蓄电池化成充电电流波形的探讨

交流与探讨蓄电池化成充电电流波形的探i，r 蓄电池化成充电电流波形的探讨李开责1，徐刚1，王春民2(1．广州唯丰凯电源技术有限公司，广州511400；2．湖北水利水电职业技术学校，武汉430070)摘要：实测了不同化成充电电流波形对电池化成、极板化成的影响数据，提出了一种长周期、间歇式、步进细分、高频化的设计方案。

实践证明，优化后的化成充电电流波形对电池或极板品质的提高确有好处，并缩短了化成时间，减少了大量电耗，降低了环境污染。

关键词：化成电流波形；电耗；时间；环境中图分类号：TM910．6文献标识码：B文章编号：1006—0847(2008)02-0080-04D i s cussi on on c ur r e nt w avef or m s of f or m at i on char gi ng of bat t er i esLI K ei-gu i l，X U G an91，W A N G C hu n-m i n2(1．W F K E l e ct r i c T echn ol ogy C o。

，Lt d．，G ua ngzhou51140D，C hi na,"2．H u bei W at er R esour ces Techni cal Col l ege．，W uhan431700,C hi na)A bs t r act：I n t hi s pa per,A n exp er i m ent on t he i nf l uence of di f f er e nt f or m a t i on c ur r e nt w avef oIr m s ont he ba t t er y f or m at i on and pl at e s f or m a t i on w a s conduct ed．B as ed o n t hi s exp er i m ent a l o ng per i od，i nt er m i tt ent，s ubdividing and hi gh-f r equency des i gn w a s pres ent ed．The exp er i m ent r esu l t s pr o ve t h att he opt i m i z ed f or m at i on c u r r ent w av ef or i l l c an de f i ni t el y i m pr ove t he qual i t y of t he bat t er i es and plat es．M eanw hi l e，t hef or m ati on t i m e has been s hor t ened，t he el e ct r i c al pow er cons um pt i on has bee n c utdow n and t he envi r o nm ent pol l ut i on has been r e duc ed．K ey w or ds：f or m at i on c u r r ent w a vefor m；e l e ct ri ca l pow er c onsum pt i on；t i m e；envi ronm e nt．1前言化成充电(包括电池化成和极板化成)电流波形对电池产品质量及耗电量的影响，长期以来，未引起国内电池制造业的关注，导致电池或极板温升过高、析气量过大、酸雾污染严重、化成时间过长、电耗极大，加剧了电池生产成本，延缓了企业流动资金的运转，确实应引起电池制造业的重视了。

最近，读吴寿松老先生在1980年的技术工作随笔【l】，感受很深，吴老作了比较详细的探讨及试收稿13期：2008-03-24验，摘录如下：‘‘．．…我们曾向一位瑞典工程师探询这个问题的实质，他说主要是指充电电流带有交流电时，易引起蓄电池过热，囚而会缩短电池的寿命。

……所谓叠加交流电，只是一种对问题的表达方式，实际上讲，充电电流是一种脉动直流电。

对于平滑直流电，电流的平均值与有效值是一样的，而在脉动直流电，有效值大于平均值，脉动程度高的直流电(例如半波整流)有效值可以为平均值的几倍。

而电流的热效应是与有效值的平方成正比的，所以用脉动程度高的直流电充电，确有可能引起蓄电池的不正常温升，我们曾对一组用旧了的G G F一100型蓄电池作了比较试验，先用l o A的平滑直流充电到温升稳定，然后用10A的半波整流直流电充电到温升稳定，结果如表1所示。

使用可控硅整流器充电时，如果被充的电池太C h i n ese L A B A T M a n N o．2，2008蓄电池化成充电电流波形的探讨交流t-J探讨少太小，以致充电器处于导通角很少的情况下工作，则交流成分将增大，电池发热也将加剧……”表1温升度数(℃)电池编号l23456平滑直流充电(10A)12．522．51916．52715半波整流充电(10A)17．5433131．538．5332实践与分析我们也作过多次试验，即使采用三相全控桥整流模式，其谐波电流及脉动电流也很大，如果不采取一定措施，用普通的化成充／放电设备，确实会造成温升过高、析气失水、酸雾过大、时间过长、电耗过大。

实例1：用熟板组装的6D M一10电动自行车电池一批，用国内某厂的化成充／放电机进行初充电，充电时间(三充两放)32h，电池最高温升23℃。

初充电完成后，用5A放电进行容量检测，放电时间138m i n～148r a i n，平均143m i n。

而改用我公司长周期、间歇式、细分脉冲化成充电设备后，初充电时间(三充二放)18h，电池最高温升7℃，5A放电140m i n。

后来在此基础上加大充入电量，延长充电时问，但放出电量仍未见明显增加，为什么采用间歇细分脉冲方式充电，放电容量减少了2％左右呢?我们又买了一批该品牌电池，作了多次试验，结果基本相同。

直到后来，采用两台不同化成设备，进行平行充放电循环寿命检测，才发现用普通化成设备充电，其循环充／放电寿命仅282次，而采用问歇细分脉冲化成设备充电，循环寿命平均为413次。

分析得知：采用普通化成充，放电设备充电，初充电过程中，电池温升过高，失水较多(平均每只电池失重78囝，只好采用补酸调整工艺，因而密度偏高，容量稍高，而采用间歇细分脉冲化成机充电，即使延长充电时间，加大充电量，电池温升仍然很低，失水有限(平均每只电池失水38g)，密度相对偏低，因而容量稍低，用这种设备作循环寿命试验，整个循环期间，失水很少，循环寿命当然明显增加。

为此，我们又用生极板组装了20只6D bl一20电池，仍然分成两组，采用胶体电解液，用不同化成充／放电设备进行化成充电及循环寿命检测，所得到的数据规律与普通电解液数据规律基本相同，只是循环寿命延长了30％左右，容量减少了l o％左右。

化成用时(三充两放)分别为，普通化成设备需98h，而采用间歇细分脉冲化成设备仅需39h，电池温升也明显减小。

在此基础上，两组电池中各取1只化成充电完毕而未进行放电的电池，静置24h后，锯开上盖，可明显观察到，用普通化的设备充电的电池极群上部胶体存在龟裂现象，特别是中间几格龟裂更加严重。

而采用间歇细分脉冲化成设备充电的电池的极群上部基本无龟裂，只有一层薄薄的析出液体，测量各单格电压，数据如表2所示。

表1电池组中各个单格的电压第一单格第二单格第三单格第四单格第五单格第六单格电池组电压单格最大压差化成机(V)(V)(V)(V)(V)(V)(V)(v)普通化成机2．1402．2352．2542．2622．2452．17713．3130．122唯丰凯间歇细2．2012．2092．21l2．2232．2142．20313．2610．022分脉冲化成机从实例1可以得出如下结论：采用不同的化成充／放电设备，其充电时间、电池温升、析气量、电池一致性及循环寿命明显不同，特别是采用生板内化成工艺时，其化成设备的选用至关重要。

由于电池中间格散热条件差，普通化成设备充电时，中间几格失水加严重，导致各单格密度不同，电压相差较大，使得电池各单格本身就不一致，何谈成组电池的一致性呢?实例2-深圳某电池生产企业，送来15只12V一200A h电池，放电至10．5V／节，再充人1．2《蓄电池》2008年第2期81交流与探讨蓄电池化成充电电流波形的探讨倍电量，以验证问歇细分脉冲化成机的节电情况，并专为此条供电线路配备了电度表，结果其耗电量为64度左右，反复3次，效果相同。

另外，有几家蓄电池生产企业，主要生产一般为2V一300A h ～2V 一800A h 的电力、通讯用阀控铅酸蓄电池，采用生极板内化成工艺，原厂使用普通化成设备进行电池内化成时，充入电量往往需达到8．8C 左右(因极板较厚)，改用间歇细分脉冲化成机化成后，充入电量仅需7．0C 左右，化成后电池质量及一致性还有所提高，节电效果明显。

从实例2可以得出如下结论：不同的化成充／放电设备，其耗电量相差甚远，要想提高功率因数，用普通相控整流方式的化成设备，是很难达到的，由于间歇细分脉冲化成充电时温升低，耗电量主要用于电化学转换，无功少，并且应用了一种谐波吸收转换技术，节电效果十分明显。

实例3：广州某蓄电池厂主要生产极板，其中一种规格为8A hX 2／大片，32片，槽，共110槽，采用普通化成设备时，需23h 左右，改用问歇细分脉冲化成方式后，仅需15h 左右，电池槽温升<15℃，同时，电耗节省了20％左右，化成后正极板中Pb02含量90．18％，PbS04含量1．54％，负极板中PbO 含量3．10％，PbS 04含量1．88％，完全达到极板化成质量要求。

从实例3可以得出如下结论：间歇细分脉冲化成机不仅适用于电池化成充，放电，也适应于极板化成充，放电，同时减少了时间、节约了电耗。

3工作原理及实拍波形形为陡升陡降的矩形波，每个脉冲开始都存在很大的电流冲击，造成供电变压器峰涌电流过大，线路发热，功率因数降低。

这样的脉冲化成机，一个厂若多用几台，其供电线路是承受不了的，同时电池内离子定向移动紊乱，电池温升过高。

2)采用了谐波吸收转换技术，任何变流器都会产生谐波，谐波不仅危害电网，也使设备本身的可靠性受到威胁，我们则‘变敌为友”，将偕波吸收储存起来，转换为有功功率向电池充电，因而节电明显。

3)采用了高频化平波电抗技术，将充电电流的脉动量限制在8％以内，使其近似于平滑的直流电，因而电流的有效值基本等于平均值，所以节能效果明显。

要想做到这一点，不仅电抗器的电感量增加了近10倍，而且功率器件也换成了一种新型电力电子模块，控制方式也作了实质性的改变。