[發明專利]用于給閥控式鉛酸電池充電的方法和裝置

有效

• 申請號: 00103105.8
• 申請日: 2000-03-15
• 公開（公告）號: CN1268785A
• 公開（公告）日: 2000-10-04
• 發明（設計）人: 根本圣治
• 申請（專利權）人: 日本電池株式會社
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44;H01M10/48
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 王維玉,王達佐

本發明涉及用于能同時逐步降低充電電流的給閥控式鉛酸電池充電的方法和裝置。

對于給用于電動汽車、客車、高爾夫車等的循環使用目的的鉛酸電池充電，可進行短時間的兩級恒電流充電。

兩級恒電流充電方法是鉛酸電池的電壓達到預定轉換電壓之前，用大電流進行充電，并且電壓一達到轉換電壓時，充電就轉換到小電流充電，小電流充電持續預定時間直至充電速率達到預定值如120％的放電速率。

在這種充電方法中，為縮短充電時間，必須盡可能進行大電流的初步充電周期。因此，轉換電壓需設定成較高。然而，如果設定轉換電壓較高，當盡管繼續初步充電，卻存在鉛酸電池的電壓從未達到轉換電壓的情況時，充電方法難于控制而引起過充電。因此，轉換電壓不能設定太低，而應留有余量，從而縮短了不希望有的初步充電時間。因此，降低了初步充電的電量。在現有技術的充電方法中，問題在于由于第二充電中補充電量降低，不能充分實現充電時間的降低。

另一方面，近年來已推廣了無需供水的閥控式鉛酸電池。在閥控式鉛酸電池中，電池封閉通過所謂的負極吸收式的方法來完成，其中充電期間正極產生的氧氣通過與負極的充電活性材料(Pb)反應來吸收，從而抑制負極產生的氫氣。Pb-Ca合金柵板一般充當這種閥控式鉛酸電池的正極柵板。然而，在這種閥控式鉛酸電池中，缺點在于如果鉛酸電池用于極端條件下如高溫、深度放電等，會縮短鉛酸電池的壽命。這是因為在柵板和活性材料之間的界面上形成PbSO₄鈍化層，從而導致容量過早降低的早期容量損失(以下稱為PCL)的現象。由于這種PCL現象僅為正極使用Pb-Ca合金的電池所特有，可設想到一般用于溢流型電池的Pb-Sb合金柵板也可應用于閥控式鉛酸電池。

然而，使用這種Pb-Sb合金柵板的電池特征在于，當重復充電和放電，隨著充電進行電池電壓變得慢慢地升高。因此，在通過檢測轉換電壓來進行控制的上述充電方法中，盡管進行充電，電池電壓不能達到預定轉換電壓，從而電池進入不受控制的狀態。這種不受控制的狀態導致過是充電，使電解質中的H₂O電解。然而，在閥控式鉛酸電池中，如果水被消耗，電解質過早變干，由于電池只含極少量的電解液，電池不能使用。因此，當由于充電裝置是阻擋層時，存在的情況是使用不出現PCL現象的Pb-Sb合金柵板作為正極柵板的閥控式鉛酸電池從來沒有投入實際使用。

因此，本發明的第一目的是提供充電方法和充電裝置，其中，當進行恒電流充電而同時逐步降低充電電流時，盡管設定轉換電壓成低值，也可縮短充電時間。

本發明的第二目的是提供充電方法和充電裝置，其中，盡管在鉛酸電池是使用Pb-Sb合金柵板的類型，如果重復充電和放電時，充電中電壓變得緩慢升高的情況下，也能可靠檢測轉換電壓，以便能進行恒電流充電而同時逐步降低充電電流。

為實現上述目的，按照本發明，提供給鉛酸電池充電的方法，步驟如下：使用預定電流值進行初步恒電流充電；在電池電壓達到預定的轉換電壓之后，持續初步恒電流充電一預定延長時間；在延長時間之后，使用比初步恒電流充電要小的電流值轉換充電到第二恒電流充電。

通過初步恒電流充電，電池電壓升高，并在電池電壓達到預定轉換電壓之后，初步恒電流充電持續一預定延長時間。盡管轉換電壓設定為低于常規設定電壓的值，但在達到所設定的轉換電壓之后，更大充電電流的初步恒電流充電并不馬上轉換為較小充電電流的第二恒電流充電，而初步恒電流充電仍持續一延長時間，然后轉換為第二恒電流充電。因此，可給電池更大電量充電并可縮短充電時間。

而且，在這種情況下，如果當電池溫度變高時，延長時間即電池電壓達到轉換電壓之后初步恒電流充電持續的時間就設定為較短，可得到最佳充電速率，從而防止過量充電。

上述充電方法和使用該方法的裝置適合于利用Pb-Sb合金柵板充當正極柵板的閥控式鉛酸電池。該充電方法的研制可使這種鉛酸電池投入實際應用。利用Pb-Sb合金柵板充當正極柵板的閥控式鉛酸電池特征在于，當重復充電和放電時，隨著充電進行電池電壓變得緩慢升高。然而，按照本發明，因為轉換電壓設定為低值，能可靠檢測電池電壓的升高。這意味著能可靠中斷使用大電流的初步恒電流充電，從而轉換為小電流的第二恒電流充電。可靠防止了過量充電的發生。而且，事實是盡管該方法用于給含有極少量電解液的閥控式鉛酸電池充電，不用擔心發生過量充電，也不會發生溶液變干。結果，利用Pb-Sb合金柵板充當正極柵板的閥控式鉛酸電池可實際應用，并且可延長其壽命。在用于電動汽車等的繁重使用中，實際有效率高。

在附圖中：