[發(fā)明專利]一種提升鉛蓄電池低溫容量的化成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110111660.7
• 申請(qǐng)日: 2021-01-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112768789B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉玉;許寶云;張峰博;姚秋實(shí);陳勤忠;周賢機(jī);李雪輝;孔鶴鵬;郭志剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天能電池集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/12
• 分類號(hào): H01M10/12;H01M10/44
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 沈金龍

本發(fā)明公開(kāi)了一種提升鉛蓄電池低溫容量的化成方法，屬于鉛蓄電池生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過(guò)控制化成前期不同階段的電壓值、電壓下降過(guò)程的最低值、電壓上升速度、充電量、充放電過(guò)程的溫降速度和溫升速度及放電電流值等，將正極板物質(zhì)的孔尺寸變大，負(fù)極板物質(zhì)的孔尺寸變小，將正極板對(duì)電解液硫酸的爭(zhēng)奪能力變?nèi)酰瑢⒇?fù)極板對(duì)電解液硫酸的爭(zhēng)奪能力變強(qiáng)，使正負(fù)極板對(duì)電解液硫酸的爭(zhēng)奪處于一種動(dòng)態(tài)的平衡狀態(tài)。本發(fā)明方案構(gòu)建的正極板物質(zhì)的孔尺寸變大，負(fù)極板物質(zhì)的孔尺寸變小，采用本發(fā)明制備的鉛蓄電池的低溫性能得到明顯提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鉛蓄電池化成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提升鉛蓄電池低溫容量的化成方法。

背景技術(shù)

低溫容量是電動(dòng)車用鉛蓄電池的一項(xiàng)關(guān)鍵性能指標(biāo)，按照GB/T22199.1～2017《電動(dòng)助力車用閥控式鉛酸蓄電池》進(jìn)行低溫容量檢測(cè)，低溫箱環(huán)境溫度設(shè)定為-18℃±1℃，將充滿電的鉛蓄電池在低溫箱中靜置12h，靜置結(jié)束后，以2小時(shí)率電流進(jìn)行放電，根據(jù)放電的容量進(jìn)行合格判定。

原輔材料和生產(chǎn)工藝都會(huì)對(duì)電池低溫性能產(chǎn)生明顯的影響。其中電池化成工序是指活性物質(zhì)的轉(zhuǎn)換過(guò)程。半成品電池正負(fù)生極板的主要成分是堿式硫酸鉛，通過(guò)加酸機(jī)向鉛蓄電池中注入過(guò)量的稀硫酸，然后進(jìn)行充電，在此過(guò)程完成活性物質(zhì)的轉(zhuǎn)換過(guò)程。化成結(jié)束后，電池處于荷電狀態(tài)，正極板中生成二氧化鉛，負(fù)極板中生成鉛，電解液硫酸儲(chǔ)存于AGM隔板中。在放電過(guò)程中，正極和負(fù)極都需要電解液硫酸參與反應(yīng)，并且電解液硫酸必須要及時(shí)的從AGM隔板中擴(kuò)散到活性物質(zhì)的孔中，反應(yīng)才會(huì)繼續(xù)進(jìn)行。如果正極或者負(fù)極缺少電解液，反應(yīng)就會(huì)停止，電池放電就會(huì)停止。電解液都儲(chǔ)存在AMG隔板中，因此正極和負(fù)極對(duì)電解液硫酸的搶奪能力會(huì)直接影響正極和負(fù)極的放電反應(yīng)。特別是在低溫條件下，電解液硫酸的粘度會(huì)增加，流動(dòng)性受到影響，因此在低溫條件下的放電要比常溫條件下的放電時(shí)間更短，正極和負(fù)極對(duì)電解液硫酸的搶奪能力顯得極為關(guān)鍵。正極和負(fù)極既要搶奪電解液硫酸進(jìn)行放電，又不能因?yàn)槟骋粯O搶奪能力太強(qiáng)導(dǎo)致另一極缺酸而使反應(yīng)終止，應(yīng)該保持在一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。

由于極板表面形成很多孔，具有毛細(xì)作用，極板搶奪電解液硫酸的能力會(huì)受到孔尺寸大小的影響，而孔尺寸大小與化成的過(guò)程息息相關(guān)。在化成過(guò)程中，正負(fù)極活性物質(zhì)完成轉(zhuǎn)換的同時(shí)也伴隨著新的多孔結(jié)構(gòu)的形成，特別是在孔結(jié)構(gòu)構(gòu)建的前期階段。在國(guó)際上，按照孔徑尺寸的大小將孔分為3類：D＜2nm為微孔，2nm＜D≤50nm為中孔或者介孔，D＞50nm為大孔。根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，化成過(guò)程結(jié)束后，正極板的孔結(jié)構(gòu)以大孔為主，孔尺寸集中分布的范圍是0.1μm～1.0μm，伴有少量的中孔，直徑尺寸在20nm～40nm范圍內(nèi)。負(fù)極板的孔結(jié)構(gòu)也是以大孔為主，但是孔尺寸集中分布的范圍是5μm～10μm，即負(fù)極板的孔直徑要遠(yuǎn)大于正極板的孔直徑，負(fù)極板在電解液爭(zhēng)奪能力上處于弱勢(shì)。如果正極板對(duì)電解液硫酸的爭(zhēng)奪能力更強(qiáng)，負(fù)極板對(duì)電解液硫酸的爭(zhēng)奪能力更弱，組裝的鉛蓄電池的低溫性能會(huì)更差。要提升鉛蓄電池的低溫性能，理想的狀態(tài)是將正極板的孔的尺寸變大，負(fù)極板的孔尺寸變小，將正極板對(duì)電解液硫酸的爭(zhēng)奪能力變?nèi)酰瑢⒇?fù)極板對(duì)電解液硫酸的爭(zhēng)奪能力變強(qiáng)，正負(fù)極板對(duì)電解液硫酸的爭(zhēng)奪處于一種動(dòng)態(tài)的平衡狀態(tài)。

在鉛蓄電池的化成的過(guò)程中，對(duì)正極而言，正極板需要有一定的溫度，溫度太低會(huì)降低正極板中活性物質(zhì)的轉(zhuǎn)換效率。對(duì)負(fù)極而言，溫度過(guò)高，負(fù)極板中孔的構(gòu)建效果不理想，構(gòu)建的進(jìn)程與電壓、化成過(guò)程溫升的控制、充電量有絕對(duì)關(guān)系。本發(fā)明通過(guò)控制化成前期不同階段的電壓值、電壓下降過(guò)程的最低值、電壓上升速度、充電量、充放電過(guò)程的溫降速度和溫升速度及放電電流值等，達(dá)到控制正負(fù)極板物質(zhì)的孔結(jié)構(gòu)及提升電池的低溫性能的目的。

發(fā)明內(nèi)容

基于現(xiàn)有的化成方法的不足，本發(fā)明公開(kāi)了一種提升鉛蓄電池低溫容量的化成方法。

一種提升鉛蓄電池低溫容量的化成方法，包括以下步驟：