电容电池的成组化成方法技术

本发明专利技术涉及一种电容电池的成组化成方法，属于水系动力电池化成技术领域，化成步骤为：a、根据工况分组装箱；b、预充电；c、高温陈化；d、高电压、低电流充放电；e、高电压、大电流充放电。本发明专利技术的化成方法将使用工况和电容电池特性有机结合，有效的解决了当前动力电池化成脱离实际工况的问题，化成数据直接模拟实际使用工况，更具有商业价值；采取了成组方式，减少了电池连接次数，人为误差大大减少，提高了劳动效率，而串联电池组在反复充放电过程中，处于动态主动平衡状态，电池之间的电压差小于3mV；对电池循环性能有显著性提高，且无需多层次分选，提高了生产线的工作效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属于水系动力电池化成

技术介绍
动力电池生产和使用过程中有一道非常重要的工序是化成，其化成方法不仅决定了正负极活性物质是否能完全活化，电池成组是否满足一致性要求等，还决定后续使用过程是否便于使用、维护等。动力电池的成组使用性能在很大程度上取决于化成方法是否得当。当前，纯电动车用动力电池化成方法普遍采用单体化成方法，注液封口的电池先经过一段时间的静置，一方面便于按照电池生产批号集中归类、整齐装箱，另一方面电池注液口检测、清洗需要2 8h，简称常温陈化，到指定时间，进行手工操作，单体电池逐节连接化成设备，根据程序充入一定电量，充电完毕，手工下架，整齐装箱，转入高温房搁置10 48h，简称高温陈化，再将电池转出至化成工位，重新逐节连接化成设备，按照设定程序进行化成，并进行初步分选，进一步根据工况需要采取脉冲充放电、自放电率、直流内阻、交流内阻、充放电曲线、放电中值电压等分选方式，分选方案可以一种或多种，根据分选结果进行组合，期间需要专门场地周转电池。此类化成方法，首先，上架、下架工作重复两次，存在工作量大，劳动强度高，人为误差大；其次，电池监管数据点过多，期间多次分选、组合，造成电池编号、跟踪困难，数据库容易失控；第三，单体电池体积较小，直接采用机械转运至立体仓库，经济上不合理，而采用周转箱装运，尽管解决了机械转运问题，但也增加了周转箱的投入，同时周转箱内电池缺乏固定装置，叠加的周转箱，存在倾倒引发外部短路的隐患；第四，单体电池化成，放电电能需要集中回收，回收装置成本较高的同时，还有回流引发连锁短路的危险；第五，电池反复分选、组合，表面上提高了电池一致性，实际上增加了企业生产成本，而电池的一致性并未得到实质提高；第六，需要安装数量巨大的化成设备，占地面积将近一半，而一个10000 m2厂房仅能布局5000 10000万Ah的设计产能，难以匹配产业化要求；第七，化成设备需要大量的专业维护人员，维护成本高。最近，行业内出现一种电池盒化成方式，无需手工连接每节电池，减少了部分工作量，但在动力电池化成领域，不仅未能克服上述缺陷，反而因为大量的电池盒，化成工位的设备体积更为庞大，灰尘清理更为困难。锂离子电池又称摇椅电池，充电时候，锂离子从正极嵌出，嵌入负极，放电时候锂离子从负极嵌出，嵌入正极，一旦过充或过放，锂离子就会转变为金属锂，金属锂很活泼，会诱发电解液分解产生大量热，而金属锂会进一步析出成锂枝晶，锂枝晶的存在，会造成隔膜容易刺穿，造成电池短路引发连锁反应，进一步产生大量的热，情况严重还会起火甚至爆炸，因此，电池充放电均需要严格控制电池上下限电压，严防过充或过放，但仅仅控制电压上下限，锂离子电池未能充满，难以发挥有效锂离子电池高能量优势，所以，锂离子电池后期，将设置条件由恒流限压充电改为恒压充电至充电电流小于0.02C左右或恒压充电0.5 Ih0由于锂离子电池原理，对电压极其敏感，而制造工艺水平的微小差异，均会体现于无数锂离子电池之间的细小差异，若采用串联成组化成，电压统一个大的限值，若限值过低，电池未能充分化成，若按常规比例呈倍数放大，又存在部分电池会因过充、过放致内部损伤，甚至产生起火或爆炸，因此，行业内均采用单体化成模式，化成完毕，每节电池安装电子信号器控制电压电流，再进行串并联成组。而电容电池具有耐过充、过放性能，根本原因在于负极与正极的配比系数大于1.0,因此，电容电池串联成组化成的先天条件具备。铅酸电池也具有耐过充、过放性能，但铅酸电池采用富液结构，容易产生气体，因此，在发展的150多年历史中，结合使用工况，逐步走向标准系列的内串联电池组，如当前市场标准的12V或24V启动用电源，将铅酸电池6节或12节进行内部串联，外观整体呈现仅正负极端的电池组，化成依然采用单体化成模式，但内部实质是成组化成。尽管如此，鉴于采用富液结构，气体容易产生的缺陷，进行外部串联成组化成依然处于研究过程中。
技术实现思路
根据以上现有技术中的不足，本专利技术要解决的技术问题是:提供一种解决了上述缺陷的，有效的消除了人为误差，降低了化成成本，提高了电池一致性的。本专利技术所述的，包括以下步骤:a、分组装箱,设定 电池箱数量,每个电池箱内成组5 100节电池；b、进行预充电操作；C、进行高温陈化操作；d、进行高电压、低电流充放电操作；e、进行高电压、大电流充放电操作。所述的a步骤中，电池箱的数目为I 8个。纯电动公交车、小轿车等所需功率不同，故所用电池数量不同，但均需要将电池串联以提高整体电压满足功率需要，而一个电池箱装配电池数量过多，又存在连接不牢固、搬运困难，同时不同的工况所需要的电池数量不同，因此结合使用工况，将所需电池进行分组装箱。电池箱是指根据使用工况量身定做的箱体，箱体内包括电池管理系统、连接片和电风扇；成组5 100节电池是指电池直接组装于电池箱成组，通过连接片串联，通过电池管理系统监控电压、温度和电流。所述的a步骤中的电池为以球形氢氧化镍为正极材料，稀土合金与活性碳、四氧化三钴、二氧化锰等组合为负极材料的水系方型动力电池。所述的b步骤中，预充电操作采用恒流限压充电方式，采用的电流为0.05 0.15C，单体充电电压彡1.50V，充电总电压彡1.50nV，其中η为电池箱内的电池节数，所充电量为10 30%S0C，充电时间为I 2h。其中C为电池放电C率，用来表示电池充放电时电流大小的比率，即倍率，为电池放电电流的数值为额定数值的倍数。假设电池容量为lOOAh，放电0.1C倍率，即为放电电流为 IOA0b步骤预充电的目的是将正极的半导体CoO转化为导电性良好的CoOOH，负极在充电过程中贮氢材料吸收一定量的氢，体积略微增加，存在裂纹和孔隙，恒流限压充电是因为电池反应为化学反应，反应平稳，故电流恒流较好，但在充电过程中，电压上升较快，为确保安全，限制充电电压。b步骤中预充电的过程产生如下化学反应过程:CoO--- Co (OH) 2--- CoOOHCoO为半导体，经预充电转变为导电物质CoOOH，覆盖在正极氢氧化镍颗粒表面，形成导电网络，为下一步充分“激活”电池铺平道路。所述的步骤c中，高温陈化的温度为30 50°C，时间为12 48h。高温陈化的目的是电解液充分润湿进入极片的裂纹和孔隙中，为下一步充放电降低内阻，以更充分的活化。所述的d步骤中，高电压、低电流充放电操作采用恒流限压充放电方式，为充电、搁置、放电、搁置的循环过程，所采用的电流为0.1 0.3C，单体充电电压< 1.50V，充电总电压彡1.50nV，其中η为电池箱内的电池节数，搁置时间10 45min，循环次数2 5次，所充电量为40 90%S0C。所述的d步骤中，每次循环采用的SOC逐步提高，单体放电截止电压为0.8 1.1V，放电截止总电压为0.8 1.1nV，其中η为电池箱内的电池节数。d步骤控制电压上限是为了防止过度充电，充电程度逐步加深是为了逐步活化，以利于电极极片充分活化，同时防止极片过快的活化过程中因体积膨胀太快而脱落，搁置是为了充放电过程中间缓冲 平衡，搁置时间太短，造成虚假电量增多，难以反应电池实际电量，时间太长，又会因化成周期长，而造成生产时间延长，增加成本；S0C控制上限90%，是因为电池在制造过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容电池的成组化成方法，其特征在于包括以下步骤：a、分组装箱，设定电池箱数量，每个电池箱内成组5～100节电池；b、进行预充电操作；c、进行高温陈化操作；d、进行高电压、低电流充放电操作；e、进行高电压、大电流充放电操作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋志军，常承立，罗磊，王超，
申请(专利权)人：淄博国利新电源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：