一种铅蓄电池的加酸、化成方法

摘要

本发明公开了一种铅蓄电池的加酸、化成方法，属于铅蓄电池制造领域，包括以下步骤：(1)加入体积为极群加压吸液体积的60％～70％、密度为1.10～1.20g/mL的低密度电解液，抽负压条件下加入；(2)加入电解液使电解液达到电池的安全阀孔与酸壶的连接处、密度为1.25～1.35g/mL的中密度电解液，抽负压条件下加入；(3)加入体积为隔板加压吸液体积的20％～30％、密度为1.40～1.55g/mL的高密度电解液，依靠重力加入；(4)化成。本发明通过不同的方式加入不同密度和体积的电解液，配合化成工艺，缩短了化成时间，降低了能耗，提高了化成效率和生产效率。

权利要求

1.一种铅蓄电池的加酸、化成方法，使用加酸壶对铅蓄电池加酸，其特征在于，包括以下步骤：(1)加入体积为极群加压吸液体积的60％～70％、密度为1.10～1.20g/mL的低密度电解液，抽负压条件下加入；

(2)加入电解液使电解液达到铅蓄电池的安全阀孔与酸壶的连接处、密度为1.25～

1.35g/mL的中密度电解液，抽负压条件下加入；

(3)加入体积为隔板加压吸液体积的20％～30％、密度为1.40～1.55g/mL的高密度电解液，依靠重力加入；

(4)化成，

步骤(4)中的化成步骤如下：

步骤1，2.5A恒流充电0.5h；

步骤2，3.5A恒流充电0.5h；

步骤3，4.5A恒流充电0.5h；

步骤4，6A恒流充电0.5h；

步骤5，8A恒流充电4h；

步骤6，6A恒流充电0.5h；

步骤7，15A恒流充电至16V；再以16V恒压充电至电流为6A；

步骤8，5A恒流充电1h；

步骤9，10A恒流放电至11.5V；

步骤10，18A恒流充电至16V；再以16V恒压充电至电流为8A；

步骤11，8A恒流充电1h；

步骤12，5A恒流充电0.5h；

步骤13，15A恒流放电至11.5V；

步骤14，18A恒流充电至16V；再以16V恒压充电至电流为8A；

步骤15，8A恒流充电1h；

步骤16，5A恒流充电1h；

步骤17，3.5A恒流充电1.5h；

步骤18，10A恒流放电至10.5V；

步骤19，18A恒流充电1h；

步骤20，5A恒流充电1h；

步骤21，3A恒流充电1h；

步骤22，1A恒流充电1h。

2.如权利要求1中所述的加酸、化成方法，其特征在于，步骤(1)中的抽负压条件是：在

0.095MPa的负压下，先抽5～8S，再放空3～5S，重复2～3次。

3.如权利要求1中所述的加酸、化成方法，其特征在于，步骤(1)中加入的低密度电解液含有硫酸盐，硫酸盐的质量分数是1.5％～2.5％。

4.如权利要求3中所述的加酸、化成方法，其特征在于，硫酸盐为硫酸钠或硫酸镁中的至少一种。

5.如权利要求1中所述的加酸、化成方法，其特征在于，步骤(1)中加入的低密度电解液的温度为0～10℃。

6.如权利要求1中所述的加酸、化成方法，其特征在于，步骤(2)中的抽负压条件是：在

0.055～0.065MPa的负压下持续抽时间5～8S，放空2S。

7.如权利要求1中所述的加酸、化成方法，其特征在于，步骤(2)中加入的电解液的温度为0～35℃。

8.如权利要求1中所述的加酸、化成方法，其特征在于，步骤(3)中加入的电解液的温度为0～35℃。

9.如权利要求1中所述的加酸、化成方法，其特征在于，步骤(4)中的化成在30～35℃的循环水中进行。

说明书

一种铅蓄电池的加酸、化成方法

技术领域

[0001] 本发明属于铅蓄电池制造领域，主要涉及一种铅蓄电池的加酸、化成方法。

背景技术

[0002] 铅蓄电池以其经济性和安全性在二次电池中仍占有较大优势，但受到其它二次电池的冲击，提升铅蓄电池的性能和降低其生产成本是铅蓄电池发展的两大主要任务。化成是生产铅蓄电池主要工序之一，提高铅蓄电池的化成效率对于降低生产成本具有重要的意义。富液式铅蓄电池的极板比较薄，且加入的电解液密度比较低，化成时间通常在十几个小时到三十多个小时，然而AGM铅蓄电池极板的厚度较厚，加入的电解液的密度也比较高，化成效率低，通常需要三天的时间。现有技术一般通过控制铅蓄电池的化成电压、电位、电流和温度等参数，化成时间已缩短至43～48h。

[0003] 专利文献CN111628229A公开了一种铅酸蓄电池的制造方法，向待化成的铅酸蓄电3 3
池中加入第一密度硫酸溶液，密度在1.04g/cm～1.28g/cm之间，通电电流小于0.35C，完全
3 3
化成，然后再向电池中加入第二密度硫酸溶液，硫酸溶液的密度在1.25g/cm～1.60g/cm之间。该方法中蓄电池的制造方法可以准确获得铅酸蓄电池的容量、实现柔性生产。

[0004] 专利文献CN111682273A公开了一种铅蓄电池化成方法，向铅蓄电池中加入1.1～1.4倍饱和吸液量、质量浓度为0.4～0.8％的硫酸盐水溶液，然后1.0～1.5C电流进行第一阶段化成，通过对电池内部抽控制水的沸点为50～60℃；(2)向电池中加入1.2～1.8倍饱和吸液量、密度为1.19～1.25g/mL的硫酸溶液，然后0.8～1.0C进行第二阶段化成，通过对电池内部抽控制水的沸点为40～50℃。该方法通过先加入含有硫酸盐的水溶液，没有电池的温升，化成保持碱性时间明显延长，通过真空度控制化成的温度在50～60℃，可以采用大电流进行快速化成，创造利于α‑PbO2的形成条件，提高α‑PbO2含量。然后，在第二阶段加入一定浓度的硫酸溶液，在一定真空度的条件下继续电池化成，可以实现快速化成。电池化成后α‑PbO2含量提高，电池的寿命延长。

[0005] 因此，提高铅蓄电池的化成效率、循环寿命及生产效率是本领域的技术人员需要解决的问题。

发明内容

[0006] 本发明提供了一种铅蓄电池的加酸、化成方法，目的在于提高铅蓄电池的化成效率、循环寿命和生产效率。

[0007] 一种铅蓄电池的加酸、化成方法，使用加酸壶对铅蓄电池加酸，包括以下步骤：

[0008] (1)加入体积为极群加压吸液体积的60％～70％、密度为1.10～1.20g/mL的低密度电解液，抽负压条件下加入；

[0009] 极群加压吸液体积是指，极群在铅蓄电池格中能够吸收的总的电解液的体积。

[0010] 加入低密度的电解液后，其中一部分电解液与极板反应，形成3BS和1BS。加入的电解液的密度越高，形成的1BS含量越高，不利于极板的寿命。低密度的电解液的加入有利于延长铅蓄电池的使用寿命。低密度的电解液的加入，在极板外表面形成一层保护层，延缓隔板中的电解液继续向极板中心扩散，保护层的组成为大部分的3BS和少部分的PbO、1BS、PbSO4，利于化成。低密度的电解液与极板反应释放的热量少，铅蓄电池温升相对较低。

[0011] (2)加入电解液使电解液达到铅蓄电池的安全阀孔与酸壶的连接处、密度为1.25～1.35g/mL的中密度电解液，抽负压条件下加入；

[0012] 加入的中密度的电解液，负压条件弱于加入低密度电解液时的负压。若负压太高会加速中密度的电解液向极板的内部扩散，使极板中1BS和PbSO4含量增加，不利于化成过程，不利于铅蓄电池使用寿命的提升。安全阀孔径较小，延缓后续加入的高密度的电解液向隔板中扩散。

[0013] (3)加入体积为极群加压吸液体积的20％～30％、密度为1.40～1.55g/mL的高密度电解液，依靠重力加入；

[0014] 只加入低密度的电解液和/或中密度的电解液化成后铅蓄电池的开路电压偏低，加入高密的度电解液可以弥补电压偏低的问题。高密的度电解液采用重力加入，可以延缓高密度的电解液向隔板中扩散的速度。加入高密的度电解液化成初期铅蓄电池不产生气体，高密的电解液向隔板中扩散缓慢。随着化成进行，极板中硫酸释放出来，使隔板中电解液密度增加。化成后期，铅蓄电池大量析气，加速隔板中电解液和酸壶中的电解液的扩散，使隔板中的电解液分散达到均衡。

[0015] (4)化成。

[0016] 步骤(1)中的抽负压条件是：在0.085～0.095MPa的负压下，先抽负压5～8S，再放空3～5S，重复2～3次。

[0017] 放空是指在抽负压的过程中，停止抽负压，使铅蓄电池内部气压与大气压相通。

[0018] 抽负压2～3次，能够使反应后的低密度的电解液尽量扩散至极板的中心。

[0019] 步骤(1)中加入的低密度电解液含有硫酸盐，硫酸盐的质量分数是1.5％～2.5％。

[0020] 硫酸盐为硫酸钠、硫酸镁、硫酸钾或硫酸锂中的至少一种。

[0021] 硫酸盐的质量分数是1.5％～2.5％，常规电解液中的硫酸盐的质量分数仅0.5％～1.0％。加入的硫酸盐具有导电离子的作用，在化成过程中可以作为支持电解质，有利于降低充电初期的内阻，提高电流的利用率。

[0022] 步骤(1)中加入的低密度电解液的温度为0～10℃。

[0023] 步骤(2)中的抽负压条件是：在0.055～0.065MPa的负压下持续抽时间5～8S。

[0024] 步骤(2)和步骤(3)中加入的电解液的温度为0～35℃。

[0025] 步骤(4)中的化成在30～35℃的循环水中进行。

[0026] 步骤(4)中的化成步骤如下：

[0027] 步骤1，2.5A恒流充电0.5h；

[0028] 步骤2，3.5A恒流充电0.5h；

[0029] 步骤3，4.5A恒流充电0.5h；

[0030] 步骤4，6A恒流充电0.5h；

[0031] 步骤5，8A恒流充电4h；

[0032] 步骤6，6A恒流充电0.5h；

[0033] 步骤7，15A恒流充电至16V；再以16V恒压充电至电流为6A；

[0034] 步骤8，5A恒流充电1h；

[0035] 步骤9，10A恒流放电至11.5V；

[0036] 步骤10，18A恒流充电至16V；再以16V恒压充电至电流为8A；

[0037] 步骤11，8A恒流充电1h；

[0038] 步骤12，5A恒流充电0.5h；

[0039] 步骤13，15A恒流放电至11.5V；

[0040] 步骤14，18A恒流充电至16V；再以16V恒压充电至电流为8A；

[0041] 步骤15，8A恒流充电1h；

[0042] 步骤16，5A恒流充电1h；

[0043] 步骤17，3.5A恒流充电1.5h；

[0044] 步骤18，10A恒流放电至10.5V；

[0045] 步骤19，18A恒流充电1h；

[0046] 步骤20，5A恒流充电1h；

[0047] 步骤21，3A恒流充电1h；

[0048] 步骤22，1A恒流充电1h。

[0049] 上述22步完成后进行带电抽酸：以1A电流充电的同时取出多余的电解液，当多余的电解液取出后停止充电，完成化成。

[0050] 化成过程总用时24～25h，化成过程中的净充电量140～150Ah。

[0051] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0052] 本发明中先加入低密度电解液，低密度电解液与极板反应释放的热量较少，铅蓄电池的温升相对较低；加入的低密度电解液中含有硫酸盐，硫酸盐具有良好的导电离子作用，在化成过程中可以作为支持电解质，降低铅蓄电池充电初期的内阻，有利于提高电流的利用率，缩短化成时间。本发明中最后加入高密度电解液，高密度电解液在隔板中扩散缓慢且在化成初期不产生气体。化成后期，铅蓄电池大量析出气体，加快隔板中电解液和酸壶中电解液的扩散速率，使隔板中的电解液分散至均衡。本发明中先后加入不同密度和不同体积的电解液，再配合化成工艺，可以缩短化成时间，降低化成过程的能耗，达到提高化成效率和生产效率的目的。

附图说明

[0053] 图1为实施例1中化成后铅蓄电池的正极板。

[0054] 图2为实施例2中化成后铅蓄电池的正极板。

[0055] 图3为对比例1中化成后铅蓄电池的正极板。

[0056] 图4为对比例2中化成后铅蓄电池的正极板。

具体实施方式

[0057] 实施例1

[0058] 取型号为12V、20Ah的铅蓄电池，使用加酸壶向铅蓄电池中加入密度为1.10g/mL占极群加压吸液体积60％的低密度电解液，低密度电解液的温度为10℃，低密度电解液中硫酸钠的质量分数是2.5％；加入低密度电解液后在0.095MPa的负压下先抽真空5S，再放空3S，重复3次。铅蓄电池状态稳定后加入密度为1.35g/mL的中密度电解液至安全阀孔与酸壶的连接处，中密度电解液的温度为0℃，加入中密度电解液后在0.055MPa的负压下抽真空
8S，放空2S。铅蓄电池状态稳定后，依靠重力加入密度为1.55g/mL占隔板加压吸液体积的
20％的高密度电解液，高密度电解液的温度为35℃。加入高密度电解液后，将铅蓄电池放在
30～35℃的循环水中进行化成，化成步骤如表1。

[0059] 表1铅蓄电池的化成步骤

[0060]

[0061]

[0062] 对化成后的铅蓄电池进行拆解，拆解后的正极板见图1，其PbO2含量如表3所示。

[0063] 实施例2

[0064] 取型号为12V、20Ah的铅蓄电池，使用加酸壶向铅蓄电池中加入密度为1.20g/mL占极群加压吸液体积70％的低密度电解液，低密度电解液的温度为0℃，低密度电解液中硫酸镁的质量分数是1.5％；加入低密度电解液后在0.095MPa的负压下先抽真空8S，再放空5S，重复2次。铅蓄电池状态稳定后加入密度为1.25g/mL的中密度电解液至安全阀孔与酸壶的连接处，中密度电解液的温度为35℃，加入中密度电解液后在0.065MPa的负压下抽真空5S，放空2S。铅蓄电池状态稳定后，依靠重力加入密度为1.40g/mL占隔板加压吸液体积的30％的高密度电解液，高密度电解液的温度为0℃。加入高密度电解液后，将铅蓄电池放在30～35℃的循环水中进行化成，化成步骤如表1。对化成后的铅蓄电池进行拆解，拆解后的正极板见图2，其PbO2含量如表3所示。

[0065] 对比例1

[0066] 取型号为12V、20Ah的铅蓄电池，使用加酸壶向铅蓄电池中加入密度为1.255g/ml为极群吸液体积的1.5倍的电解液，电解液的温度为10℃，电解液中硫酸钠质量分数0.8％，加入电解液后在0.085Mpa的负压下先抽真空10S，再放空5S，重复4次。然后放入10～20℃冷却水中静置0.5h，静置后在30～40℃循环水中进行充电化成。化成步骤如表2。

[0067] 表2铅蓄电池的化成步骤

[0068] No. 工作模式 电流(A) 跳转条件1 恒流充电 2.5 时间≥0.5h
2 恒流充电 3.5 时间≥0.5h
3 恒流充电 4.5 时间≥0.5h
4 恒流充电 5 时间≥2.0h
5 恒流充电 6.5 时间≥7h
6 恒流放电 ‑10 时间≥0.3h
7 恒流充电 8 时间≥0.4h
8 恒流充电 6 时间≥1h
9 恒流放电 ‑10 时间≥0.5h
10 恒流充电 8 时间≥0.7h
11 恒流充电 6 时间≥1.0h
12 恒流放电 ‑10 时间≥0.7h
13 恒流充电 8 时间≥0.9h
14 恒流充电 6 时间≥2h
15 恒流放电 ‑10 时间≥0.9h
16 恒流充电 8 时间≥0.9h
17 恒流充电 6 时间≥2h
18 恒流放电 ‑10 时间≥1.2h
19 恒流充电 8 时间≥1.2h
20 恒流充电 6 时间≥7h
21 恒流充电 5.5 时间≥3.5h
22 恒流充电 3.5 时间≥2h
23 恒流放电 ‑10 时间≥1.9h
24 恒流充电 8 时间≥2.4h
25 恒流充电 6 时间≥2h
26 恒流充电 5 时间≥1.0h
27 恒流充电 3 时间≥1h
28 恒流充电 1 时间≥1h

[0069] 对化成后的铅蓄电池进行拆解，拆解后的正极板见图3，其PbO2含量如表3所示。

[0070] 对比例2

[0071] 取型号为12V、20Ah的铅蓄电池，使用加酸壶向铅蓄电池中加入密度为1.10g/mL占极群加压吸液体积60％的低密度电解液，低密度电解液的温度为0℃，低密度电解液中硫酸镁的质量分数是2.5％；加入低密度电解液后在0.095MPa的负压下先抽真空8S，再放空5S，重复2次。铅蓄电池状态稳定后加入密度为1.27g/mL的中密度电解液至安全阀孔与酸壶的连接处，中密度电解液的温度为35℃，加入中密度电解液后在0.055MPa的负压下抽真空5S，放空2S。铅蓄电池状态稳定后，依靠重力加入密度为1.40g/mL占隔板加压吸液体积的30％的高密度电解液，高密度电解液的温度为0℃。加入高密度电解液后，将铅蓄电池放在30～35℃的循环水中进行化成，化成步骤如表2。对化成后的铅蓄电池进行拆解，拆解后的正极板见图4，其PbO2含量如表3所示。

[0072] 从图1～4中正极板的外观可以看出，对比例2中极板的外观最好，实施例2和实施例1中极板的外观次之，对比例1中极板的外观最差，说明采用本发明的加酸方法有利于提高化成效率。

[0073] 应用例1

[0074] 将铅蓄电池按GB/T22199‑2017标准进行检测。2hr放电时间：在25℃±2℃环境中，充满电的电池以10A放电至10.5V的时间，连续测3次取2hr容量的最高值。‑18℃低温放电时间：充满电的电池，在‑18℃环境中，以以10A放电至10.5V的时间。大电流放电时间：在25℃±2℃环境中，以36A放电至10.5V的时间。检测结果如表3所示。

[0075] 表3铅蓄电池的性能检测结果

[0076]

[0077]

[0078] 从表3可以看出，实施例1和实施例2与对比例1相比，实施例1和实施例2中的净充电量少50Ah，化成时间少21h，但实施例1和实施例2的开路电压、PbO2含量、2hr容量、‑18℃低温和大电流放电性能等和对比例1相当。说明采用本发明的加酸化成方法可有效缩短化成时间，提高化成效率，节省电能，且不影响铅蓄电池的性能。

[0079] 对比例2采用实施例中的加酸方法和对比例1中的化成方法，对比例2与对比例1相比，对比例2中的PbO2含量和开路电压更高，说明实施例中的加酸方法有利于改善铅蓄电池的性能。