一種鉛酸蓄電池深度去極化的充電方法
2023-11-06 08:53:07 2
專利名稱：一種鉛酸蓄電池深度去極化的充電方法
技術領域：
本發明涉及一種鉛酸蓄電池深度去極化的充電方法。
背景技術：
蓄電池充電過程伴有極化現象是人所共知的，由於極化而產生的一系列反應是充電引起發熱的內在原因。為防止溫度過熱高，人們只有兩種選擇⑴、降低充電電流(這將降低生產效率)；(2)、將蓄電池浸在冷水槽中(這將增加設備和運行費用)以降低溫度。方法(2)是目前全世界蓄電池生產廠普遍採用的辦法。鉛酸蓄電池在充電過程中伴有多種極化現象造成電極間的附加電壓，以致理論上的充電電壓不能維持預定的充電電流。為了維持充電過程，不得不提高充電電壓以致充電電壓遠高於化學反應電勢實際的需要。實際上，電池電極上的化學反應所需的電勢是確定的，所增加的電壓均用於克服極化電勢，最後表現為電解水和產生熱從而造成電解液溫度的上升。電池極板溫度過高會嚴重損害極板質量並減少極板的壽命，是充電過程中的大忌。因此對於鉛酸蓄電池化成(充電)過程電解液的溫度作了嚴格的限制不得高於攝氏 61度。質量要求嚴格的蓄電池生產廠，電池化成都是在水槽中進行以降低溫度。使用水槽， 就是增大設備投資和運行費用；而且，即使是採用了水槽，電池化成的時間也是長得難以容
ο為了減小極化造成的溫升，蓄電池行業進行了長達數十年的努力，1974年美國人 J. A Mas首先提出了蓄電池充電過程中有關「可接受充電電流」的概念並發表了 Mas三定律，為日後的快速充電奠定了基礎。從那以後，所有的有關快速充電無不是在Mas定律的指導下進行的。按照Mas理論，去極化的方法很簡單，那就是放電。放電本身在鉛酸蓄電池行業中已經應用了幾十年，現在能見到的文獻報導的快速充電也是這種方法，包括最近些年頻繁報導的所謂脈衝充電技術也都是這類方法。當前，電池能源成為環保新能源應用的新寵，快速充電更是發展電池新能源的瓶頸，因此研究快速充電成為當今的熱點。然而，就目前的快速充電產品而言，還沒有一個真正能夠滿足實際需要的快充技術和產品。絕大多數的快速充電都限於鋰電池和鎳氫電池而最廣泛使用的鉛酸電池作為動力的應用領域尚無明顯的突破。在傳統的直流充電工藝中，放電也是工藝中的重要組成部分，放電一方面是為了降低電解液的溫度，也是為了增加極板的容量，改善極板的酥鬆度和增大有效表面積。不過這種連續的放電都是以小時為計時單位。80年代後，有一種充電_靜置-充電的流程，據說可以起到去極化作用曾經風行一時；接著又出現脈衝充電方法以及所謂的正負脈衝充電等方法，他們在一定程度上都能起到減小極化效應，降低電池溫度，但是這些方法都不足以達到顯著的效果。不具有生產上的實用性，經濟上的效益性。一般表現在充電時間、能耗、溫度控等方面的效益都在15%以下；因此，一直沒有被市場接受。參見圖1，為現有常用的去極化充電電流波形。
發明內容
本發明的目的旨在提供一種充電溫升小、充電時間短、提高生產效率的鉛酸蓄電池深度去極化的充電方法，以克服現有技術中的不足之處。按此目的設計的一種鉛酸蓄電池深度去極化的充電方法，包括多次連續的充電過程和放電過程，其特徵是在一個充放電周期裡，充電結束後的放電過程是由多個放電脈衝加上一段靜置時間所組成。所述放電脈衝的脈寬為0. 5-3. Oms0所述放電電流峰值為充電電流的2. 5倍以上。所述放電脈衝的間隔時間為放電脈寬的5-30倍。所述放電次數為10-5000次。所述每個放電過程中的靜置時間大於或等於250ms。本發明基於蓄電池充電過程的物理化學和電化學機理的基礎上，詳細分析了現有技術存在的不足，在Mas理論的引導下，通過大量的試驗而得出的「深度去極化充電技術」 方案。實驗證明，採用該項技術，鉛酸蓄電池內化成可以不用水槽(無需水冷)，化成時間減少50%，生產效率提高80%，補充充電的時間減少85%而電解液的溫度保持在60度以下， 真正達到環保、節能和高效。鉛酸蓄電池補充充電達到容量60%的時間僅需60分鐘。適用於鉛酸蓄電池的化成和補充充電。另外，本發明可以推廣到多電路的充電，在不使用水槽的條件下，其節能效果是顯而易見的。
圖1為現有常用的去極化充電電流波形圖。圖2為本發明第一實施例電路原理框圖。圖3為本發明第一實施例中充電電流波形圖。圖4為本發明第二實施例電路原理框圖。圖5為本發明第三實施例電路原理框圖。圖6為本發明第三實施例中充電電流波形圖。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述。一種鉛酸蓄電池深度去極化的充電方法，包括多次連續的充電過程和放電過程， 其中，在一個充放電周期裡，充電結束後的放電過程是由多個放電脈衝加上一段靜置時間組成。所述放電脈衝的放電脈寬為0.5-3. 0ms。所述放電電流峰值為充電電流的2. 5倍以上。所述放電脈衝的間隔時間為放電脈寬的5-30倍。所述放電次數為10-5000次。所述每個放電過程中的靜置時間大於或等於250ms。第一實施例參見圖2和圖3，對60V、22AH電池快速充電電路，每個充電周期是由一個充電時間 Tc和一個停充時間Ts構成。在充電時間內，充電電流Ic為1.0-1. 5C，充電電流在30A左右。 充電時間可以選擇4秒到30秒不等依條件而定，本實例選用10秒。停充時間選擇2秒，期間有一系列的放電脈衝和放電後的靜置時間組成。放電被儲存在一個電容裡(儲能電容)， 在下一次充電時間內將電容上的電量再次回充給電池。本實例中放電脈寬為0. 8ms，脈衝間隔為6ms，靜置時間為250ms。因此本次停充時間內允許最多有255次放電脈衝。60分鐘能充進容量的60%。第二實施例參見圖4，用電阻代替第一實施例中的儲能電容，同時，取消儲能回饋單元，使得放電電流通過電阻發熱消耗掉。這樣控制上要簡單得多。第三實施例參見圖5和圖6，多路化成電路共用一臺充電機的實際例子，(本實例中用2路代替)兩個電路輪流充電，輪流放電，並且放電的儲能完全又充回電池。實踐證明這是在蓄電池行業裡一項重大的革新，在節能環保方面有十分重要的意義。
權利要求
1.一種鉛酸蓄電池深度去極化的充電方法，包括多次連續的充電過程和放電過程，其特徵是在一個充放電周期裡，充電結束後的放電過程是由多個放電脈衝加上一段靜置時間所組成。
2.根據權利要求1所述鉛酸蓄電池深度去極化的充電方法，其特徵是放電脈衝的脈寬為 0. 5-3. Oms0
3.根據權利要求2所述鉛酸蓄電池深度去極化的充電方法，其特徵是放電電流峰值為充電電流的2. 5倍以上。
4.根據權利要求2或3所述鉛酸蓄電池深度去極化的充電方法，其特徵是放電脈衝的間隔時間為放電脈寬的5-30倍。
5.根據權利要求4所述鉛酸蓄電池深度去極化的充電方法，其特徵是放電次數為 10-5000 次。
6.根據權利要求5所述鉛酸蓄電池深度去極化的充電方法，其特徵是每個放電過程中的靜置時間大於或等於250ms。
全文摘要
一種鉛酸蓄電池深度去極化的充電方法，包括多次連續的充電過程和放電過程，其在一個充放電周期裡，充電結束後的放電過程是由多個放電脈衝加上一段靜置時間所組成。本發明基於蓄電池充電過程的物理化學和電化學機理的基礎上，詳細分析了現有技術存在的不足，在Mas理論的引導下，通過大量的試驗而得出的「深度去極化充電技術」方案。實驗證明，採用該項技術，鉛酸蓄電池內化成可以不用水槽(無需水冷)，化成時間減少50％，生產效率提高80％，補充充電的時間減少85％而電解液的溫度保持在60度以下，真正達到環保、節能和高效。適用於鉛酸蓄電池的化成和補充充電。鉛酸蓄電池補充充電達到容量60％的時間僅需60分鐘。
文檔編號H01M10/44GK102306854SQ20111024047
公開日2012年1月4日 申請日期2011年8月17日 優先權日2011年8月17日
發明者蔣冠珞 申請人:蔣冠珞