段包括以下步骤：
22.(1)线路检查阶段：以电流0.01c2～0.015c2安培恒流充电2～5min；
23.(2)静置阶段：静置0.5～1.5h；
24.(3)第一次充电阶段：以电流0.15c2～0.18c2安培充电22～27h，该阶段充电容量控制在3.8c2～4.9c2安时；
25.(4)第一次放电阶段：以电流0.5c2安培放电1h，放出容量0.5c2安时；
26.(5)第二次充电阶段：以电流0.2c2～0.25c2安培充电2～3h，再以电流0.15c2～0.18c2安培充电18～22h，该阶段充电容量控制在3.2c2～4c2安时。
27.优选的，所述回充阶段包括以下步骤：以电流0.2c2～0.25c2安培充电2～3h，再以电流0.15c2～0.18c2安培充电10～12h，该阶段充电容量控制在2.2c2～2.7c2安时。
28.优选的，所述内化成工艺中电池电解液温度控制在30～45℃。
29.优选的，检测开路电压前静置时间为24h。
30.本发明的配组方法，通过小电流深放电后的电压进一步分档，更加细分蓄电池物质结构的相似性，将存在缺陷的蓄电池进一步剔除，提升蓄电池配组的准确性和一致性，从而延长蓄电池组的使用寿命。
具体实施方式
31.实施例1
32.同一批半成品6-dzf-20电池(极板批次工艺相同)，采用本发明的内化成工艺，一种工艺化成3回路电池(共54只)，总化成电量211ah。先以0.5c2a电流放电容检剔除异常电池后进行第一次分档，再以0.1c2容检电压进行分档。同时与只以0.5c2容检电压分档进行对比测试。
33.化成工艺如表1所示。
34.表1
[0035][0036][0037]
容检电压如下：
[0038]
电压1：0.5c2a电流放电至平均电压10.1v或放电120分钟时的电压；
[0039]
电压2：0.1c2a电流放电至平均电压7.2v或放电160分钟的电压。
[0040]
54只电池的电压1和电压2的值如表2所示。
[0041]
表2
[0042][0043]
计算电压1的平均电压为10.106v，以3％偏差设定其下限值为9.803v，电压1低于9.803v的电池有8只电池(删除线并加粗处)，将该8只电池剔除后，先以电压1进行第一次分档，然后再以电压2开展后续配组工艺；同时单独以电压1作为条件进行配组的结果进行对比测试。
[0044]
单独以电压1作为配组条件时的分档：即按终止电压值v1大小分成6档，分为同一档的铅蓄电池的终止电压值差值为0.099～0.195v，档位电压差值由低档到高档逐渐缩小差值，1～5档电压差值均为0.099v，6档(低电压档位)电压差值最大是0.195v。分档结果如表3所示。
[0045]
表3
[0046][0047]
[0048]
根据上述分档条件，以2档为例，该档位有12只电池(斜体加粗处)，可以看出，这12只电池的电压2最低的是6.190v，最高的是7.850v，差值1660mv，差异明显，若不开展二次分档，电池一致性差。
[0049]
选取2、3档电池进行分别配组测试，电池化成下线后静置24h后，以开路电压ocv进行配组(20mv内)。
[0050]
配组标识：电压1 2是采用电压1先行分档后再以电压2配组；电压1是仅以电压1配组，每种配组方式各2组，每组4只电池，具体如表4所示。
[0051]
表4
[0052][0053]
将各2组电池进行循环寿命测试，结果如表5所示，采用电压1 2的方式配组明显要比常规只用电压1配组方式有明显优势，电池循环过程中，电池组各电池的放电电压一致性有了明显的提升，容量平台更高。通过本发明配组方法，整组电池寿命提升幅度达15％以上。
[0054]
表5
[0055][0056]
实施例2
[0057]
同一批半成品6-dzf-20电池(极板批次工艺相同)，采用本发明的内化成工艺，一种工艺化成3回路电池(共54只)，总化成电量218ah。先以0.5c2a电流放电容检剔除异常电池后进行第一次分档，再以0.2c2容检电压进行分档。同时与只以0.5c2容检电压分档进行对比测试。
[0058]
化成工艺如表6所示。
[0059]
表6
[0060][0061]
[0062]
容检电压如下：
[0063]
电压1：0.5c2a电流放电至平均电压10.1v或放电120分钟时的电压；
[0064]
电压2：0.2c2a电流放电至平均电压7.2v或放电35分钟的电压。
[0065]
54只电池的电压1和电压2的值如表7所示。
[0066]
表7
[0067][0068]
计算电压1的平均电压为10.098v，以3％偏差设定其下限值为9.795v，电压1低于9.795v的电池有7只电池(删除线并加粗处)，将该7只电池剔除后，先以电压1进行第一次分档，然后再以电压2开展后续配组工艺；同时单独以电压1作为条件进行配组的结果进行对比测试。
[0069]
单独以电压1作为配组条件时的分档：即按终止电压值v1大小分成5档，分为同一档的铅蓄电池的终止电压值差值为0.099～0.203v，档位电压差值由低档到高档逐渐缩小差值，1～2档电压差值均为0.099v，3～4档电压差值均为0.149v，5档(低电压档位)电压差值最大是0.203v。分档结果如表8所示。
[0070]
表8
[0071][0072]
根据上述分档条件，以4档为例，该档位有21只电池(斜体加粗处)，可以看出，这21只电池的电压2最低的是6.176v，最高的是7.956v，差值1780mv，差异明显，若不开展二次分档，电池一致性差。
[0073]
选取4档电池进行分别配组测试，电池化成下线后静置24h后，以开路电压ocv进行配组(20mv内)。
[0074]
配组标识：电压1 2是采用电压1先行分档后再以电压2配组；电压1是仅以电压1配组，每种配组方式各2组，每组4只电池，具体如表9所示。
[0075]
表9
[0076][0077]
[0078]
将各2组电池进行循环寿命测试，结果如表10所示，采用电压1 2的方式配组明显要比常规只用电压1配组方式有明显优势，电池循环过程中，电池组各电池的放电电压一致性有了明显的提升，容量平台更高。通过本发明配组方法，整组电池寿命提升幅度达15％以上。
[0079]
表10
[0080][0081]
实施例3
[0082]
同一批半成品6-dzf-20电池(极板批次工艺相同)，采用本发明的内化成工艺，一种工艺化成3回路电池(共54只)，总化成电量206ah。先以0.5c2a电流放电容检剔除异常电池后进行第一次分档，再以0.3c2容检电压进行分档。同时与只以0.5c2容检电压分档进行对比测试。
[0083]
化成工艺如表11所示。
[0084]
表11
[0085][0086]
容检电压如下：
[0087]
电压1：0.5c2a电流放电至平均电压10.1v或放电120分钟时的电压；
[0088]
电压2：0.3c2a电流放电至平均电压7.2v或放电18分钟的电压。
[0089]
54只电池的电压1和电压2的值如表12所示。
[0090]
表12
[0091]
[0092]
计算电压1的平均电压为10.102v，以3％偏差设定其下限值为9.8v，电压1低于9.8v的电池有6只电池(删除线并加粗处)，将该6只电池剔除后，先以电压1进行第一次分档，然后再以电压2开展后续配组工艺；同时单独以电压1作为条件进行配组的结果进行对比测试。
[0093]
单独以电压1作为配组条件时的分档：即按终止电压值v1大小分成4档，分为同一档的铅蓄电池的终止电压值差值为0.149～0.189v，档位电压差值由低档到高档逐渐缩小差值，1档电压差值为0.149v，2档电压差值为0.169v，3档电压差值为0.179v，4档(低电压档位)电压差值是0.189v。分档结果如表13所示。
[0094]
表13
[0095][0096]
根据上述分档条件，以3档为例，该档位有25只电池(斜体加粗处)，可以看出，这25只电池的电压2最低的是6.144v，最高的是7.585v，差值1441mv，差异明显，若不开展二次分档，电池一致性差。
[0097]
选取3档电池进行分别配组测试，电池化成下线后静置24h后，以开路电压ocv进行配组(20mv内)。
[0098]
配组标识：电压1 2是采用电压1先行分档后再以电压2配组；电压1是仅以电压1配组，每种配组方式各2组，每组4只电池，具体如表14所示。
[0099]
表14
[0100]
[0101][0102]
表15
[0103][0104]
将各2组电池进行循环寿命测试，结果如表15所示，采用电压1 2的方式配组明显要比常规只用电压1配组方式有明显优势，电池循环过程中，电池组各电池的放电电压一致性有了明显的提升，容量平台更高。通过本发明配组方法，整组电池寿命提升幅度达15％以上。