一種鉛酸蓄電池修復(fù)與保養(yǎng)式充電的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鉛酸蓄電池技術(shù)，尤其是鉛酸蓄電池的修復(fù)與保養(yǎng)式充電的方法，采取恒流與掃頻脈沖并列輸出的方法作為一個工作周期，并連續(xù)重復(fù)地對鉛酸蓄電池進(jìn)行輸出的工作過程。
【背景技術(shù)】
[0002]鉛酸電池是目前為止世界上使用最為廣泛的一種化學(xué)電源，它具有良好的可塑性，電壓特性平穩(wěn)，容量大，使用壽命長，適用范圍廣，無污染，原材料來源豐富，制造成本低，可再生使用，以及造價低廉等綠色能源的優(yōu)點(diǎn)。因而市場上對鉛酸蓄電池需求和應(yīng)用極為廣泛，大量的銷售額也帶來了鉛酸蓄電池要修復(fù)與保養(yǎng)的量?，F(xiàn)有對鉛酸蓄電池修復(fù)通常采用恒流充電法、階段充電法(恒流一恒壓或恒流一恒壓一恒流)、脈沖充電法。脈沖充電法有:半周波或半方波法、變電壓間隙充電法、變電流間隙充電法、變電壓變電流波浪式間隙正負(fù)零脈沖充電法，以及瑞典的低頻修復(fù)法等等。但在現(xiàn)有的鉛酸電池修復(fù)與充電的方法中，尤其是對200AH以上，至數(shù)千安時的大容量電池修復(fù)與充電，往往對以下的問題還不能得到較好的解決:
[0003]一是對鉛酸電池進(jìn)行充電和修復(fù)過程中出現(xiàn)的三種極化現(xiàn)象:
[0004]I)歐姆極化一在對鉛酸電池進(jìn)行充電和修復(fù)過程中，正負(fù)離子向兩極遷移，那就不可避免地會受到歐姆內(nèi)阻的阻力，為克服歐姆內(nèi)阻來推動離子遷移而施加的電流和電壓，必然會產(chǎn)生熱量并轉(zhuǎn)化給環(huán)境，以造成蓄電池的高溫；
[0005]2)濃度極化——在充電或修復(fù)過程中，生成物和反應(yīng)物的擴(kuò)散(均衡)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上化學(xué)反應(yīng)速度，造成電池極板中部和周邊的電解液濃度分布不均勻；
[0006]3)電化學(xué)極化——電極上進(jìn)行的電化學(xué)反應(yīng)速度落后于電極上電子運(yùn)動的速度而造成電化學(xué)極化，其嚴(yán)重阻礙了正常的充電電流。
[0007]二是電池極板上產(chǎn)生的硫化鉛結(jié)晶體問題:鉛酸電池在充放電的電化學(xué)反應(yīng)過程中，在極板表面上同時會產(chǎn)生硫化鉛結(jié)晶體，并繼續(xù)不斷地產(chǎn)生或增大，極大地阻礙了蓄電池的正常電化學(xué)反應(yīng)。
[0008]三是鉛酸電池充電的時間較長，且達(dá)不到電池實際意義上的額定容量飽和的目的，長期使用易縮短電池的壽命。
[0009]電池修復(fù)與保養(yǎng)充電存在的問題一直阻擾著鉛酸電池的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術(shù)上存在的問題，提供一種鉛酸蓄電池的修復(fù)與保養(yǎng)式充電的方法，以提高電池的修復(fù)和保養(yǎng)式充電的質(zhì)量，縮短電池修復(fù)的時間。
[0011]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種鉛酸電池修復(fù)與保養(yǎng)式充電的方法，其包括如下步驟:
[0012]1-1)采取電池修復(fù)機(jī)恒流與掃頻脈沖并列輸出的方法作為一個工作周期，并連續(xù)重復(fù)地對鉛酸蓄電池進(jìn)行輸出的工作過程；
[0013]1-2)電池靜置穩(wěn)定工作過程；
[0014]1-3)電池修復(fù)機(jī)對電池補(bǔ)足充電的工作過程，使鉛酸蓄電池獲得飽和的額定容量。
[0015]所述的步驟1-1)中，恒流與掃頻脈沖并列輸出的工作周期，連續(xù)重復(fù)地對鉛酸蓄電池進(jìn)行輸出，此時為恒流限壓輸出，限壓范圍為鉛酸蓄電池額定電壓的I?1.8倍；其工作過程的步驟包括:
[0016]2-1)恒流輸出:恒流輸出是一個對鉛酸蓄電池進(jìn)行充電的過程，恒流電流為電池額定容量的0.01?0.3倍，電壓為電池額定電壓的I?1.8倍，電流持續(xù)輸出時間長度范圍為Imin?IH ；
[0017]2-2)暫停:恒流輸出暫停，整個暫停時間長度范圍為Ims?lOmin，在暫停時間段內(nèi)的任一時間進(jìn)行下一步驟2-3)；
[0018]2-3)電池瞬間放電:放電時間的總長度范圍為O?10ms，放電脈沖次數(shù)為I次或多次或O次，放電脈沖寬度范圍為I μ S?5ms ;當(dāng)保養(yǎng)式充電時，允許將放電脈沖次數(shù)或放電脈沖寬度設(shè)置為0，無電池瞬間放電；放電后再繼續(xù)前一步驟2-2)的暫停；
[0019]2-4)掃頻脈沖輸出:其含有一個或多個掃頻脈沖單元，每個掃頻脈沖單元以逐步升聞或逐步降低的脈沖頻率進(jìn)行掃頻脈沖輸出，每個掃頻脈沖單兀的輸出頻率范圍為IHZ?3000HZ，每個掃頻脈沖單元的持續(xù)時間長度范圍為0.1min?30min，其占空比范圍為10%?90%，掃頻脈沖的輸出電流范圍為電池額定容量的0.2?1.5倍，輸出電壓范圍為電池額定電壓的I?1.8倍，掃頻脈沖段的持續(xù)時間長度范圍為Imin?IH ;通過脈沖掃頻，能及時消除鉛酸電池在充電過程中發(fā)生的硫化鉛結(jié)晶現(xiàn)象；
[0020]2-5)暫停:掃頻脈沖暫停輸出，整個暫停時間長度范圍為Ims?lOmin，在暫停時間段內(nèi)的任一時間進(jìn)行下一步驟2-6)；
[0021]2-6)電池瞬間放電:放電時間的總長度范圍為O?10ms，放電脈沖次數(shù)為I次或多次或O次，放電脈沖寬度范圍為I μ S?5ms ;當(dāng)保養(yǎng)式充電時，允許將放電脈沖次數(shù)或放電脈沖寬度設(shè)置為0，無電池瞬間放電；放電后再繼續(xù)前一步驟2-5)的暫停；
[0022]2-7)連續(xù)重復(fù)2-1)?2-6)的步驟:直至鉛酸蓄電池瞬間放電后所測得的2_5)暫停時間段的電池電壓升高到電池額定電壓的I?1.8倍參數(shù)值時，電池進(jìn)入穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)，此時再繼續(xù)保持重復(fù)輸出2-1)?2-6)的工作步驟，持續(xù)時間長度范圍為Imin?IH ;連續(xù)重復(fù)恒流、暫停、放電、暫停與掃頻脈沖、暫停、放電、暫停，對電池進(jìn)行恒流限壓的并列重復(fù)的組合輸出過程；其掃頻脈沖能擊破溶化和抑制硫化鉛結(jié)晶；恒流與掃頻脈沖輸出后均采取“暫停、放電、暫?！钡姆绞?能及時消除修復(fù)或充電過程中所產(chǎn)生的歐姆極化、濃差極化和電化學(xué)極化三種極化現(xiàn)象；不斷地重復(fù)輸出2-1)?2-6)的過程:能大幅度地縮短修復(fù)或充電的時間，并能防止修復(fù)與充電中鉛酸蓄電池高溫的產(chǎn)生。
[0023]所述的步驟1-2)中，電池靜置穩(wěn)定工作過程，修復(fù)機(jī)停止電流輸出的工作過程，其靜置的時間長度范圍為Imin?IH ;靜置穩(wěn)定的工作過程用于消除電池內(nèi)的歐姆極化、電化學(xué)極化和濃差極化的余留現(xiàn)象，使鉛酸電池在復(fù)雜的電化學(xué)轉(zhuǎn)化過程后能盡量獲得平靜和得到現(xiàn)時的真實參數(shù)。
[0024]所述的步驟1-3)中，修復(fù)機(jī)對電池補(bǔ)足充電的工作過程，使鉛酸蓄電池獲得飽和的額定容量，此時為恒壓限流輸出，充電電壓為電池額定電壓范圍的I?1.8倍，補(bǔ)足充電對電池的輸入電流會逐漸減少，當(dāng)測得鉛酸蓄電池的輸入電流減少到設(shè)定數(shù)量值時，電池達(dá)到飽和，鉛酸蓄電池的修復(fù)與保養(yǎng)式充電結(jié)束。
[0025]本發(fā)明采取恒流與掃頻脈沖并列輸出及暫停、瞬間放電的方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)和有益效果是:
[0026]采用恒流與掃頻脈沖并列輸出的優(yōu)化組合:能有效地縮短了電池充電或修復(fù)時間。
[0027]采用掃頻脈沖:能有效地?fù)羝片F(xiàn)有電池極板上留有的硫化鉛結(jié)晶，并且能抑制新硫化鉛結(jié)晶在電池極板上產(chǎn)生。
[0028]采用暫停:有利于濃差極化和歐姆極化的消除，防止產(chǎn)生高溫現(xiàn)象對電池的傷害，保持充電或修復(fù)過程中50度以下的低溫工作狀態(tài)，延長了鉛酸電池的使用壽命。
[0029]采用電池瞬間放電:有利于消除電化學(xué)極化，同時對濃差極化的消除起到了輔助消除的效果。
【附圖說明】
[0030]圖1是本發(fā)明鉛酸蓄電池修復(fù)與保養(yǎng)式充電方法的輸出示意圖。
[0031]圖中:坐標(biāo)的橫線為時間T，豎線為恒流電流I1、脈沖電流12、電池補(bǔ)足充電電流13、恒流電壓U1、脈沖電壓U2、恒壓電壓U3，I是第一工作階段(即恒流與掃頻脈沖并列輸出階段)，2是第二工作階段(即靜置穩(wěn)定工作階段)，3是第三工作階段(即補(bǔ)足充電的工作階段)，4是工作周期，5是恒流輸出，6是掃頻脈沖輸出，7是暫停，8是電池瞬間放電，9是恒壓曲線，10是電池電壓U的上升曲線，11是電池補(bǔ)足充電電流13的下降曲線，12是第一工作階段電壓采樣截止點(diǎn)，13是第三工作階段電流采樣截止點(diǎn)，14是穩(wěn)態(tài)工作階段。
【具體實施方式】
[0032]以下將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0033]實施例一:鉛酸蓄電池的修復(fù)
[0034]如圖1所示，本例用電池修復(fù)機(jī)對一組使用十年的48V、400AH五成新鉛酸蓄電池進(jìn)行修復(fù)，提供一種鉛酸蓄電池修復(fù)的方法，包括如下步驟:
[0035]步驟一，采取電池修復(fù)機(jī)對鉛酸蓄電池進(jìn)行恒流、暫停、放電、暫停、掃頻脈沖、暫停、放電、暫停并列重復(fù)并連續(xù)地輸出為一個工作周期的工作過程；即圖示的第一工作階段1，為恒流限壓的工作階段；
[0036]步驟二，電池靜置穩(wěn)定過程；圖的第二工作階段2，為電池的穩(wěn)定工作階段；
[0037]步驟三，修復(fù)機(jī)對電池補(bǔ)足充電工作過程，直至使鉛酸蓄電池獲得飽和的額定容量，即圖示的第三工作階段3，為恒壓限流的工作階段。
[0038]所述的步驟一中，恒流與掃頻脈沖對電池進(jìn)行并列的輸出，即圖示的第一工作階段1，其中包括重復(fù)并連續(xù)地輸出的工作周期4、穩(wěn)態(tài)工作階段14，其具體包括如下步驟:
[0039]I)恒流輸出5:采用恒流與掃頻脈沖并列輸出:能有效地縮短電池修復(fù)時間,恒流電流Il為電池額定容量的0.01?0.3倍，本例采用45?60A的電流輸出，恒流電壓Ul是電池額定電壓的I?1.8倍，本例采用58?65V，電流持續(xù)輸出時間長度范圍為Imin?1H，本例采用Imin?5min ;在整個第一工作階段里,恒流輸出起到一個間斷性充電的作用，使電池極板獲得電能量；
[0040]2)暫停7:由于長時間的大電流充電在電池極板上會產(chǎn)生濃差極化和歐姆極化，歐姆極化會產(chǎn)生高溫現(xiàn)象，影響電池的