一種電動自行車電池容量恢復的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電動自行車電池容量恢復的方法，所述電動自行車電池包含若干個單體電池，所述方法包括：(1)對市場退回的電動自行車電池進行篩選，僅選擇所有單體電池開路電壓均大于12V且開路電壓差在100mV內的電動自行車電池作為處理對象；(2)取符合要求的電動自行車電池內的單體電池，以0.1?0.2C安培的電流過放電至0?3V；(3)放電完成后，對單體電池進行恒壓限流充電。本發(fā)明采用小電流深放電方式，溶解沉積在板柵和正極活性物質之間的硫酸鉛或鉛的各種氧化物；再配合充電，溶解物部分形成正極活性物質，使電池容量恢復到額定容量以上，并且對電池壽命沒有影響，完全滿足用戶的使用要求，減少企業(yè)的損失。
【專利說明】
一種電動自行車電池容量恢復的方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及鉛蓄電池領域，具體涉及一種電動自行車電池容量恢復的方法。
【背景技術】
[0002] 鉛蓄電池是目前使用范圍最廣泛的電池，其發(fā)展從19世紀至今已歷時150余年。在 漫長的鉛蓄電池進化史中，涌現(xiàn)了適用于不同用途的鉛蓄電池。
[0003] 近十年是中國電動自行車快速發(fā)展的階段，至今電動自行車保有量在2億輛以上， 電動自行車電池已經成為鉛蓄電池最主要的應用之一。
[0004] 電動自行車電池屬于動力電池范疇，過去國內的電動自行車電池主要以Pb-Sb-Cb 合金為主，用此合金制作的電池對工藝和生產設備的要求不高，很容易制作出用戶基本滿 意的產品。但由于此合金的失水較高，電池容易失水，造成電池的熱失控。同時此合金由于 含有鎘，會損害人體的骨骼，由于環(huán)保的要求，此類合金已經處于禁用狀態(tài)。
[0005] 現(xiàn)在，電動自行車電池用的板柵合金主要以鉛鈣錫鋁合金為主，但此合金容易造 成早期容量衰減，雖然通過錫含量的調整可以適度提高電池的深循環(huán)壽命，但鉛鈣合金易 形成晶間腐蝕，同時抗蠕變的性能差，因此，人們通過在合金中添加金屬鉍/銀/稀土類的物 質來進一步提高鉛1丐合金的性能。
[0006] 電動自行車電池生產廠家一般對用戶提供15個月的質保期，早期退回的電池主要 是電池制作的原因，如極板毛刺/鉛膏凸起/端子虛焊引起的連接件損壞，這些電池在退回 的電池組中很容易查找電池退返的原因。但使用新的合金后產生一種新的失效模式，解剖 電池，極板和隔板外觀良好，沒有發(fā)現(xiàn)明顯的制作缺陷，但電池的放電時間明顯縮短，用常 規(guī)的處理方法電池的容量不能恢復。
[0007] 出現(xiàn)上述現(xiàn)象的電池用戶一般是每天騎行的距離很短，并且每天充電，結果在使 用兩三個月后電池的騎行距離明顯縮短，退回的電池開路電壓基本一致，在12V以上，放電 時間在84分鐘以下，用常規(guī)的充放電方式電池的容量不能恢復，電池只能做報廢處理。 [000 8] 公開號為101093904A的專利文獻公開了 一種蓄電池非正常容量損失的恢復方法， 主要按以下操作步驟進行:將蓄電池連接在充放電機上;將蓄電池以3A~5A的電流放電至 0V，繼續(xù)以3A~5A的電流恒流反充電60min~120min ;蓄電池反充電后馬上以5A限流， 14.6V/只限壓恒壓充電，恒壓充電至電流小于0.3A時止。該發(fā)明通過對閥控蓄電池過放電， 即反充電，使蓄電池內部產生高溫，再在高溫下對蓄電池充電，從而使腐蝕層高阻在高溫下 因溶解度加大再通過充電而強制使其轉化為活性物質，從而使蓄電池容量得以恢復。但是 實踐證明，該恢復方法得到的蓄電池在經過幾次充放電之后，電池容量又快速的衰減了，不 能保證電池壽命。分析原因，腐蝕層一般為硫酸鉛或低價的氧化鉛，將電池反充電，使腐蝕 層轉化為海綿狀鉛，這樣在正常充電后，正極活性物質二氧化鉛容易與海綿狀鉛反應，再次 形成硫酸鉛或氧化鉛。
[0009]為了減少企業(yè)的損失，提供一種快速恢復蓄電池容量的方法使其電池壽命性能不 受影響是我們急需解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0010] 本發(fā)明提供了一種電動自行車電池容量恢復的方法，將市場退回的電池經過簡單 的充放電后使容量恢復到出廠標準，且電池壽命性能不會受到影響，既滿足了用戶的要求， 又減少了企業(yè)的損失。
[0011] -種電動自行車電池容量恢復的方法，所述電動自行車電池包含若干個單體電 池，所述方法包括以下步驟：
[0012] (1)對市場退回的電動自行車電池進行篩選，僅選擇所有單體電池開路電壓均大 于12V且開路電壓差在100mV以內的電動自行車電池作為處理對象；
[0013] (2)取符合要求的電動自行車電池內的單體電池，以0.1 -0.2C安培的電流過放電 至0-3V;
[0014] (3)放電完成后，對單體電池進行恒壓限流充電。
[0015] 所述電動自行車電池為若干個單體電池組成的電池組。單體電池的額定電壓為 12V，C是指單體電池的額定容量。
[0016] 針對市場退回的電動自行車電池的研究發(fā)現(xiàn)，有部分電池的失效原因是由于用戶 騎行距離短，但經常過充電，導致正極活性物質在高電壓下發(fā)生變化，在板柵和活性物質之 間和正極活性物質之間產生阻擋層(包括硫酸鉛或氧化鉛），使得電池容量嚴重下降。此類 電池中單體電池的開路電壓基本一致，在12V以上，而且開路電壓差值在100mV以內。
[0017] 本發(fā)明利用閥控電池在經歷深放電過程中，電解液中的硫酸根被大量消耗，電解 液比重降低逐漸接近純水比重；同時，在放電后期電池內阻增加，內部溫度升高，此時熱的 低比重酸液對阻擋層的溶解度增加，達到溶解阻擋層的目的;再配合快速充電，使部分溶解 的阻擋層物質轉化成正極活性物質，從而使電池容量得以恢復，并能在隨后的充放電中保 持活性物質的良好結構，達到用戶正常使用的要求。
[0018] 作為優(yōu)選，過放電之前先進行補充電。市場退回的電池經長期放置后電池容量進 一步損失，補充電使電池活性物質充分轉化。
[0019] 所述補充電為恒壓14.7-14.9V，限流值為0.1-0.3C安培充電10-12h。所述補充電 在25 ±5 °C條件下進行。
[0020]作為優(yōu)選，步驟(2)中，將單體電池放置于25±5°C條件下進行過放電。
[0021 ]在室溫條件下對電池充放電不會明顯影響電池的性能，在深放電后期，電池內阻 增加，內部溫度會升高到40 °C左右。
[0022]作為優(yōu)選，步驟(2)中，放電初期先以恒流0.3-0.5C安培放電至6-10.2V，再以恒流 0.1-0.2C安培放電。
[0023]由于本發(fā)明處理的電池在沒處理前內阻高，如一直采用較大電流放電往往使電池 的溫度過高造成電池殼體變形，有時會使充電機欠流不能正常工作。采用兩步法的目的可 以適度減少溫升，保護電池。其中第二步的小電流可以將電池的電量充分釋放，同時溫度升 高到不超過40°C，這樣電池深放電后電解液比重基本接近純水的比重，使阻擋層溶解度升 尚。
[0024]更為優(yōu)選，步驟(2)中，放電初期先以恒流0.5C安培放電至10.2V，再以恒流0.1C安 培放電至2V。
[0025] 作為優(yōu)選，步驟(3)中，以恒壓14.7-14.9V，限流值為0.1-0.5C安培充電5-12h。所 述充電在25±5°C條件下進行。
[0026]為保證合理的充電量，將電池最長充電時間控制在15h，使步驟(3)中充電量與步 驟(2)中放電量的比值為1.01-1.2。
[0027]本發(fā)明方法恢復得到的單體電池進行容量測試，在25°C條件下，以電流值為0.5C 安培進行放電，放電時間達到120分鐘以上，即為合格。
[0028]研究證明，本發(fā)明方法恢復得到的單體電池的循環(huán)壽命可以達到350次以上，完全 可以滿足用戶使用一年以上的要求。
[0029] 檢測合格的單體電池按照步驟(3)的方式進行充電，充好電后置于室溫下靜置24 小時，再進行配組。將開路電壓差小于30mV和放電時間差在1分鐘之內的單體電池作為一 組，進行配組，配組好的電池可以按正常品出貨。
[0030] 本發(fā)明具備的有益效果:本發(fā)明采用小電流深放電方式溶解沉積在板柵和正極活 性物質之間的硫酸鉛或鉛的各種氧化物，起到消除阻擋層的作用;再配合充電，部分溶解物 形成不含阻擋層或阻擋層很少的正極活性物質，減少板柵與活性物質以及活性物質之間的 電阻，使電池容量恢復到額定容量以上，并且對電池壽命沒有影響，完全滿足用戶的使用要 求，減少企業(yè)的損失。
【附圖說明】
[0031] 圖1為實施例2中容量恢復后電池的循環(huán)壽命檢測結果圖。
【具體實施方式】
[0032] 為更好的理解本發(fā)明，下面結合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0033] 實施例1
[0034] A 6-DZM-12電動自行車退回電池進行篩選：選擇所有單體電池開路電壓均大于 12V且開路電壓差在1 OOmV以內的電動自行車電池作為處理對象，取符合要求的電動自行車 電池內的單體電池。
[0035] B補充電:將電壓控制在14.7V限流值控制在1.2A的電流充電1 Oh。
[0036] C將電池放置在水槽中，并放在25°C環(huán)境溫度中，對電池采用6A放電到10.2V，記錄 放電時間tl，1.2A進行放電至電池電壓2V，記錄放電時間t2。
[0037] D恒壓14.7V限流0.2C充電 10h。
[0038] E以6A放電10.2V，記錄放電時間t3，再以1.2A放電到2V，記錄放電時間t4。結果見 表1。
[0039] 表1:電池的放電時間記錄
[0041]由上表數(shù)據(jù)表明，未經處理的電池，由于阻擋層的存在，電池內阻高，在高電壓下 放電時間較短，只能在低電壓下放電。但是經過過放電處理，再正常充電的電池以6A的電流 放電到10.2V的時間達到120分鐘以上，電池的放電容量達到12Ah以上，滿足用戶使用的要 求。
[0042] 實施例2
[0043] A 6-DZM-20電動自行車退回電池進行篩選：選擇所有單體電池開路電壓均大于 12V且開路電壓差在1 OOmV以內的電動自行車電池作為處理對象，取符合要求的電動自行車 電池內的單體電池。
[0044] B補充電：將6-DZM-20單體電池用恒壓14.7V限流2.0A充電10h。
[0045] C將單體電池放置在水槽中，并放在25°C環(huán)境溫度中，對電池采用10A進行放電至 電池電壓10.2 V記錄放電時間T1，繼續(xù)用2.0A電流放電至lj 2 V，記錄放電時間T2。
[0046] D采用恒壓14.7V，限流4.0A充電10h。
[0047] E以10A放電10.2V，記錄放電時間T3，再以2A放電到2V，記錄放電時間T4。結果見表 2〇
[0048] 表2:20Ah電池的放電時間記錄
[0050] 從表2的結果可以看出，通過過放電處理，可以使20Ah電池10A放電容量得以恢復 到額定容量以上，前期可以滿足用戶的使用要求。
[0051] F恢復電池的循環(huán)壽命測試
[0052] 用恢復好的單體電池進行了循環(huán)壽命測試，結果如圖1所示，電池的循環(huán)壽命仍然 可以達到350次以上，完全可以滿足用戶使用一年以上的要求。
【主權項】
1. 一種電動自行車電池容量恢復的方法，所述電動自行車電池包含若干個單體電池， 其特征在于，所述方法包括以下步驟： (1) 對市場退回的電動自行車電池進行篩選，僅選擇所有單體電池開路電壓均大于12V 且開路電壓差在l〇〇mV以內的電動自行車電池作為處理對象； (2) 取符合要求的電動自行車電池內的單體電池，以0.1 -0.2C安培的電流過放電至0-3V； (3) 放電完成后，對單體電池進行恒壓限流充電。2. 如權利要求1所述的電動自行車電池容量恢復的方法，其特征在于，過放電之前先進 行補充電。3. 如權利要求2所述的電動自行車電池容量恢復的方法，其特征在于，所述補充電為： 恒壓14.7-14.9V，限流值為0.1 -0.3C安培充電10-12h。4. 如權利要求1所述的電動自行車電池容量恢復的方法，其特征在于，步驟(2)中，將單 體電池放置于25 ± 5 °C條件下進行過放電。5. 如權利要求1所述的電動自行車電池容量恢復的方法，其特征在于，步驟(2)中，放電 初期先以恒流〇. 3-0.5C安培放電至6-10.2V，再以恒流0.1-0.2C安培放電至0-3V。6. 如權利要求5所述的電動自行車電池容量恢復的方法，其特征在于，步驟(2)中，放電 初期先以恒流〇. 5C安培放電至10.2V，再以恒流0.1C安培放電至2V。7. 如權利要求1所述的電動自行車電池容量恢復的方法，其特征在于，步驟(3)中，以恒 壓14.7-14.9￥，限流值為0.1-0.5(：安培充電5-1211。8. 如權利要求7所述的電動自行車電池容量恢復的方法，其特征在于，步驟(3)中充電 量與步驟(2)中放電量的比值為1.01-1.2。
【文檔編號】H01M10/44GK106025407SQ201610450934
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月21日
【發(fā)明人】郭志剛, 趙海敏, 毛書彥, 方廣民, 梅園, 朱銘
【申請人】天能電池集團有限公司