胶体铅酸蓄电池内化成工艺的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种铅酸蓄电池胶体电解质内化成工艺，其核心工艺为采用湍流微积分充电原理，利用胶体电解质自身的高度触变性能，在整个电池化成过程中，保持胶体电解质始终处于液化状态，利于电解质和活性物质的相互渗透，提高化成充电效率，胶体电解质自然固化。胶体电解质成胶后，能形成无数的微小裂纹，有利于氧循环，减少水份损失，整个使用过程中不会水化，提高铅酸蓄电池的性能。电池充电接受能力提高，从原来充电总量的75％被电池接受提高到95％被电池接受。
【专利说明】胶体铅酸蓄电池内化成工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及胶体铅酸蓄电池内化成技术。
【背景技术】
[0002]在胶体铅酸蓄电池中，由于正负极都由胶体电解液包围着，因此正极上产生的氧气要通过胶体电解液中的裂纹扩散到负极完成氧循环，因此，胶体电解液中的裂纹质量直接影响到电池的质量。现有的胶体电解液在裂纹质量上还没有达到令人满意的程度，有改进的余地。同时当前的胶体内化成工艺是先灌酸化成，而后把酸倒出再灌进胶体电解质，此工艺生产的电池由于电解液硫酸和后期加的胶体电解质没有经过充分剪切搅拌，很容易分离，造成电池在后期使用中胶体水化漏酸。
[0003]本技术采用铅酸蓄生极板电池直接灌胶，利用胶体的触变性能，在整个化成过程中,胶体保持较好的流动性能，利于胶体电解质渗透到极板活性物质内部，使极板内部胶体和极板间隙的胶体成为一个均相导体。克服了传统工艺的酸液与胶体分层析出的缺陷，化成时间可以缩短50%。
[0004]本技术生产的铅酸蓄电池以其经济性在动力、通讯、电力等领域得到了广泛的应用。尤其是胶体铅酸蓄电池在结构上能够做到密封，在充放电时没有酸雾的发生，使用也更加方便。胶体铅酸蓄电池是利用阴极吸收原理来实现密封的。电池充电时，正极会析出氧气，析出的氧气流向负极在负极板处使活性物质海绵状铅氧化并生成水，补充了电解而失去的水。由于氧循环抑制了氢气的析出，而且氧气参与反应又生成水，因此，胶体铅酸蓄电池不仅氢气和氧气的析出量很少，电池不容易失水，长期性能稳定。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明的主要目的:
[0006]1.生极板电池直接加胶化成。
[0007]2.整个化成过程利用工艺进行电池内部温度自控，不需外界循环冷却水强制降温。
[0008]3.电池具有高质量裂纹
[0009]4.胶体电解质良好触变性能利于生产过程化成充电。
[0010]5.电池后期使用时，电解质均相稳定，不会出现水化现象。
[0011]本发明的第一技术方案为，采用湍流充电的特性，根据被充电电池的实时温度，采用温度传感器反馈到计算机，由此控制充电机，调整充电电流的大小，在不同的温度区间通过计算机控制，采用不同的充电与放电的频率得到湍流；在同一个温度区间，通过时间控制器，调整充电电流强度可以更好的控制温度，整个化成过程以温度控制为主控。以20AH的电动自行车电池为例，内化成需要总的充电量为AmHm，我们将温度从25°C到55°C分为5个温度区间(25°C -35°C, 35°C -40°C,40°C -45°C,45°C -50°C, 50°C -55°C )，在每一个温度区间内，采用三种不同的充电电量AlHl ；A2H2 ；A3H3 (m = 1+2+3共五个温度区间)。总体效果是胶体电解质始终处于不规则剪切搅拌状态，保持电解质在整个化成过程中不会凝胶，利于电解质与活性物质相互渗透，利于电池接受充电。
[0012]第二技术方案为，利用微积分充电原理，根据电池内部电化学反应速度自动调整充电电流，保证充电电量转化率，利于电池化成。
[0013]第三技术方案为，利用充电机的微积分充电原理，协助电解质保持更加合理的化成温度，从而不需要循环水降温
[0014]由此，利用电解质的较强触变与渗透性能，在少许外力的作用下，能够有效的渗透到活性物质内，使电池内部界面电阻明显降低,提高电池充电接收能力,保持较高的电池有
效容量。
[0015]并且，利用电解质的高度渗透性能，降低电池充电时化学内阻，电池能够保持合理的化成温度，不需循环水降温。第三技术方案为，利用充电机的微积分充电原理，协助电解质保持更加合理的化成温度，同时也保持合理的充电电流，不需要循环水降温，并满足工艺要求。
[0016]第四技术方案为，在第三技术方案的基础上，阳极使用铅钙合金材料。
[0017]第五技术方案为生极板电池直接加胶体电解质，进行电池内化成，而不需用熟极板化成或者是生极板电池先用酸化成，控出酸后在加胶体重新化成。
[0018]由技术方案一至三可知，由于采用了湍流微积分充电机，能够提供胶体在化成过程所需的外界剪切力，加上胶体电解质本身敏感的触变性能，因此能够有效的做到生极板直接加胶化成，铅酸蓄电池胶体电解质成胶后，能够产生许多微小的裂纹，有利于胶体铅酸蓄电池在充电过程中氧循环，减少水份损失，同时因为自然成胶，在后期电池使用时终身不会水化，提高铅酸蓄电池的性能。
[0019]此外，铅酸蓄电池胶体电解质成胶后，能够产生许多微小的裂纹，有利于胶体铅酸蓄电池在充电过程中氧循环，减少水份损失，终身胶体电解质不会水化，提高铅酸蓄电池的性能。
[0020]根据第四技术方案可知，由于胶体铅酸蓄电池的板栅为铅钙合金，还可抑制铅钙合金阳极膜的生长，降低阳极膜的阻抗。
[0021]根据第五技术方案可知，由于生极板直接加胶化成，取消了原来极板化成的6个以上生产工序；相对目前的内化成，取消了先加酸化成，而后倒出酸的工序，相对节省化成时间7天以上。
[0022]
【具体实施方式】
[0023]下面对本发明的实施方式进行说明。
[0024]本发明的铅酸蓄电池胶体化成工艺如下:首先对生极板电池直接灌注胶体而无需添加酸；然后使用具有湍流充电特性的充电机对铅酸胶体蓄电池进行充电，保持电池内部具有较高的剪切力，使电解质在化成过程中始终保持搅拌状态，从而保持胶体电解质始终处于液化状态，不会凝胶。[0025]该充电机具有变频微积分充电特性，保持合理的充电电流电池(额定容量的
0.1-0.3倍率为充电电流值变化区间)，从而能够提高电池充电能力接收效率，利用充电机的微积分充电原理，协助电解质保持更加合理的化成温度，从而不需要循环水降温。
[0026]由此使得胶体电解质具有良好的触变特性,胶体电解质成胶后,相位稳定。电池内化成过程不需循环冷却水降温。
[0027]此外该铅酸胶体蓄电池的阳极使用铅钙合金材料。
[0028]通过上述内化成工艺得到的铅酸胶体蓄电池实际容量高于同型号其他工艺生产的胶体电池。
[0029]本发明的胶体电解质内化成工艺可适用于任何形式的铅酸蓄电池。使用本发明工艺生产的胶体蓄电池不仅具有运输方便和使用环境的无酸雾污染等优点，由于成胶后，能形成无数的微小裂纹，还从根本上解决电池失水，防止电池热失控，抑制极板硫酸盐化，提高电池充电接受能力，抑制极板脱粉，延长电池使用时间。
[0030]本发明的胶体铅酸蓄电池使用铅钙合金板栅。氢和氧在铅钙合金板栅电极上有较高的析出超电势，因此失水缓慢，可以达到免维护的技术要求。当前其他工艺生产的胶体蓄电池板栅表面容易形成高阻抗钝化膜，其严重地阻碍着电池充放电过程的进行，使得电池的早期容量损失(PCL)现象加剧，从而限制了他的使用。本发明的胶体电解质电池内化成工艺可抑制铅钙合金板栅表面的高阻抗钝化膜(阳极膜)的生长，减低其阻抗，并可减少在高阳极电位时氧气的析出，改善了使用铅钙合金板栅的胶体蓄电池的性能。关于胶体铅酸蓄电池，除使用本发明提供的胶体电解质电池内化成工艺外，其余均采用现有技术的结构，在此就不再赘述。
[0031]本发明采用胶体电解质直接灌装生极板电池化成，从根本上解决了电池成胶困难和电池成胶后淅水的问题，解决了胶体电池化成工艺复杂，周期过长无法量产适应市场需求的问题。
【权利要求】
1.一种铅酸胶体蓄电池内化成工艺，其特征在于使用生极板并对生极板直接灌注胶体电解质，从而进行电池内化成。
2.根据权利要求1所述的铅酸胶体蓄电池内化成工艺，其特征在于不需要使用酸化成。
3.根据权利要求1或2所述的铅酸胶体蓄电池内化成工艺，其特征在于使用湍流充电机的湍流充电特性，保持电池内部具有较高的剪切力，使电解质在化成过程中始终保持搅拌状态，从而保持胶体电解质始终处于液化状态，不会凝胶。
4.根据权利要求3所述的铅酸胶体蓄电池内化成工艺，其特征在于利用变频微积分充电原理，保持合理的充电电流，使得额定容量的0.1-0.3倍率为充电电流值变化区间，从而提高电池充电能力接收效率。5.一种根据权利要求4所述的铅酸胶体蓄电池内化成工艺制备的铅酸胶体蓄电池，其特征在于阳极使用铅钙合金材料。
【文档编号】H01M10/12GK103618116SQ201310662146
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年12月10日 优先权日:2013年12月10日
【发明者】罗宜恒, 李纯真, 张华堂 申请人:北京清大环科电源技术有限公司