一种快速测量时钟电池容量的方法技术

本发明专利技术公开了一种快速测量时钟电池容量的方法。它包括如下步骤：测量时钟电池的开路电压，消除时钟电池负极的LiCl钝化膜，将330Ω电阻左右两端分别焊接于时钟电池正极端的插脚上和负极端的插脚上，在取下330Ω电阻、拔掉时钟电池正极端的插脚和负极端的插脚的过程中时钟电池处于断路状态；测量时钟电池放电后的电压值，时钟电池静置20～40min后，将时钟电池放入电池测试仪上，设置电池测试仪的放电程序；时钟电池放电后，读取时钟电池第T秒的电压值V1；预处理待离心处理的时钟电池，将电池倒置放入台式电动离心机；离心处理时钟电池；计算时钟电池剩余容量。具有操作简便、测量速度较快的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种快速测量时钟电池容量的方法
本专利技术涉及时钟电池领域，更具体地说它是一种快速测量时钟电池容量的方法。
技术介绍
锂亚电池具有电压高、比容量高、比能量高、储存寿命长、自放电率低、温度适用范围宽、放电电压平稳等的优点、使得锂亚电池广泛用于各种表计中，在电表中作为时钟电池。时钟电池是指Q/GDW11179.7-2014中为实时时钟模块相应电路及器件提供电源的电池，是锂-亚硫酰氯电池，简称“锂亚电池”。锂亚电池反应机理：锂亚电池的负极由锂箔制成，紧贴在不锈钢的内壁上；隔膜由无碱玻璃棉制成，具有很强的吸液能力，1克隔膜能够吸收5克以上的3:7酒精溶液；炭正极由聚四氟乙烯粘接的炭黑组成，是多孔电极，有极高的孔隙率，孔隙率约占80％，时钟电池的炭正极由约200颗丸粒状的多孔正极组成；电解液由非水体系的亚硫酰氯(SOCl2)：四氯铝酸锂(LiAlCl4)电解质组成，四氯铝酸锂溶解于亚硫酰氯中。亚硫酰氯既是电解质，又是正极活性物质。锂亚电池在装配后注液，电液被多孔炭正极和隔膜所吸附，其余的游离电液填充于多个丸粒炭正极之间，当电池直立放置时电液会淹没电池的负极和炭正极，直至电液距离电池盖板约1mm～2mm为止，电液之上的剩余部分为空气，称之为“气室”。锂亚电池在放电过程中的总反应机理为：4Li+2SOCl2＝4LiCl+S+SO2放电产物氯化锂是不溶的，当它形成时，便会沉淀在多孔炭黑正极上；硫(S)和二氧化硫(SO2)溶解在过量的亚硫酰氯电解质中，随着作为正极活性物质的亚硫酰氯在放电过程中被不断消耗，硫也逐渐的会从亚硫酰氯中析出，嵌入到多孔炭正极上，以及附着在隔膜上。电池的负载电压变化受到电池极化的影响，时钟电池受到离心处理时，电液位置发生变化，浓差极化会发生变化，电池极化有以下三个方面：(1)电化学极化：由于电极电化学反应迟延而引起其电位偏离平衡电位的现象，又称电化学极化或化学极化，是电极极化的一种基本形式，在高电流密度下容易出现活化极化，在低温情况下，电池的活化能降低，也会出现活化极化；(2)欧姆极化：多孔炭正极的主要物质为炭黑，是一种导电性较好的材料，多孔电极可以使给定几何尺寸的电极具有高的反应面积，从而在一定工作电流下降低电极电流密度，当氯化锂和硫逐渐堵塞炭正极的微孔后，炭正极开始膨胀、变硬，丸粒之间的游离电液会被挤开。在放电后期，炭正极已经没有多余的孔道可以容纳固体产物，炭正极的导电性越来越差，孔率越来越小时，欧姆内阻在不断增大，当电池因活化或电荷转移极化过高而导致电池不能工作时，电池寿命结束；(3)浓差极化：它产生于反应物和产物在电解质本体和电极/电解质界面的浓度差，是质量传输速率控制的结果，电池在放电过程中，反应物都由电极处供给，反应产物需要从电极表面扩散离开，因此，电池必须有足够的电解质来促进质量传输，避免引起严重的浓差极化，电极具有适当的孔率和孔径，隔膜具有合适的结构和足够的厚度以及电解质中反应物具有足够的浓度等对保证电池正常运行非常重要，当电池放电后期，反应界面的电液量逐渐减少，电解质传输困难，隔膜中微孔也逐渐堵塞，导致浓差极化加深。对于电池的剩余容量的预测，目前常用的有以下四种：(1)电压法：通过检测电池的开路电压OCV来预测电池的剩余容量的多少；由于锂亚电池具有非常平稳的输出电压，在放出90％的电量之前，电池电压几乎保持不变，但是在放电后期电压又快速下降，即：电池的负载电压和剩余容量之间并非一种函数关系，所以常规的电压法无法检测锂亚电池的剩余容量；(2)电池阻抗测量法：测量或者计算电池的内阻来预测剩余容量，由于各厂家生产工艺不同，而且电池的工作条件对内阻影响较大，所以电池内阻范围较大、很难用电池阻抗测量法来预测锂亚电池的剩余容量；(3)电流积分法：采用积分法长时间实时和检测电池进入或放出的能量，从而给出电池任意时刻的剩余容量，该方法注重于电池的外部电量进出这一特征，忽略了对电池内部复杂电化学反应的研究，该方法主要应用于二次电池中，不太适用于对体积相对较小的一次电池的研究，而且测量时间较长，对于时钟电池而言，需要2-10天的测试时间；(4)模糊推理和神经网络的方法：模糊逻辑推理和神经网络是人工智能领域的两个分支，模糊逻辑推理与人的思维方式接近，善于推理和定性分析，有较强的语言处理能力；具有良好自我组织、学习能力的神经网络分布储存信息，用模糊推理和神经网络方法预测电池的荷电状态主要用于二次电池中，是近年来的热点研究问题。时钟电池用于电表中，一般情况下可以使用十年，但是，也有极少量电池在使用一段时间之后，出现电表不能工作的情况。现在亟待一种快速简便地测量电池容量的方法随时检测电池容量，为时钟电池的后续使用时间的预测提供方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种快速测量时钟电池容量的方法，操作简便、测量速度较快。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种快速测量时钟电池容量的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：测量时钟电池的开路电压，把时钟电池从电表中取出，时钟电池静置20～40min后测量时钟电池的开路电压Voc，当Voc≤3.60V，则时钟电池剩余容量不到15％；当Voc≥3.64V，则时钟电池的剩余容量大于或等于15％，在15～30℃环境下进行下一步操作；步骤2：消除时钟电池负极的LiCl钝化膜，将330Ω电阻左右两端分别焊接于时钟电池正极端的插脚上和负极端的插脚上，时钟电池持续放电3小时±10分钟；在取下330Ω电阻、拔掉时钟电池正极端的插脚和负极端的插脚的过程中时钟电池处于断路状态；步骤3：测量时钟电池放电后的负载电压值，时钟电池静置20～40min后，将时钟电池放入电池测试仪上，将电池测试仪的放电程序设置为：放电电流SmA，放电时间N秒，每秒钟记录一个点；读取时钟电池放电过程中第T秒的电压值V1；步骤4：预处理待离心处理的时钟电池，时钟电池倒置放入型台式电动离心机的转子中，旋紧转子上的盖子后将转子放入台式电动离心机内腔中，将转子倾斜放置，关闭离心机盖，设置时间为4～6分钟；步骤5：离心处理时钟电池，将台式电动离心机转速调至0档，启动电源开关后，将转速调至第4档；用秒表计时，3分钟后关闭电源开关，台式电动离心机减速，待台式电动离心机停止运行后，立刻取出时钟电池，将离心处理后的时钟电池放在电池测试仪上，将放电程序设置为：放电电流SmA，放电时间N秒，每秒钟记录一个点；读取时钟电池放电过程中第T秒的电压值V2；则时钟电池离心处理前后的电压差ΔV＝V1-V2；步骤6：计算时钟电池剩余容量，时钟电池剩余容量的计算方法如下所示，x＝[(0.4805-(V1-V2))/0.0048]×100％式中，x为时钟电池剩余容量,％；V1为时钟电池离心处理前的负载电压，单位：V；V2为时钟电池离心处理后的负载电压，单位：V；时钟电池由钢壳、盖组焊接而成，锂带紧贴钢壳内壁，隔膜由底隔膜、边隔膜、顶隔膜组成，底隔膜、边隔膜、顶隔膜的内部均是炭正极；注液之后，时钟电池在直立状态下，电液与盖组之间有一段空隙，空隙为气室；当时钟电池倒置离心后，时钟电池中气室的位置被电液全部或部分填充,电池底部和中部电液量减少。在上述技术方案中，步骤5中，离心处理时钟电池时，倒置的时钟电池中的电液在受到离心力时集聚在时钟电池的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速测量时钟电池容量的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：测量时钟电池的开路电压，把时钟电池从电表中取出，时钟电池静置20～40min后测量时钟电池的开路电压Voc，当Voc≤3.60V，则时钟电池剩余容量不到15％；当Voc≥3.64V，在15～30℃环境下进行下一步操作；步骤2：消除时钟电池负极的LiCl钝化膜，将330Ω电阻左右两端分别焊接于时钟电池正极端的插脚上和负极端的插脚上，时钟电池持续放电3小时±10分钟；在取下330Ω电阻、拔掉时钟电池正极端的插脚和负极端的插脚的过程中时钟电池处于断路状态；步骤3：测量时钟电池放电后的负载电压值，时钟电池静置20～40min后，将时钟电池放入电池测试仪上，将电池测试仪的放电程序设置为：放电电流SmA，放电时间N秒，每秒钟记录一个点；读取时钟电池放电过程中第T秒的电压值V1；步骤4：预处理待离心处理的时钟电池，时钟电池倒置放入台式电动离心机的转子中，旋紧转子上的盖子后将转子放入台式电动离心机内腔中，将转子倾斜放置，关闭离心机盖，设置时间为4～6分钟；步骤5：离心处理时钟电池，将台式电动离心机转速调至0档，启动电源开关后，将转速调至第4档；用秒表计时，3分钟后关闭电源开关，台式电动离心机减速，待台式电动离心机停止运行后，立刻取出时钟电池，将离心处理后的时钟电池放在电池测试仪上，将放电程序设置为：放电电流SmA，放电时间N秒，每秒钟记录一个点；读取时钟电池放电过程中第T秒的电压值V2；则时钟电池离心处理前后的电压差ΔV＝V1‑V2；步骤6：计算时钟电池剩余容量，时钟电池剩余容量的计算方法如下所示，x＝[(0.4805‑(V1‑V2))/0.0048]×100％式中，x为时钟电池剩余容量,％；V1为时钟电池离心处理前的负载电压，单位：V；V2为时钟电池离心处理后的负载电压，单位：V；时钟电池由钢壳、盖组(1)焊接而成，锂带(6)紧贴钢壳内壁，隔膜(5)由底隔膜(5.1)、边隔膜(5.2)、顶隔膜(5.3)组成，底隔膜(5.1)、边隔膜(5.2)、顶隔膜(5.3)的内部均是炭正极(4)；注液之后，时钟电池在直立状态下，电液(3)与盖组之间有一段空隙，空隙为气室(2)。...

【技术特征摘要】
1.一种快速测量时钟电池容量的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：测量时钟电池的开路电压，把时钟电池从电表中取出，时钟电池静置20～40min后测量时钟电池的开路电压Voc，当Voc≤3.60V，则时钟电池剩余容量不到15％；当Voc≥3.64V，在15～30℃环境下进行下一步操作；步骤2：消除时钟电池负极的LiCl钝化膜，将330Ω电阻左右两端分别焊接于时钟电池正极端的插脚上和负极端的插脚上，时钟电池持续放电3小时±10分钟；在取下330Ω电阻、拔掉时钟电池正极端的插脚和负极端的插脚的过程中时钟电池处于断路状态；步骤3：测量时钟电池放电后的负载电压值，时钟电池静置20～40min后，将时钟电池放入电池测试仪上，将电池测试仪的放电程序设置为：放电电流SmA，放电时间N秒，每秒钟记录一个点；读取时钟电池放电过程中第T秒的电压值V1；步骤4：预处理待离心处理的时钟电池，时钟电池倒置放入台式电动离心机的转子中，旋紧转子上的盖子后将转子放入台式电动离心机内腔中，将转子倾斜放置，关闭离心机盖，设置时间为4～6分钟；步骤5：离心处理时钟电池，将台式电动离心机转速调至0档，启动电源开关后，将转速调至第4档；用秒表计时，3分钟后关闭电源开关，台式电动离心机减速，待台式电动离心机停止运行后，立刻取出时钟电池，将离心处理后的时钟电池放在电池测试仪上，将放电程序设置为：放电电流SmA，放电时间N秒，每秒钟记录一个点；读取时钟电池放电过程中第T秒的电压值V2；则时钟电池离心处理前后的电压差ΔV＝V1-V2；步骤6：计算时钟电池剩余容量，时钟电池剩余容量的计算方法如下所示，x＝[(0.4805-(V1-V2))/0.0048]×100％式中，x为时钟电池剩余容...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻赤平，于力，阮红林，
申请(专利权)人：武汉昊诚能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42