CN104237798B - 一种铅蓄电池加速寿命检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铅蓄电池加速寿命检测方法，高温环境检测，检测中加入脉冲，与常温进行100%DoD寿命试验接近，更快速的测试和估算出铅酸蓄电池的循环寿命，整个检测周期约2～4个月，显著缩短检测时间，数据真实，评估电池性能优劣，可显著提高企业或研发单位研发新技术新产品的速度。
Description
技术领域
本发明涉及蓄电池生产领域，具体涉及一种铅蓄电池加速寿命检测方法。
背景技术
现今电动车的主要动力源就是电池，而铅蓄电池作为使用范围最广、覆盖领域最多的电池，其使用性能尤为重要，循环寿命是评价铅蓄电池使用性能的一个重要指标。如何准确而又快速的检测电池循环寿命对分析评价电池特性有重要意义。
国家于2009年4月1日起实施的GB/T22199-2008《电动助力车用密封铅酸蓄电池》中规定的现有铅蓄电池的循环方法为：蓄电池完全充电后，在温度为25℃±5℃的环境中以1.0I 2电流放电1.6h，然后以恒压16.0V（限流0.4I 2）充电6.4h为一个循环。当放电1.6h，蓄电池端电压连续三次低于10.50V时，认为蓄电池循环寿命终止，此三次循环不计入循环次数内，至此的循环寿命次数即作为此电池的循环寿命。此方法检测效率低，耗时太长，短则3~5月，长可达8~12个月，同时此检测方法与电池的实际使用情况也有不符，无法真实反应电池的实际使用情况。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种铅蓄电池加速寿命检测方法，更快速的测试和估算出铅酸蓄电池的循环寿命，评估电池性能优劣，具有检测时间短，数据真实，可显著提高企业或研发单位研发新技术新产品的速度。
本发明通过以下技术方案实现：
一种铅蓄电池加速寿命检测方法，包括以下步骤：
（1）2hr率容量检测：蓄电池在温度为25℃±2℃的环境中，以端电压2.50V±0.10V/单格（限流0.6I 2 A）的恒定电压连续充电20h后，静置1~24h，当蓄电池表面温度稳定在25℃±5℃时，以I 2(A)电流连续放电至端电压降至1.75V/单格终止，由放电时间和放电电流计算电池实际放电容量，如此循环三次取平均值，记为此电池的实际容量C 2；
（2）高温检测：将充满电的电池放置于环境温度设定为40℃~70℃±2℃的恒定环境中，静置10~24h直至电池表面温度与环境温度相同，设定程序以0.3~0.8I 2恒流放电至20%C 2，静置30min后，以限压2.35~2.6V/单格（限流0.6I 2）连续充电4~8h后进行1~3C大电流脉冲充电，脉冲宽度为1~5s，静置时间为1~5s，反复大电流脉冲充电循环300~1000次；
（3）步骤（2）高温检测为一大循环，每50次大循环后，将电池放置室温25℃±2℃的环境中10~24h后，按步骤（1）进行三次容量检测，当容量连续三次低于70%C n ，寿命终止，记录大循环次数N；
（4）根据公知的常温下循环寿命与高温下循环寿命比值F，计算出常温下铅蓄电池的循环寿命。
本发明检测方法的依据是因为电池充放电容量与循环性能受环境温度影响，当环境温度由 25℃增加到70℃，正负极的化学反应的速度会成倍增加，导致降低极板的放电深度，增加了电化学极化和浓差极化。高温下会加速电化学反应，同时也会加速电池失水等导致失效的因素，但是不会改变电池的失效模式，所以可以通过在高温下测定电池的循环寿命，以此估算电池的常温寿命。
因为高温加速试验不是全充全放，容易对负极活性物质部分出现硫酸盐化，并且是不可逆的，本发明加入脉冲，可使这部分大颗粒硫酸铅进行转化成可充电的硫酸铅，与常温进行100%DoD寿命试验更接近。
同时脉冲是瞬间大电流，时间以秒或毫秒计，不会造成持续大电流充电对电池产生的影响，不会降低极板活性面积和反应活性点；再者大电流充电的作用深度浅，若长时间反复大电流充电会造成极板中部分活性物质失活，无法放出容量。
经在阿尔贡和哥伦比亚国际电池检测实验室，对Exide的6kWh模块电池进行一系列严格测试后，J.E.Clifford和R.E.Thomas等人提出在不同温度下电池的循环寿命与常温下循环次数存在一定关联，见公式一。通过记录高温下循环寿命可以估算出常温下电池的循环寿命。
l nF=α(t-25℃)（公式一）
其中F为常温下循环寿命与高温下循环寿命比值，记为加速影响因子
当温度为25℃时，F=1，当温度为50℃时，F=2.1~2.6，当温度为70℃时，F=6.0
α为相关系数，取值范围0.03~0.04
t为设定温度值
如当温度设定为70℃时，电池在高温下的循环寿命为92次，则可计算出常温电池寿命为552次（92×6）。
本发明具有以下明显优点：
本发明适用于铅蓄电池不同放电深度下电池的循环寿命检测，高温检测中加入脉冲，与常温进行100%DoD寿命试验接近，整个检测周期约2~4个月，显著缩短检测时间，数据真实，也降低了检测成本和能源消耗。
具体实施方式
以6-DZM-12铅蓄电池为例进行以下检测。
实施例1
（1）2hr率容量检测：蓄电池在温度为25℃±2℃的环境中，以端电压2.50V±0.10V/单格（限流0.6I 2 A）的恒定电压连续充电20h后，静置1~24h，当蓄电池表面温度稳定在25℃±5℃时，以I 2(A)电流连续放电至端电压降至1.75V/单格终止，由放电时间和放电电流计算电池实际放电容量，如此循环三次取平均值，记为此电池的实际容量C 2；
（2）高温检测：将充满电的电池放置于环境温度设定为70℃±2℃的恒定环境中静置10h直至电池表面温度与环境温度相同，设定程序以0.3I 2恒流放电至20%C 2，静置30min后，以限压2.35V/单格（限流0.6I 2）连续充电8h后进行1C大电流脉冲充电，脉冲宽度为5s，静置时间为5s，如此反复大电流脉冲充电循环300次；
（3）步骤（2）高温检测为一大循环，每50次大循环后，将电池放置室温25℃±2℃的环境中20h后，按步骤（1）进行三次容量检测，当容量连续三次低于70%C n ，寿命终止，记录循环次数N为99次；
（4）根据公知的常温下循环寿命与高温下循环寿命比值F为6，计算出常温下铅蓄电池的循环寿命为594 次（99×6）。
整个检测周期为2.4月。
实施例2
（1）2hr率容量检测：蓄电池在温度为25℃±2℃的环境中，以端电压2.50V±0.10V/单格（限流0.6I 2 A）的恒定电压连续充电20h后，静置1~24h，当蓄电池表面温度稳定在25℃±5℃时，以I 2(A)电流连续放电至端电压降至1.75V/单格终止，由放电时间和放电电流计算电池实际放电容量，如此循环三次取平均值，记为此电池的实际容量C 2；
（2）高温检测：将充满电的电池放置于环境温度设定为66℃±2℃的恒定环境中静置15h直至电池表面温度与环境温度相同，设定程序以0.5I 2恒流放电至20%C 2，静置30min后，以限压2.5V/单格（限流0.6I 2）连续充电6h后进行2C大电流脉冲充电，脉冲宽度为3s，静置时间为3s，如此反复大电流脉冲充电循环700次；
（3）步骤（2）高温检测为一大循环，每50次大循环后，将电池放置室温25℃±2℃的环境中15h后，按步骤（1）进行三次容量检测，当容量连续三次低于70%C n ，寿命终止，记录循环次数N为119次；
（4）根据公知的常温下循环寿命与高温下循环寿命比值F为5.1，计算出常温下铅蓄电池的循环寿命为607（119×5.1）次。
整个检测周期为2.5月 。
实施例3
（1）2hr率容量检测：蓄电池在温度为25℃±2℃的环境中，以端电压2.50V±0.10V/单格（限流0.6I 2 A）的恒定电压连续充电20h后，静置1~24h，当蓄电池表面温度稳定在25℃±5℃时，以I 2(A)电流连续放电至端电压降至1.75V/单格终止，由放电时间和放电电流计算电池实际放电容量，如此循环三次取平均值，记为此电池的实际容量C 2；
（2）高温检测：将充满电的电池放置于环境温度设定为40℃±2℃的恒定环境中静置20h直至电池表面温度与环境温度相同，设定程序以0.8I 2恒流放电至20%C 2，静置30min后，以限压2.6V/单格（限流0.6I 2）连续充电4h后进行3C大电流脉冲充电，脉冲宽度为1s，静置时间为1s，如此反复大电流脉冲充电循环1000次；
（3）步骤（2）高温检测为一大循环，每50次大循环后，将电池放置室温25℃±2℃的环境中12h后，按步骤（1）进行三次容量检测，当容量连续三次低于70%C n ，寿命终止，记录循环次数N为315次；
反复大电流脉冲充电循环300~1000次；
（4）根据公知的常温下循环寿命与高温下循环寿命比值F为1.9，计算出常温下铅蓄电池的循环寿命为598次（315×1.9）。
整个检测周期为3.5月 。
同规格电池用本发明进行了三次检测，估计出的常温下铅蓄电池的循环寿命相近（594、607、598），可见本发明检测数据的准确性。
Claims (1)
1.一种铅蓄电池加速寿命检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）2hr 率容量检测：铅蓄电池在温度为25℃±2℃的环境中，以端电压2.50V±0.10V/单格，限流0.6I2A的恒定电压连续充电20h 后，静置1~24h，当铅蓄电池表面温度稳定在25℃±5℃时，以I2A 电流连续放电至端电压降至1.75V/ 单格终止，由放电时间和放电电流计算铅蓄电池实际放电容量，如此循环三次取平均值，记为此铅蓄电池的实际容量C2 ；
（2）高温检测：将充满电的铅蓄电池放置于环境温度设定为40℃±2℃ 至70℃±2℃的恒定环境中，静置10~24h 直至铅蓄电池表面温度与环境温度相同，设定程序以0.3~0.8I2 恒流放电至20%C2，静置30min 后，以限压2.35~2.6V/ 单格，限流0.6I2A连续充电4~8h 后进行1~3C 大电流脉冲充电，脉冲宽度为1~5s，静置时间为1~5s，反复大电流脉冲充电循环300~1000 次；
（3）步骤（2）高温检测为一大循环，每50 次大循环后，将铅蓄电池放置室温25℃±2℃的环境中10~24h 后，按步骤（1）进行三次容量检测，当容量连续三次低于70%Cn，寿命终止，记录大循环次数N ；
（4）根据公知的常温下循环寿命与高温下循环寿命比值F，计算出常温下铅蓄电池的循环寿命。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |