一种铅酸蓄电池脉冲内化成工艺的制作方法

本发明涉及蓄电池化成工艺，具体是一种铅酸蓄电池脉冲内化成工艺。

背景技术：

为了顺应国家环保要求，从2011年开始各铅酸蓄电池生产企业的蓄电池生产工艺陆续从铅锑外化成工艺转变为铅钙内化成工艺，经过这几年的工艺探索，工艺逐渐成熟，但同时也出现了一些问题--初期容量衰减。多数企业生产的动力电池在使用3个月左右的时候出现容量快速下降，导致电池提前报废，退货率明显上升，影响企业的效益。蓄电池在化成的时候因产生较大的极化，较大一部分电量转化成热量或电解水而流失，造成较大的浪费；此外，目前蓄电池化成周期较长，设备投入较大，占蓄电池生产总设备投入的30%以上，如缩短化成周期，提高设备利用率将大幅度降低蓄电池生产的投资成本。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种铅酸蓄电池脉冲内化成工艺。可有效提升蓄电池使用寿命，提高电池一致性，避免蓄电池出现初期容量衰减。

本发明采用的技术方案是：一种铅酸蓄电池脉冲内化成工艺，包括以下步骤：（1）加酸、静置：通过真空灌酸机将胶体电解液添加到内化成干电池中，将灌注电解液的内化成电池在15min内转入带有冷却循环水的冷却水槽中，静置1.5-2h，控制水槽内冷却水温≤45℃或控制电池内化成酸液温度≤55℃，将蓄电池与带有正负脉冲功能的充电机连接好准备进行内化成；

（2）首先采用0.1c3的电流对蓄电池进行充电1-2h结束；

（3）采用0.5c3的电流对蓄电池进行充电，充电到蓄电池单体电压到2.6-2.65v结束；

（4）采用0.2c3的电流对蓄电池进行充电，充电到蓄电池单体电压到2.65-2.7v结束；

（5）采用间歇正脉冲的方式对蓄电池进行充电：使用0.2c3充电3s，静置1s，充电到蓄电池单体电压达到2.7-2.75v结束；

（6）采用带有上下坡的正脉冲对蓄电池进行充电：充电电流在1s内从0上升到0.2c3，保持0.2c35s，在1s内电流下降到0，静置2s，按照该种方式充电3-5h；

（7）采用带有上下坡的正负脉冲对蓄电池进行充电：充电电流在1s内从0上升到0.2c3，保持0.2c33s，在1s内电流下降到0，静置1s，放电电流在1s内从0上升到0.1c3，保持0.1c32s，在1s内电流下降到0；该阶段充电时间为3-5h；

（8）使用0.5c3对蓄电池进行放电到每单体电压为1.8v，对蓄电池进行去极化，同时使电池上部较低浓度的电解液下到电池内部；

（9）使用0.5c3对蓄电池进行充电到每单体电压为2.6-2.7v；

（10）采用带有上下坡的正脉冲对蓄电池进行充电：充电电流在1s内从0上升到0.2c3，保持0.2c35s，在1s内电流下降到0，静置2s，按照该种方式充电3-5h；

（11）采用带有上下坡的正负脉冲对蓄电池进行充电，充电电流在1s内从0上升到0.2c3，保持0.2c33s，在1s内电流下降到0，静置1s，放电电流在1s内从0上升到0.1c3，保持0.1c32s，在1s内电流下降到0；该阶段充电时间为3-5h；

（12）使用0.5c3对蓄电池进行放电到每单体电压为1.8v，对蓄电池容量进行检测，并对电池电压及放电时间进行记录，作为后续电池配组依据；

（13）使用0.5c3对蓄电池进行充电到每单体电压为2.6-2.7v；

（14）使用0.2c3对蓄电池进行充电2-4h，蓄电池内化成结束；

（15）采用0.05c3的电流进行充电，在充电的过程中将蓄电池内部富余的酸液抽出。

所述胶体电解液由以下质量百分比的组分组成：32-38%的硫酸、0.1-0.3%的磷酸、1.0-2.0%的无水硫酸钠、0.1-0.5%的硫酸亚锡、0.5-1.5%的气相二氧化硅、0.1-0.3%的羧甲基纤维素钠、0.1-0.5%的硅酸钠，余量为蒸馏水。

本发明的有益效果是：根据蓄电池在各个不同阶段的特点采用不同的电流和化成方式，降低蓄电池内部的极化，提高电流的利用效率，同时降低蓄电池在充电过程中产生大量气体冲刷活性物质而导致的活性物质结合力不好的问题，有效抑制活性物质的软化脱落可有效提升蓄电池使用寿命20%以上，提高电池一致性，避免蓄电池出现初期容量衰减，可节省化成用电量30%以上；同时整个化成过程中采用大电流的方式进行化成节省化成时间50%以上。

附图说明

图1为本发明步骤（5）的脉冲电流图；

图2为本发明步骤（6）的脉冲电流图；

图3为本发明步骤（7）的脉冲电流图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

实施例1

一种铅酸蓄电池脉冲内化成工艺，包括以下步骤：

（1）加酸、静置：通过真空灌酸机将胶体电解液添加到内化成干电池中，每单体的电解液添加量为蓄电池3hr容量乘以12得到；其中，胶体电解液由以下质量百分比的组分组成：32%的硫酸、0.3%的磷酸、1.8%的无水硫酸钠、0.3%的硫酸亚锡、0.5%的气相二氧化硅、0.1%的羧甲基纤维素钠、0.4%的硅酸钠，余量为蒸馏水。将灌注电解液的内化成电池在15min内转入带有冷却循环水的冷却水槽中，控制水槽内冷却水温≤45℃或控制电池内化成酸液温度≤55℃，蓄电池灌注胶体酸后开始计时静置1.5-2h，让电解液充分与极板活性物质进行反应（生成细小硫酸铅，化成后可转化成高活性的β—二氧化铅），将蓄电池与带有正负脉冲功能的充电机连接好准备进行内化成；

（2）首先采用0.1c3的电流对蓄电池进行充电2h结束，使板栅与活性物质之间形成导电层，降低蓄电池后期大电流充电时的内阻；

（3）采用0.5c3的电流对蓄电池进行充电，充电到蓄电池单体电压到2.6v结束；

（4）采用0.2c3的电流对蓄电池进行充电，充电到蓄电池单体电压到2.65v结束；

（5）采用间歇正脉冲的方式对蓄电池进行充电：使用0.2c3充电3s，静置1s，充电到蓄电池单体电压达到2.75v结束；

（6）采用带有上下坡的正脉冲对蓄电池进行充电：充电电流在1s内从0上升到0.2c3，保持0.2c35s，在1s内电流下降到0，静置2s，按照该种方式充电3h；

（7）采用带有上下坡的正负脉冲对蓄电池进行充电：充电电流在1s内从0上升到0.2c3，保持0.2c33s，在1s内电流下降到0，静置1s，放电电流在1s内从0上升到0.1c3，保持0.1c31s，在1s内电流下降到0；该阶段充电时间为5h；

（8）使用0.5c3对蓄电池进行放电到每单体电压为1.8v，对蓄电池进行去极化，同时使电池上部较低浓度的电解液下到电池内部；

（9）使用0.5c3对蓄电池进行充电到每单体电压为2.7v；

（10）采用带有上下坡的正脉冲对蓄电池进行充电：充电电流在1s内从0上升到0.2c3，保持0.2c35s，在1s内电流下降到0，静置2s，按照该种方式充电4h；

（11）采用带有上下坡的正负脉冲对蓄电池进行充电，充电电流在1s内从0上升到0.2c3，保持0.2c33s，在1s内电流下降到0，静置1s，放电电流在1s内从0上升到0.1c3，保持0.1c31s，在1s内电流下降到0；该阶段充电时间为4h；

（12）使用0.5c3对蓄电池进行放电到每单体电压为1.8v，对蓄电池容量进行检测，并对电池电压及放电时间进行记录，作为后续电池配组依据；

（13）使用0.5c3对蓄电池进行充电到每单体电压为2.7v；

（14）使用0.2c3对蓄电池进行充电2h，蓄电池内化成结束；

（15）采用0.05c3的电流进行充电，在充电的过程中将蓄电池内部富余的酸液抽出，3h内抽酸结束。

具体统计见表1：

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实施例2

一种铅酸蓄电池脉冲内化成工艺，包括以下步骤：

（1）加酸、静置：通过真空灌酸机将胶体电解液添加到内化成干电池中，每单体的电解液添加量为蓄电池3hr容量乘以12得到；其中，胶体电解液由以下质量百分比的组分组成：33%的硫酸、0.3%的磷酸、1.2%的无水硫酸钠、0.1%的硫酸亚锡、0.9%的气相二氧化硅、0.2%的羧甲基纤维素钠、0.4%的硅酸钠，余量为蒸馏水。将灌注电解液的内化成电池在15min内转入带有冷却循环水的冷却水槽中，控制水槽内冷却水温≤45℃或控制电池内化成酸液温度≤55℃，蓄电池灌注胶体酸后开始计时静置1.5-2h，让电解液充分与极板活性物质进行反应（生成细小硫酸铅，化成后可转化成高活性的β—二氧化铅），将蓄电池与带有正负脉冲功能的充电机连接好准备进行内化成；

（2）首先采用0.1c3的电流对蓄电池进行充电1.5h结束；使板栅与活性物质之间形成导电层，降低蓄电池后期大电流充电时的内阻；

（3）采用0.5c3的电流对蓄电池进行充电，充电到蓄电池单体电压到2.65v结束；

（4）采用0.2c3的电流对蓄电池进行充电，充电到蓄电池单体电压到2.7v结束；

（5）采用间歇正脉冲的方式对蓄电池进行充电：使用0.2c3充电3s，静置1s，充电到蓄电池单体电压达到2.75v结束；

（6）采用带有上下坡的正脉冲对蓄电池进行充电：充电电流在1s内从0上升到0.2c3，保持0.2c35s，在1s内电流下降到0，静置2s，按照该种方式充电4h；

（7）采用带有上下坡的正负脉冲对蓄电池进行充电：充电电流在1s内从0上升到0.2c3，保持0.2c33s，在1s内电流下降到0，静置1s，放电电流在1s内从0上升到0.1c3，保持0.1c31s，在1s内电流下降到0；该阶段充电时间为3h；

（8）使用0.5c3对蓄电池进行放电到每单体电压为1.8v，对蓄电池进行去极化，同时使电池上部较低浓度的电解液下到电池内部；

（9）使用0.5c3对蓄电池进行充电到每单体电压为2.65v；

（10）采用带有上下坡的正脉冲对蓄电池进行充电：充电电流在1s内从0上升到0.2c3，保持0.2c35s，在1s内电流下降到0，静置2s，按照该种方式充电4h；

（11）采用带有上下坡的正负脉冲对蓄电池进行充电，充电电流在1s内从0上升到0.2c3，保持0.2c33s，在1s内电流下降到0，静置1s，放电电流在1s内从0上升到0.1c3，保持0.1c31s，在1s内电流下降到0；该阶段充电时间为3h；

（12）使用0.5c3对蓄电池进行放电到每单体电压为1.8v，对蓄电池容量进行检测，并对电池电压及放电时间进行记录，作为后续电池配组依据；

（13）使用0.5c3对蓄电池进行充电到每单体电压为2.65v；

（14）使用0.2c3对蓄电池进行充电2h，蓄电池内化成结束；

（15）采用0.05c3的电流进行充电，在充电的过程中将蓄电池内部富余的酸液抽出。

具体统计见表2：

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实施例3

一种铅酸蓄电池脉冲内化成工艺，包括以下步骤：

（1）加酸、静置：通过真空灌酸机将胶体电解液添加到内化成干电池中，每单体的电解液添加量为蓄电池3hr容量乘以12得到；其中，胶体电解液由以下质量百分比的组分组成：37%的硫酸、0.2%的磷酸、1.5%的无水硫酸钠、0.3%的硫酸亚锡、0.6%的气相二氧化硅、0.2%的羧甲基纤维素钠、0.4%的硅酸钠，余量为蒸馏水。将灌注电解液的内化成电池在15min内转入带有冷却循环水的冷却水槽中，控制水槽内冷却水温≤45℃或控制电池内化成酸液温度≤55℃，蓄电池灌注胶体酸后开始计时静置1.5-2h，让电解液充分与极板活性物质进行反应（生成细小硫酸铅，化成后可转化成高活性的β—二氧化铅），将蓄电池与带有正负脉冲功能的充电机连接好准备进行内化成；

（2）首先采用0.1c3的电流对蓄电池进行充电2h结束；

（3）采用0.5c3的电流对蓄电池进行充电，充电到蓄电池单体电压到2.6v结束；

（4）采用0.2c3的电流对蓄电池进行充电，充电到蓄电池单体电压到2.65v结束；

（5）采用间歇正脉冲的方式对蓄电池进行充电：使用0.2c3充电3s，静置1s，充电到蓄电池单体电压达到2.7v结束；

（6）采用带有上下坡的正脉冲对蓄电池进行充电：充电电流在1s内从0上升到0.2c3，保持0.2c35s，在1s内电流下降到0，静置2s，按照该种方式充电3h；

（7）采用带有上下坡的正负脉冲对蓄电池进行充电：充电电流在1s内从0上升到0.2c3，保持0.2c33s，在1s内电流下降到0，静置1s，放电电流在1s内从0上升到0.1c3，保持0.1c31s，在1s内电流下降到0；该阶段充电时间为4h；

（8）使用0.5c3对蓄电池进行放电到每单体电压为1.8v，对蓄电池进行去极化，同时使电池上部较低浓度的电解液下到电池内部；

（9）使用0.5c3对蓄电池进行充电到每单体电压为2.7v；

（10）采用带有上下坡的正脉冲对蓄电池进行充电：充电电流在1s内从0上升到0.2c3，保持0.2c35s，在1s内电流下降到0，静置2s，按照该种方式充电5h；

（11）采用带有上下坡的正负脉冲对蓄电池进行充电，充电电流在1s内从0上升到0.2c3，保持0.2c33s，在1s内电流下降到0，静置1s，放电电流在1s内从0上升到0.1c3，保持0.1c31s，在1s内电流下降到0；该阶段充电时间为4h；

（12）使用0.5c3对蓄电池进行放电到每单体电压为1.8v，对蓄电池容量进行检测，并对电池电压及放电时间进行记录，作为后续电池配组依据；

（13）使用0.5c3对蓄电池进行充电到每单体电压为2.7v；

（14）使用0.2c3对蓄电池进行充电3h，蓄电池内化成结束；

（15）采用0.05c3的电流进行充电，在充电的过程中将蓄电池内部富余的酸液抽出。

具体统计见表3：

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实施例4

一种铅酸蓄电池脉冲内化成工艺，包括以下步骤：

（1）加酸、静置：通过真空灌酸机将胶体电解液添加到内化成干电池中，每单体的电解液添加量为蓄电池3hr容量乘以12得到；其中，胶体电解液由以下质量百分比的组分组成：35%的硫酸、0.2%的磷酸、1.5%的无水硫酸钠、0.3%的硫酸亚锡、0.8%的气相二氧化硅、0.2%的羧甲基纤维素钠、0.1%的硅酸钠，余量为蒸馏水。将灌注电解液的内化成电池在15min内转入带有冷却循环水的冷却水槽中，控制水槽内冷却水温≤45℃或控制电池内化成酸液温度≤55℃，蓄电池灌注胶体酸后开始计时静置1.5-2h，让电解液充分与极板活性物质进行反应（生成细小硫酸铅，化成后可转化成高活性的β—二氧化铅），将蓄电池与带有正负脉冲功能的充电机连接好准备进行内化成；

（2）首先采用0.1c3的电流对蓄电池进行充电1h结束；

（3）采用0.5c3的电流对蓄电池进行充电，充电到蓄电池单体电压到2.6v结束；

（4）采用0.2c3的电流对蓄电池进行充电，充电到蓄电池单体电压到2.7v结束；

（5）采用间歇正脉冲的方式对蓄电池进行充电：使用0.2c3充电3s，静置1s，充电到蓄电池单体电压达到2.7v结束；

（6）采用带有上下坡的正脉冲对蓄电池进行充电：充电电流在1s内从0上升到0.2c3，保持0.2c35s，在1s内电流下降到0，静置2s，按照该种方式充电4h；

（7）采用带有上下坡的正负脉冲对蓄电池进行充电：充电电流在1s内从0上升到0.2c3，保持0.2c33s，在1s内电流下降到0，静置1s，放电电流在1s内从0上升到0.1c3，保持0.1c31s，在1s内电流下降到0；该阶段充电时间为3h；

（8）使用0.5c3对蓄电池进行放电到每单体电压为1.8v，对蓄电池进行去极化，同时使电池上部较低浓度的电解液下到电池内部；

（9）使用0.5c3对蓄电池进行充电到每单体电压为2.7v；

（10）采用带有上下坡的正脉冲对蓄电池进行充电：充电电流在1s内从0上升到0.2c3，保持0.2c35s，在1s内电流下降到0，静置2s，按照该种方式充电5h；

（11）采用带有上下坡的正负脉冲对蓄电池进行充电，充电电流在1s内从0上升到0.2c3，保持0.2c33s，在1s内电流下降到0，静置1s，放电电流在1s内从0上升到0.1c3，保持0.1c31s，在1s内电流下降到0；该阶段充电时间为4h；

（12）使用0.5c3对蓄电池进行放电到每单体电压为1.8v，对蓄电池容量进行检测，并对电池电压及放电时间进行记录，作为后续电池配组依据；

（13）使用0.5c3对蓄电池进行充电到每单体电压为2.7v；

（14）使用0.2c3对蓄电池进行充电2h，蓄电池内化成结束；

（15）采用0.05c3的电流进行充电，在充电的过程中将蓄电池内部富余的酸液抽出。

具体统计见表4：

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实施例5

一种铅酸蓄电池脉冲内化成工艺，包括以下步骤：

（1）加酸、静置：通过真空灌酸机将胶体电解液添加到内化成干电池中，每单体的电解液添加量为蓄电池3hr容量乘以12得到；其中，胶体电解液由以下质量百分比的组分组成：38%的硫酸、0.2%的磷酸、1.5%的无水硫酸钠、0.3%的硫酸亚锡、0.8%的气相二氧化硅、0.2%的羧甲基纤维素钠、0.1%的硅酸钠，余量为蒸馏水。将灌注电解液的内化成电池在15min内转入带有冷却循环水的冷却水槽中，控制水槽内冷却水温≤45℃或控制电池内化成酸液温度≤55℃，蓄电池灌注胶体酸后开始计时静置1.5-2h，让电解液充分与极板活性物质进行反应（生成细小硫酸铅，化成后可转化成高活性的β—二氧化铅），将蓄电池与带有正负脉冲功能的充电机连接好准备进行内化成；

（2）首先采用0.1c3的电流对蓄电池进行充电2h结束；

（3）采用0.5c3的电流对蓄电池进行充电，充电到蓄电池单体电压到2.65v结束；

（4）采用0.2c3的电流对蓄电池进行充电，充电到蓄电池单体电压到2.65v结束；

（5）采用间歇正脉冲的方式对蓄电池进行充电：使用0.2c3充电3s，静置1s，充电到蓄电池单体电压达到2.75v结束；

（6）采用带有上下坡的正脉冲对蓄电池进行充电：充电电流在1s内从0上升到0.2c3，保持0.2c35s，在1s内电流下降到0，静置2s，按照该种方式充电5h；

（7）采用带有上下坡的正负脉冲对蓄电池进行充电：充电电流在1s内从0上升到0.2c3，保持0.2c33s，在1s内电流下降到0，静置1s，放电电流在1s内从0上升到0.1c3，保持0.1c31s，在1s内电流下降到0；该阶段充电时间为3h；

（8）使用0.5c3对蓄电池进行放电到每单体电压为1.8v，对蓄电池进行去极化，同时使电池上部较低浓度的电解液下到电池内部；

（9）使用0.5c3对蓄电池进行充电到每单体电压为2.7v；

（10）采用带有上下坡的正脉冲对蓄电池进行充电：充电电流在1s内从0上升到0.2c3，保持0.2c35s，在1s内电流下降到0，静置2s，按照该种方式充电4h；

（11）采用带有上下坡的正负脉冲对蓄电池进行充电，充电电流在1s内从0上升到0.2c3，保持0.2c33s，在1s内电流下降到0，静置1s，放电电流在1s内从0上升到0.1c3，保持0.1c31s，在1s内电流下降到0；该阶段充电时间为3h；

（12）使用0.5c3对蓄电池进行放电到每单体电压为1.8v，对蓄电池容量进行检测，并对电池电压及放电时间进行记录，作为后续电池配组依据；

（13）使用0.5c3对蓄电池进行充电到每单体电压为2.6v；

（14）使用0.2c3对蓄电池进行充电3h，蓄电池内化成结束；

（15）采用0.05c3的电流进行充电，在充电的过程中将蓄电池内部富余的酸液抽出。

具体统计见表5：

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将同批6-evf-33的电池分别按照实例1-5的胶体酸配方及化成工艺与目前常规化成方式制作成成品电池，并对化成过程中的数据以及电池的检测数据进行比较，对比数据如表6所示：

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从上表可以看出，采用本发明的内化成工艺化成的电池，其化成时间缩短58个小时以上（＞50%），单只电池的用电量大于1.9kwh/只电池（大于30%），循环寿命超过450次，与传统化成方式相比较寿命提升20%以上，3hr容量及-18℃低温容量也略有优势。

对以上电池进行解剖分析，采用本发明的内化成工艺化成的电池，化成良好，表面无白花现象，酸液分布均匀，而采用常规化成方式化成的电池表面有白花现象，酸液分层严重。具体数据见表7：

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本发明的内化成工艺，全过程通过多次充放过程，蓄电池极板化成效果良好，酸液密度均匀，活性物质结合牢固，可有效提升蓄电池使用寿命20%以上，提高电池一致性，避免蓄电池出现初期容量衰减，可节省化成用电量30%以上，节省化成时间50%以上。