一种提升铅蓄电池低温容量的化成方法技术

本发明专利技术公开了一种提升铅蓄电池低温容量的化成方法，属于铅蓄电池生产技术领域。本发明专利技术通过控制化成前期不同阶段的电压值、电压下降过程的最低值、电压上升速度、充电量、充放电过程的温降速度和温升速度及放电电流值等，将正极板物质的孔尺寸变大，负极板物质的孔尺寸变小，将正极板对电解液硫酸的争夺能力变弱，将负极板对电解液硫酸的争夺能力变强，使正负极板对电解液硫酸的争夺处于一种动态的平衡状态。本发明专利技术方案构建的正极板物质的孔尺寸变大，负极板物质的孔尺寸变小，采用本发明专利技术制备的铅蓄电池的低温性能得到明显提升。

【技术实现步骤摘要】
一种提升铅蓄电池低温容量的化成方法
本专利技术属于铅蓄电池化成
，具体涉及一种提升铅蓄电池低温容量的化成方法。
技术介绍
低温容量是电动车用铅蓄电池的一项关键性能指标，按照GB/T22199.1～2017《电动助力车用阀控式铅酸蓄电池》进行低温容量检测，低温箱环境温度设定为-18℃±1℃，将充满电的铅蓄电池在低温箱中静置12h，静置结束后，以2小时率电流进行放电，根据放电的容量进行合格判定。原辅材料和生产工艺都会对电池低温性能产生明显的影响。其中电池化成工序是指活性物质的转换过程。半成品电池正负生极板的主要成分是碱式硫酸铅，通过加酸机向铅蓄电池中注入过量的稀硫酸，然后进行充电，在此过程完成活性物质的转换过程。化成结束后，电池处于荷电状态，正极板中生成二氧化铅，负极板中生成铅，电解液硫酸储存于AGM隔板中。在放电过程中，正极和负极都需要电解液硫酸参与反应，并且电解液硫酸必须要及时的从AGM隔板中扩散到活性物质的孔中，反应才会继续进行。如果正极或者负极缺少电解液，反应就会停止，电池放电就会停止。电解液都储存在AMG隔板中，因此正极和负极对电解液硫酸的抢夺能力会直接影响正极和负极的放电反应。特别是在低温条件下，电解液硫酸的粘度会增加，流动性受到影响，因此在低温条件下的放电要比常温条件下的放电时间更短，正极和负极对电解液硫酸的抢夺能力显得极为关键。正极和负极既要抢夺电解液硫酸进行放电，又不能因为某一极抢夺能力太强导致另一极缺酸而使反应终止，应该保持在一个动态平衡状态。由于极板表面形成很多孔，具有毛细作用，极板抢夺电解液硫酸的能力会受到孔尺寸大小的影响，而孔尺寸大小与化成的过程息息相关。在化成过程中，正负极活性物质完成转换的同时也伴随着新的多孔结构的形成，特别是在孔结构构建的前期阶段。在国际上，按照孔径尺寸的大小将孔分为3类：D＜2nm为微孔，2nm＜D≤50nm为中孔或者介孔，D＞50nm为大孔。根据这个标准，化成过程结束后，正极板的孔结构以大孔为主，孔尺寸集中分布的范围是0.1μm～1.0μm，伴有少量的中孔，直径尺寸在20nm～40nm范围内。负极板的孔结构也是以大孔为主，但是孔尺寸集中分布的范围是5μm～10μm，即负极板的孔直径要远大于正极板的孔直径，负极板在电解液争夺能力上处于弱势。如果正极板对电解液硫酸的争夺能力更强，负极板对电解液硫酸的争夺能力更弱，组装的铅蓄电池的低温性能会更差。要提升铅蓄电池的低温性能，理想的状态是将正极板的孔的尺寸变大，负极板的孔尺寸变小，将正极板对电解液硫酸的争夺能力变弱，将负极板对电解液硫酸的争夺能力变强，正负极板对电解液硫酸的争夺处于一种动态的平衡状态。在铅蓄电池的化成的过程中，对正极而言，正极板需要有一定的温度，温度太低会降低正极板中活性物质的转换效率。对负极而言，温度过高，负极板中孔的构建效果不理想，构建的进程与电压、化成过程温升的控制、充电量有绝对关系。本专利技术通过控制化成前期不同阶段的电压值、电压下降过程的最低值、电压上升速度、充电量、充放电过程的温降速度和温升速度及放电电流值等，达到控制正负极板物质的孔结构及提升电池的低温性能的目的。
技术实现思路
基于现有的化成方法的不足，本专利技术公开了一种提升铅蓄电池低温容量的化成方法。一种提升铅蓄电池低温容量的化成方法，包括以下步骤：第一阶段：控制铅蓄电池的电量在0～2.75C2的范围内对电池充电，先以I≤0.15C2的电流值恒流充电，控制电池温升速度，直到电压下降到12.8V～13.0V之间或电量达到0.25C2，在该电量内，电解液和极板表层的铅膏反应完全，电解液开始往极板内部渗透，内部酸碱中和反应开始，在批量生产过程中，电池个体存在差异，电压在该范围内，可以确保所有电池表层的活性物质反应完全。再恒压13.6V限流0.4C2充电，直到电量达到1.9C2，最后控制电流在0.15C2～0.2C2的范围内恒流充电，初始电流为0.2C2，直到电量达到2.75C2，控制该阶段电解液的温升速度≤0.25℃/Ah，电解液温度的最大值T0≤65℃，该温升速度和温度范围内，能够在化成初期有效降低负极膨胀剂的析出。第二阶段：控制铅蓄电池的电量在2.75C2～3.1C2的范围内对电池充电，先以I≤0.25C2的电流值恒流充电，控制该阶段电解液的温升速度≤0.45℃/Ah，电解液的温度上升至T1≤70℃后，继续以I≤0.25C2的电流值恒流充电，直到电量达到3.1C2，控制电流和温升速度，电流过大，该阶段内容易造成温度急升，超过70℃，负极膨胀剂开始析出。第三阶段：控制铅蓄电池的电量在3.1C2～4.6C2的范围内多次充放电，先以I≤0.25C2的电流值进行第一步充电，电解液的温降速度＞0.5℃/Ah，电流值过大，容易造成极化，电解液温度下降速度过慢，进而造成温度下降值无法顺利达到55℃，该温度范围以下，正极转换效率高，同时负极膨胀剂相对稳定。电解液的温度下降到T2≤55℃后，再以电流值I≤0.25C2进行第一步放电，电流值过大，温升明显，放电不能有效去极化，电解液的温度上升到T3＝3/4T1，以0.2C2的电流恒流放电，电解液的温升的速度≤3℃/Ah，电解液的温度上升到T4＝7/8T1。然后以电流值I≤0.25C2进行第二步充电，电解液的温降速度＞0.8℃/Ah，电流值过大，容易造成极化，电解液温度下降速度过慢，进而造成温度下降值无法顺利达到50℃。电解液的温度下降至T5≤50℃，再以电流值I≤0.25C2进行第二步放电，电流值过大，温升明显，放电不能有效去极化，电解液的温度达到T6＝3/4T4，以0.2C2的电流恒流放电，电解液温升的速度≤2℃/Ah，电解液的温度上升到T7＝7/6T5。继续以电流I≤0.25C2进行第三步充电，电解液的温降速度＞0.8℃/Ah，电流值过大，容易造成极化，电解液温度下降速度过慢，进而造成温度下降值无法顺利达到40℃，电解液的温度下降至T8≤40℃，最后以电流I≤0.25C2进行第三步放电，电流值过大，温升明显，放电不能有效去极化，电解液的温升速度≤0.5℃/Ah，电解液的温度达到T9＝4/5T7时，以0.2C2的电流恒流放电，电解液的温升速度≤1℃/Ah，电解液的温度上升到T10＝9/10T7，直到电量达到4.6C2。第四阶段：控制铅蓄电池的电量在4.6C2～6C2的范围内对电池充电，以I≤0.25C2的电流值恒流充电，控制电流和电池温升速度，电流过大，该阶段内容易造成温度急升，电解液的温升速度≤0.5℃/Ah，直到电量达到6C2。电池表面温度低于电解液的温度。第一阶段中的在0.15C2～0.2C2的范围内恒流充电的过程中，电压上升速度≤13.3mV/min，当电压上升速度≥13.5mV/min时，将充电电流调整为0.15C2，确保电压处于缓慢上升，减少极化。第三阶段中的第一步充电的过程中，电解液的温降速度＞0.5℃/Ah，当电解液的温降速度≤0.5℃/Ah时，增大充电电流，每次增加0.5I，直到电解液的温降本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提升铅蓄电池低温容量的化成方法，其特征在于，包括以下步骤：/n第一阶段：控制铅蓄电池的电量在0～2.75C

【技术特征摘要】
1.一种提升铅蓄电池低温容量的化成方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一阶段：控制铅蓄电池的电量在0～2.75C2的范围内对电池充电，先以I≤0.15C2的电流值恒流充电，直到电压下降到12.8V～13.0V之间或电量达到0.25C2，再恒压13.6V限流0.4C2充电，直到电量达到1.9C2，最后控制电流值在0.15C2～0.2C2的范围内恒流充电，初始电流值为0.2C2，直到电量达到2.75C2，控制该阶段电解液的温升速度≤0.25℃/Ah，电解液温度的最大值T0≤65℃；
第二阶段：控制铅蓄电池的电量在2.75C2～3.1C2的范围内对电池充电，先以I≤0.25C2的电流值恒流充电，控制该阶段电解液的温升速度≤0.45℃/Ah，电解液的温度上升至T1≤70℃后，继续以I≤0.25C2的电流值恒流充电，直到电量达到3.1C2；
第三阶段：控制铅蓄电池的电量在3.1C2～4.6C2的范围内多次充放电，先以电流值I≤0.25C2进行第一步充电，电解液的温降速度＞0.5℃/Ah，电解液的温度下降到T2≤55℃后，再以电流值I≤0.25C2进行第一步放电，电解液的温度上升到T3＝3/4T1，以0.2C2的电流值恒流放电，电解液的温升的速度≤3℃/Ah，电解液的温度上升到T4＝7/8T1；然后以电流值I≤0.25C2进行第二步充电，电解液的温降速度＞0.8℃/Ah，电解液的温度下降至T5≤50℃，再以电流值I≤0.25C2进行第二步放电，电解液的温度达到T6＝3/4T4，以0.2C2的电流值恒流放电，电解液温升的速度≤2℃/Ah，电解液的温度上升到T7＝7/6T5；继续以电流值I≤0.25C2进行第三步充电，电解液的温降速度＞0.8℃/Ah，电解液的温度下降至T8≤40℃，最后以电流值I≤0.25C2进行第三步放电，电解液的温升速度≤0.5℃/Ah，电解液的温度达到T9＝4/5T7时，以0.2C2的电流值恒流放电，电解液的温升速度≤1℃/Ah，电解液的温度上升到T10＝9/10T7，直到电量达到4.6C2；
第四阶段：控制铅蓄电池的电量在4.6C2～6C2的范围内对电池充电，以I≤0.25C2的电流值恒流充电，电解液的温升速度≤0.5℃/Ah，直到电量达到6C2。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉，许宝云，张峰博，姚秋实，陈勤忠，周贤机，李雪辉，孔鹤鹏，郭志刚，
申请(专利权)人：天能电池集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33