[发明专利]一种铅酸蓄电池深度去极化的充电方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铅酸蓄电池深度去极化的充电方法。

背景技术

铅酸蓄电池在充电（化成）过程中伴有极化现象是人所共知的，生极板化成工艺由于环保和节能而日益受到重视，我国已用立法形式规定铅酸蓄电池行业必须采用。由于生极板化成过程的化学和电化学过程复杂，产生的热量很高而危及电池质量是化成工艺中的一大障碍。由于极化而产生的一系列反应是充电引起发热的内在原因，而为防止温度过高，目前人们只有两种方法可以选择，方法1）降低充电电流，这将降低生产效率；方法2）将蓄电池浸在冷水槽中，以降低温度，这将增加设备和运行费用。其中，方法2）是目前全世界蓄电池生产厂普遍采用的办法。

铅酸蓄电池在充电过程中伴有多种极化现象造成电极间的附加电压，以致理论上的充电电压不能维持预定的充电电流。为了维持充电过程，不得不提高充电电压，造成充电电压远高于电化学反应的电势的实际需要。实际上，铅酸蓄电池的电极上的电化学反应所需的电势是确定的，因此所增加的电压均用于克服极化电势，最后表现为电解水和产生热从而造成电解液温度的上升。

电池极板温度过高会严重损害极板质量并减少极板的寿命，是充电过程中的大忌。因此对于铅酸蓄电池充电（化成）过程中的电解液的温度作了严格的限制：不得高于摄氏61度。质量要求严格的蓄电池生产厂，电池化成都是在水槽中进行以降低温度。使用水槽，需增大设备投资和运行费用；而且即使是采用了水槽，电池化成的时间也是长得难以容忍。

为了减小极化造成的温升，蓄电池行业进行了长达数十年的努力，1974年美国人J.A Mas首先提出了蓄电池充电过程中有关“可接受充电电流”的概念并发表了Mas三定律，为日后的快速充电奠定了基础。从那以后，所有的有关快速充电无不是在Mas三定律的指导下进行的。按照Mas三定律的理论，去极化的方法很简单，那就是放电。放电本身在铅酸蓄电池行业中已经应用了几十年，现在能见到的文献报道的快速充电也是这种方法，包括最近些年频繁报道的所谓脉冲充电技术也都是这类方法。

当前，电池能源成为环保新能源应用的新宠，快速充电更是发展电池新能源的瓶颈，因此研究快速充电成为当今的热点。然而，就目前的快速充电产品而言，还没有一个真正能够满足实际需要的快充技术和产品。绝大多数都限于锂电池和镍氢电池，而最广泛使用的铅酸电池作为动力的应用领域尚无明显的突破。

在传统的直流充电工艺中，放电也是该工艺中的重要组成部分，放电一方面是为了降低电解液的温度，也是为了增加极板的容量，改善极板的酥松状态以增大有效表面积。不过这种连续的放电都是以小时为计时单位。

80年代后，有一种充电-静置-充电的流程，也可以起到去极化作用并曾经风行一时；接着又出现脉冲充电方法以及所谓的正负脉冲充电等方法，他们在一定程度上都能起到减小极化效应，降低电池温度，但是这些方法都不足以达到显著的效果。不具有生产上的实用性，经济上的效益性。因此，一直没有被市场接受。图1为现有常用的去极化充电电流波形。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种去极化效果明显、操作灵活、充电温升小、充电时间短、生产效率高的铅酸蓄电池深度去极化的充电方法，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种铅酸蓄电池深度去极化的充电方法，其特征是包括以下内容：

对于M+1组的电池采用充电电源进行充电，每组串联电池的数量为Nb，对每组串联电池的充电周期为Tpr，其中，M为自然数；Nb为自然数；

每个充电周期Tpr包括时间为Tc的直流充电过程和时间为M*Ts的停充时间；有Tpr=Tc+M*Ts，并且有Tc=Ts；

在停充时间内，有N次脉冲放电过程加上一段静置时间Tsi，其中，N≥10；

Ts=N*Dpr+Tsi，

Dpr为脉冲放电的周期，有Dpr=Td+Tg，其中，Td为脉冲放电的脉宽，Tg为脉冲放电的间隔时间；

每组串联电池的充放电过程是由Nc个连续的充电周期Tpr组成，其中，Nc是当累计的充电安时数≥工艺要求的充电安时数时的充电周期Tpr的次数，当充电周期的次数≥Nc时，该组充电结束。

所述每组串联电池的数量Nb，视充电电源的最大输出电压而定

所述停充时间内的静置时间大于250ms。

所述充电周期Tpr为10分钟到90分钟。

所述脉冲放电的脉宽为0.5~3.0ms。

所述脉冲放电的电流峰值为直流充电过程中的充电电流的2.5倍以上。

所述脉冲放电的间隔时间为脉冲放电的脉宽的5~30倍。