管式铅酸蓄电池的全寿命充电方法

摘要

本发明涉及铅蓄电池技术领域；具体涉及管式铅酸蓄电池的全寿命充电方法，包括：一、电池正常使用时，采用复合式脉冲充电，包括：(1)以电流I1、电流I2及静置周期性交替变化充电；(2)以恒电压V1限流I1、电流I3及静置周期性交替变化充电；(3)以电流I4恒流充电，直至完全充电；二、电池长时间搁置时，定期进行维护充电；三、电池正常使用期间，定期对电池进行保养充电。采用上述方法后，电池使用频次提高40％以上，对于有批量叉车的用户来说，减少1/3的叉车数量即可完成工作，电池充电时间可缩短50％以上，电池寿命不会出现明显缩短，在电池寿命终止时电池一致性较好,本方法对充电设备要求低，普通充电机即可实现。

权利要求

1.一种管式铅酸蓄电池的全寿命充电方法，其特征在于，包括：

一、电池正常使用时，采用复合式脉冲充电，包括三个阶段：第一阶段以电流I1、电流I2及静置周期性交替变化充电；第二阶段以恒电压V1限流I1、电流I3及静置周期性交替变化充电；第三阶段以电流I4恒流充电，直至完全充电；

二、电池长时间搁置不用时，定期进行维护充电；

三、电池正常使用期间，定期对电池进行保养充电；

所述第一阶段充电时，以电流I1、电流I2及静置周期性交替变化充电，电流I1充电后跟一个电流I2充电，再跟一个静置阶段，此为一个循环；当电流I1充电至电池电压达到V1时跳转至第二阶段，V1为析气值±0.2V；

春秋季进行第一阶段充电时，电流I1为(0.3—0.85)C，持续时间t1为(120—500)s；夏季进行第一阶段充电时，电流I1为(0.2—0.75)C，持续时间t1为(60—400)s；冬季进行第一阶段充电时，电流I1为(0.4—0.95)C，持续时间t1为(180—600)s；随季节变化，电流I2为相应I1的0.027倍，持续时间t2为相应t1的0.33倍，静置阶段持续时间t3为相应t1的0.15倍，其中C为电池的额定容量；

所述第二阶段充电时，以恒电压V1限流I1、电流I3及静置周期性交替变化充电，一个恒压V1限流I1充电后跟一个电流I3充电，再跟一个静置阶段，此为一个循环；当恒压充电电流降至I4时，跳转至第三阶段；

春秋季进行第二阶段充电时，恒压V1限流I1充电持续时间t4为(120—500)s，夏季进行第二阶段充电时，恒压V1限流I1充电持续时间t4为(60—400)s，冬季进行第二阶段充电时，恒压V1限流I1持续时间t4为(180—600)s；随着季节变化，电流I3为相应电流I1的0.013倍，持续时间t5为相应持续时间t4的0.33倍，静置阶段持续时间t6为相应持续时间t4的0.15倍；

所述第三阶段充电中，以恒电流I4充电直至完全充电，电流I4为(0.05—0.15)C，其中C为电池的额定容量；

当电池搁置时间超过30天时，进行维护充电，充电方法为采用(0.07—0.12)C的电流进行充电，至电压及电解液密度稳定(2～3)h不变，其中C为电池的额定容量；

所述保养充电的方法为：第一阶段用电流(0.14—0.25)C充电，充电至电压达到(2.5±

0.1)V；第二阶段用电流(0.07—0.10)C充电，充电至上次放出电量的1.2倍；第三阶段为静置(1-2)h；第四阶段用第二阶段的电流充电，直至产生剧烈气泡时停止；然后重复进行第三阶段和第四阶段，其中C为电池的额定容量。

2.根据权利要求1所述的管式铅酸蓄电池的全寿命充电方法，其特征在于，当电池采用复合式脉冲充电50个周期后，对电池进行一次保养充电。

说明书

管式铅酸蓄电池的全寿命充电方法

技术领域

[0001] 本发明涉及铅蓄电池技术领域；具体涉及一种管式铅酸蓄电池的全寿命充电方法。

背景技术

[0002] 近年来，随着我国经济的快速发展，环境问题受到了高度关注，铅酸蓄电池因其高污染，被推向了风口浪尖。同时，随着国家对新能源产业的扶持，使铅酸蓄电池的生存空间造成了较大的挤压，铅酸蓄电池技术亟需进步，而充电方法一直是限制其进步的瓶颈，如何在缩短充电时间的同时不影响电池的使用寿命是难点，也是电池生产单位致力于研究的方向。管式铅酸蓄电池被广泛应用于电动叉车和电动道路车等领域，在这些领域中电池几乎每天都在进行充放电，这些用户对充电时间及使用寿命的要求也更为迫切，因此研究一套适用于管式铅酸蓄电池整个寿命期间的充电方法，既能实现快速充电又能实现长寿命，是电池生产厂家的目标，也是广大用户的愿望。

发明内容

[0003] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种管式铅酸蓄电池的全寿命充电方法，电池充电时间可缩短50％以上，电池的使用寿命不会出现明显缩短，在电池寿命终止时电池的一致性较好。

[0004] 本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：

[0005] 所述管式铅酸蓄电池的全寿命充电方法，包括：

[0006] 一、电池正常使用时，采用复合式脉冲充电，包括三个阶段：第一阶段以电流I1、电流I2及静置周期性交替变化；第二阶段以恒电压V1限流I1、电流I3及静置周期性交替变化充电；第三阶段以电流I4恒流充电，直至完全充电；

[0007] 二、电池长时间搁置不用时，定期进行维护充电；

[0008] 三、电池正常使用期间，定期对电池进行保养充电。

[0009] 其中，优选方案为：

[0010] 所述第一阶段充电时，以电流I1、电流I2及静置周期性交替变化充电，电流I1充电后跟一个电流I2充电，再跟一个静置阶段，此为一个循环；当电流I1充电至电池电压达到V1时跳转至第二阶段，V1为析气值±0.2V，析气值V1根据各厂家产品不同有所不同，一般为2.4V左右。

[0011] 春秋季进行第一阶段充电时，电流I1为(0.3—0.85)C(A)，持续时间t1为(120—500)s；夏季进行第一阶段充电时，电流I1为(0.2—0.75)C(A)，持续时间t1为(60—400)s；
冬季进行第一阶段充电时，电流I1为(0.4—0.95)C(A)，持续时间t1为(180—600)s；随季节变化，电流I2为相应I1的0.027倍，持续时间t2为相应t1的0.33倍，静置阶段持续时间t3为相应t1的0.15倍，其中C为电池的额定容量。

[0012] 所述第二阶段充电时，以恒电压V1限流I1、电流I3及静置周期性交替变化充电，一个恒压V1限流I1充电后跟一个电流I3充电，再跟一个静置阶段，此为一个循环；当恒压充电电流降至I4时，跳转至第三阶段。

[0013] 春秋季进行第二阶段充电时，恒压V1限流I1充电持续时间t4为(120—500)s，夏季进行第二阶段充电时，恒压V1限流I1充电持续时间t4为(60—400)s，冬季进行第二阶段充电时，恒压V1限流I1持续时间t4为(180—600)s；随着季节变化，电流I3为相应电流I1的0.013倍，持续时间t5为相应持续时间t4的0.33倍，静置阶段持续时间t6为相应持续时间t4的0.15倍。

[0014] 所述第三阶段充电中，以恒电流I4充电直至完全充电，电流I4为(0.05—0.15)C(A)，其中C为电池的额定容量。

[0015] 当电池搁置时间超过30天时，进行维护充电，充电方法为采用(0.07—0.12)C(A)的电流进行充电，至电压及电解液密度稳定(2～3)h不变，其中C为电池的额定容量。

[0016] 当电池采用复合式脉冲充电50个周期后，对电池进行一次保养充电；所述保养充电的方法为：第一阶段用电流(0.14—0.25)C(A)充电，充电至电压达到(2.5±0.1)V；第二阶段用电流(0.07—0.10)C(A)充电，充电至上次放出电量的1.2倍；第三阶段为静置(1-2)h；第四阶段用第二阶段的电流充电，直至产生剧烈气泡时停止；然后重复进行第三阶段和第四阶段，其中C为电池的额定容量。

[0017] 电池在正常使用时，采用复合式脉冲充电，根据管式电池正极板电阻较高的特点，充电电流采用阶梯式下降的方式，使电化学极化和浓差极化的消失分阶段进行，其消失的速度与负脉冲相当，且可以避免产生焦耳热，不会使电池温度继续升高。极化的阶梯式消失，是较缓和但非常有效的去极化方式，可缓解前期大电流充电对极板产生的影响，从而保证电池的使用寿命。另外，根据季节变化采用不同的参数设置，该方法可使充电时间缩短50％以上，电池可实现完全充电，电池温升和失水量与常规充电方法相当，电池寿命也不会出现明显缩短；

[0018] 电池长时间贮存时，期间对电池进行维护充电，防止因自放电导致硫酸盐化，从而延长电池使用寿命；电池采用复合式脉冲充电一段时间后进行保养充电，可预防电池的硫酸盐化故障，减少电池组的不均衡性，尤其利于落后电池的恢复。实验证明，管式电池采用该套充电方法后，电池的使用频次提高40％以上，对于有批量叉车的用户来说可减少1/3的叉车数量，电池的使用寿命无明显衰减。另外，采用本套充电方法，对充电设备要求低，普通充电机即可实现，便于该充电方法的推广应用。

[0019] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

[0020] 本发明基于管式铅酸蓄电池自身的特点及用户使用的具体情况，在Mas理论的引导下，通过大量试验得出管式电池的全寿命充电方法。采用本套充电方法，对充电设备要求低，普通充电机即可实现，便于该充电方法的推广应用采用该套充电方法，正常使用时充电时间可缩短50％以上，电池的使用寿命不会出现明显缩短，在电池寿命终止时电池的一致性较好。

附图说明

[0021] 图1本发明的复合式脉冲充电过程的曲线示意图。

具体实施方式

[0022] 实施例1：

[0023] 所述管式铅酸蓄电池的全寿命充电方法，包括：

[0024] 一、电池正常使用时，采用复合式脉冲充电，包括三个阶段：

[0025] 第一阶段：以电流75A充电6min，再以2A充电2min，然后静置54s，此为一个循环，当充电7个循环时电池电压到达2.40V，转第二阶段；

[0026] 第二阶段：以恒电压2.40V限电流75A充电6min，再以1A充电2min，然后静置54s，此为一个循环，当充电第8个循环时电流降至7A，转第三阶段；

[0027] 第三阶段：以恒电流7A充电，直至充入放出电量的1.2倍；

[0028] 整个复合式脉冲充电过程用时4h25min，在环境温度为18℃下，放电结束时电池温度为23℃，第一阶段充电结束时电池温度为31℃。采用该方法充电结束后，静置1h进行80％DOD放电，放电结束时的电压与采用常规方法充电后电压相比无明显降低。采用该方法充电，80％DOD放电，循环10次后电池失水量与采用常规方法充电的失水量无明显升高。具体数据见表1。

[0029] 表1 2V、100Ah电池80％DOD试验

[0030]试验项目 常规充电方法 本发明
80％DOD放电结束时电压 1.902V 1.902V
10次充放电后，80％DOD放电结束时电压 1.902V 1.900V
充电总时间 8h35min 4h25min
充电过程中的最大温升 6℃ 7℃
10次充放电后电池失水量 112ml 116ml

[0031] 二、电池长时间搁置不用时，定期进行维护充电；

[0032] 叉车用户由于某种原因停工，每隔1个月对电池进行一次维护充电。

[0033] 维护充电的方法为：用7A电流充电，充电8h时电压、电解液比重稳定不变。当用户重新使用叉车时，电池的容量与停工之前一致。

[0034] 三、电池正常使用期间，定期对电池进行保养充电；

[0035] 采用复合式脉冲充电50个周期后，电池80％DOD放电结束时电压为1.87V，对电池进行一次保养充电。

[0036] 保养充电方法为：第一阶段用14A电流充电，充电至电压达到2.40V；第二阶段用7A电流充电，充电至上次放出电量的1.2倍。静置1h，再用7A电流充电，直至产生剧烈气泡时停充1h，如此反复5次后电压、电解液密度稳定，间歇后再进行充电时立即产生剧烈气泡。

[0037] 保养充电后，电池80％DOD放电结束时电压为1.902V。

[0038] 实施例2：

[0039] (1)复合式脉冲充电

[0040] 第一阶段：以电流150A充电6min，再以4A充电2min，然后静置54s，此为一个循环，当充电7个循环时电池电压到达2.40V，转第二阶段。

[0041] 第二阶段：以恒电压2.40V限电流150A充电6min，再以2A充电2min，然后静置54s，此为一个循环，当充电第8个循环时电流降至14A，转第三阶段。

[0042] 第三阶段：以恒电流14A充电，直至充入放出电量的1.2倍。

[0043] 整个充电过程用时4h23min，在环境温度为16℃下，放电结束时电池温度为20℃，第一阶段充电结束时电池温度为27℃。采用该方法充电结束后，静置1h进行80％DOD放电，放电结束时的电压与采用常规方法充电后电压相比无明显降低。采用该方法充电，80％DOD放电，循环10次后电池失水量与采用常规方法充电的失水量无明显升高。具体数据见表2。

[0044] 表2 2V、200Ah电池80％DOD试验

[0045] 试验项目 常规充电方法 本发明80％DOD放电结束时电压 1.900V 1.900V
10次充放电后，80％DOD放电结束时电压 1.900V 1.895V
充电总时间 8h35min 4h23min
充电过程中的最大温升 6℃ 7℃
10次充放电后电池失水量 112ml 110ml

[0046] (2)维护充电

[0047] 叉车用户由于某种原因停工，每隔1个月对电池进行一次维护充电。

[0048] 维护充电的方法为：用14A电流充电，充电8.5h时电压、电解液比重稳定不变。当用户重新使用叉车时，电池的容量与停工之前一致。

[0049] (3)保养充电

[0050] 采用复合式脉冲充电50个周期后，电池80％DOD放电结束时电压为1.87V，对电池进行一次保养充电。

[0051] 保养充电方法为：第一阶段用28A电流充电，充电至电压达到2.40V；第二阶段用14A电流充电，充电至上次放出电量的1.2倍。静置1h，再用14A电流充电，直至产生剧烈气泡时停充1h，如此反复5次后电压、电解液密度稳定，间歇后再进行充电时立即产生剧烈气泡。

[0052] 保养充电后，电池80％DOD放电结束时电压为1.900V。