一種可編程鉛酸蓄電池化成充電用負脈衝發生器的製作方法

2023-10-07 02:03:24

專利名稱：一種可編程鉛酸蓄電池化成充電用負脈衝發生器的製作方法
技術領域：
本發明涉及蓄電池化成工藝，具體是蓄電池化成所用的設備。
背景技術：
鉛酸蓄電池的製造工藝流程包括鉛粉製造、板柵製造、極板製造、極板化成、水洗烘乾和裝配電池等主要步驟。其中，極板化成是是非常關鍵的一個環節，在這一過程中將完成由固化極板的組成物質向正負極工作活性物質的化學和電化學轉變，即正極板上鉛膏發生電化學氧化反應生成PbO2，同時負極板上發生電化學還原反應生成多孔的海綿狀鉛。極板化成分成外化成和內化成，外化成是在組裝前將極板裝在化成槽中加入稀硫酸充電使其轉化成具有活性的正極和負極板，然後組裝成蓄電池；內化成是將生極板組裝成電池後，在蓄電池槽中加入稀硫酸充電使其轉化成具有活性的正極和負極板。外化成的總費用高於內化成，因為它增加了清洗極板的費用和極板處理費用，同時清洗極板用水在循環使用過程中或排放過程中需要進行中和和取出重金屬元素的費用，而且會造成嚴重的環境汙染。隨著經濟的發展，人們的環保意識逐漸增強，要求蓄電池生產排放越來越高，甚至是「零排放」，要達到這一目標必需採取內化成工藝才能實現。
以目前已經形成規模的電動車電池為例，如果採用外化成的話，其化成的全部工藝時間(包括清洗、烘乾和補充電)在96～120h之間，而內化成的全部工藝時間在120h左右，在整個電池生產過程中，化成是生產周期最長、設備投入最大、廠房佔用面積最多的工序，如何縮短化成時間，就成為了減少固定資產投資，提高生產效率的關鍵。由於普通內化成極板是裝在電池槽內進行化成的，其酸體積小，密度高，化成的電流小，因此所生成的正極活性物質中βPbO2含量較高，結合力較小、強度較低。雖然可以達到很高的初始容量，但是對於深循環使用是極為不利的，容易出現活性物質軟化的故障，必須在生極板製造過程中以及內化成工藝中採取改進措施才能達到良好的結果。如果採用低密度酸內化成，由於電動車蓄電池體積小，酸量少，活性物質量多，活性物與電解液中的硫酸反應生成硫酸鉛後，電解液中的酸含量極低，硫酸鉛溶解度急劇升高，化成充電時很容易發生短路現象；如增加化成電流，由於化成效率大大降低，則出現化成溫度超高的現象，引起電解液電解量蒸發量加大，活性物嚴重膨脹，甚至脫落，同時溫度超高時甚至發上外殼變形。
目前，國內普遍採用的化成工藝還是外化成，但是國外，特別是先進國家普遍採用內化成工藝，其主要採取了高溫和膏、高溫固化、以及大電流循環充放電、或大電流脈衝充電的方式。高溫和膏和高溫固化很容易實現，但是，大電流循環充放電或大電流脈衝充充放電的方式對充放電設備要求較高大電流循環充放電需要設備具有多段充放電程序設置和運行(一般需要30～100段)控制和操作複雜，大電流脈衝充放電設備則需要專門的大電流脈衝充放電機，需要將老設備淘汰，因此，需要設備設施的較大投入才能得以實現。這已經成為內化成工藝不能快速在電動車蓄電池上推廣的一大障礙。

發明內容
本發明正是為了解決這一難題，在原有設備的基礎上提出一種可編程鉛酸蓄電池化成充電用負脈衝發生器，可以實現大電流脈衝充放電的效果。
本發明提出了一種可編程鉛酸蓄電池化成充電用負脈衝發生器，包括電壓檢測模塊、負脈衝控制模塊和開關模塊，上述負脈衝發生器並聯在蓄電池的兩端，其中，電壓檢測模塊並聯在蓄電池的兩端對蓄電池的充電電壓進行檢測，負脈衝控制模塊根據電壓檢測模塊檢測到的電壓，按照脈衝編程器編制的程序，控制輸出的負脈衝的寬度，開關模塊並聯在蓄電池的兩端，與蓄電池組成一個放電迴路。
開關模塊包括串聯的電子開關和電阻。
本實用新型的有益效果本實用新型不需要淘汰原有老設備，只需在原有充放電設備上外掛一種可編程負脈衝發生器就可以實現大電流脈衝充放電的效果，使充電形成的正極活性物質中αPbO2與βαPbO2的比例恰當，活性物質結合牢固，有利於深循環使用壽命的提高，充電效率提高，生產周期大大縮短，經濟效益和社會效益可觀。該可編程鉛酸蓄電池化成充電用負脈衝發生器，安裝在充電電池的兩端，也可以直接與充電機並機連接，互不幹擾。發出的負脈衝的幅度可以根據蓄電池的型號和具體要求進行製作，寬度和頻率也可以根據需要通過脈衝編程器進行調整設定，以便於工藝的調整。
本發明的特徵及優點將通過實施例結合附圖進行詳細說明。


圖1是一種可編程鉛酸蓄電池化成充電用負脈衝發生器與充放電機的連接示意圖；圖2是一種可編程鉛酸蓄電池化成充電用負脈衝發生器的結構示意圖。
具體實施方式
實施例一圖1是一種可編程鉛酸蓄電池化成充電用負脈衝發生器與充放電機的連接示意圖；圖2是一種可編程鉛酸蓄電池化成充電用負脈衝發生器的結構示意圖。可編程鉛酸蓄電池化成充電用負脈衝發生器包括電壓檢測模塊1、負脈衝控制模塊2和開關模塊3，上述負脈衝發生器並聯在蓄電池的兩端，其中，電壓檢測模塊1並聯在蓄電池的兩端對蓄電池的充電電壓進行檢測，負脈衝控制模塊2根據電壓檢測模塊1檢測到的電壓按照脈衝編程器編制的程序，控制輸出的負脈衝的寬度，開關模塊3並聯在蓄電池的兩端，與蓄電池組成一個放電迴路。開關模塊3包括串聯的電子開關31和電阻32。
採用普通穩壓穩流充放電機的技術指標為輸出電壓0～320V可調；輸出電流0～6A可調；採用的負脈衝發生器的電阻32的阻值為10±1Ω，負脈衝幅度約25A～30A。負脈衝的電壓分三個階段進行編程調整，第一負脈衝啟動電壓調整到240V，當蓄電池電壓達到第一負脈衝啟動電壓240V(平均13.33V/只)時開始第一負脈衝，停止時間設定到T充1＝6s，負脈衝打開時間設定到T放1＝150ms；第二負脈衝啟動電壓調整到270V，當蓄電池電壓達到第二負脈衝啟動電壓270V(平均15V/只)時開始負脈衝，停止時間設定到T充2＝4s，負脈衝打開時間設定到T放2＝150ms；第三負脈衝啟動電壓調整到288V，當蓄電池電壓達到288V，(平均16V/只)時開始負脈衝，停止時間設定到T充3＝2s，負脈衝打開時間設定到T放3＝150ms。
當蓄電池處於充電狀態時，隨著充電的進行，蓄電池電壓逐漸增高，當蓄電池充電電壓，達到第一脈衝啟動電壓240V(13.33V/只)時，脈衝發生器開始發出第一負脈衝，其充電電流為5A，充電時間到達6s時，負脈衝發生器控制器將電子開關31打開，進行負脈衝放電，同時充電仍然進行，由於負脈衝電流為25A～30A，而充電電流為5A，因此總電流仍然表現為負脈衝放電，放電時間受負脈衝控制器控制，當達到150ms時負脈衝控制器發出關斷指令，電子開關關閉，停止負脈衝，此時充電仍然進行，這樣就實現了充電和負脈衝交替進行的效果，即負脈衝充電。當蓄電池充電電壓達到第二脈衝啟動電壓270V(15V/只)時，脈衝發生器開始發出第二負脈衝，其充電電流為5A，充電時間到達4s時，負脈衝發生器控制器將電子開關31打開，進行負脈衝放電，同時充電仍然進行，由於負脈衝電流為25A～30A，而充電電流為5A，因此總電流仍然表現為負脈衝放電，放電時間受負脈衝控制器控制，當達到150ms時負脈衝控制器發出關斷指令，電子開關關閉，停止負脈衝，此時充電仍然進行，這樣就實現了充電和負脈衝交替進行的效果，即負脈衝充電。當達到第三脈衝啟動電壓288V(15V/只)時，脈衝發生器開始發出第三負脈衝，其充電電流為5A，充電時間到達2s時，負脈衝發生器控制器將電子開關31打開，進行負脈衝放電，同時充電仍然進行，由於負脈衝電流為25A～30A，而充電電流為5A，因此總電流仍然表現為負脈衝放電，放電時間受負脈衝控制器控制，當達到150ms時負脈衝控制器發出關斷指令，電子開關關閉，停止負脈衝，此時充電仍然進行，這樣就實現了充電和負脈衝交替進行的效果，即負脈衝充電。當充電結束進入放電時，由於蓄電池端電壓逐漸降低瞬間就降低到234V以下(13V/只以下)，此時，不需要負脈衝，由於此時電壓低於任何一個脈衝啟動電壓，因此，放電時沒有負脈衝，不會影響放電結果。
該脈衝充電工藝充電總時間可以縮短到50h左右，溫度沒有超標，同時活性物質結構良好。
權利要求1.一種可編程鉛酸蓄電池化成充電用負脈衝發生器，其特徵在於包括電壓檢測模塊(1)、負脈衝控制模塊(2)和開關模塊(3)，上述負脈衝發生器並聯在蓄電池的兩端，其中，電壓檢測模塊(1)並聯在蓄電池的兩端對蓄電池的充電電壓進行檢測，負脈衝控制模塊(2)根據電壓檢測模塊(1)檢測到的電壓按照脈衝編程器編制的程序，控制輸出的負脈衝的寬度和頻率，開關模塊(3)並聯在蓄電池的兩端，與蓄電池組成一個放電迴路。
2.根據權利要求1的一種可編程鉛酸蓄電池化成充電用負脈衝發生器，其特徵在於開關模塊(3)包括串聯的電子開關(31)和電阻(32)。
專利摘要本實用新型公開了一種可編程鉛酸蓄電池化成用負脈衝發生器，包括電壓檢測模塊、負脈衝控制模塊和開關模塊，上述負脈衝發生器並聯在蓄電池的兩端，其中，電壓檢測模塊並聯在蓄電池的兩端對蓄電池的充電電壓進行檢測，負脈衝控制模塊根據電壓檢測模塊檢測到的電壓，按照脈衝編程器編制的程序，控制輸出的負脈衝的寬度，開關模塊並聯在蓄電池的兩端，與蓄電池組成一個放電迴路。可以實現大電流脈衝充放電的效果，使充電形成的正極活性物質中αPbO
文檔編號H02J7/00GK2896542SQ20052014515
公開日2007年5月2日 申請日期2005年12月21日 優先權日2005年12月21日
發明者劉孝偉 申請人:劉孝偉