徐冬明，王景川，李靜

（雙登集團(tuán)股份有限公司，江蘇 泰州 225500）

0 引言

膠體電池生產(chǎn)周期長(zhǎng)，拉長(zhǎng)了交付周期，影響客戶的業(yè)務(wù)推進(jìn)，導(dǎo)致提拉定單的訴求時(shí)有發(fā)生。經(jīng)分析，生產(chǎn)周期長(zhǎng)的主要原因在于化成時(shí)間長(zhǎng)達(dá)12 d（占整個(gè)生產(chǎn)周期的 60 %）。分析并尋求縮短膠體電池化成時(shí)間正是本文的主題。

1 化成時(shí)間組成分析

膠體電池化成總時(shí)間為 12 d，以一條化成線路為例，有如下組成：① 注酸、接線時(shí)間 0.25 d；②充電時(shí)間 7.25 d；③ 調(diào)酸時(shí)間 1.75 d；④ 放電時(shí)間0.5 d；⑤ 深放電時(shí)間 1 d； ⑥ 倒酸、注膠時(shí)間 0.25 d；⑦ 容檢時(shí)間（含容檢后的充電） 1 d。

調(diào)酸與充電時(shí)間占化成總時(shí)間的 75 %。電池調(diào)酸需要逐只進(jìn)行 2 次：第 1 次將酸密度調(diào)到 1.23 g/cm3；第二次將酸密度調(diào)到 1.25 g/cm3。當(dāng) 240 只電池串聯(lián)時(shí)，每只電池需 5 min，整路串聯(lián)調(diào) 2 次需求時(shí)間合計(jì)則為 1.75 d。受充電效率影響，電池不能大電流短時(shí)間完成充電。同時(shí)，充電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱，導(dǎo)致電池溫度升高。一般，溫度超過(guò) 60 ℃ 就會(huì)對(duì)電池性能產(chǎn)生影響[1]。特別是在夏季，處于高溫環(huán)境中，充電過(guò)程中電池溫度很容易超過(guò) 60 ℃。受限于以上因素，電池充電時(shí)間較長(zhǎng)，達(dá) 7.25 d。

調(diào)酸與充電外的 5 個(gè)步驟不是占用化成時(shí)間的主體，經(jīng)前期多次改進(jìn)已沒(méi)有太大壓縮空間。如果有一種設(shè)備或方法可以將串聯(lián)調(diào)酸轉(zhuǎn)變成并聯(lián)調(diào)酸，1.75 d 的調(diào)酸時(shí)間將會(huì)被大大縮短。如果化成的電解液可以冷卻，化成過(guò)程中將電池溫度控制在60 ℃ 以下，就可以提高電流化成。鑒于此，酸循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

2 試驗(yàn)驗(yàn)證

酸循環(huán)系統(tǒng)集成了儲(chǔ)酸、配酸、注酸、調(diào)酸、酸循環(huán)、酸冷卻等功能。每只電池與酸循環(huán)系統(tǒng)之間都存在電解液循環(huán)交換、冷卻，也就是對(duì)同路電池可以同時(shí)注酸、調(diào)酸。由于酸循環(huán)系統(tǒng)還具備酸冷卻、酸循環(huán)功能，可以帶走化成過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，因此可以適當(dāng)提高化成電流，縮短化成時(shí)間。為進(jìn)行驗(yàn)證，我們引進(jìn)一臺(tái)酸循環(huán)系統(tǒng)（見圖1）。

圖1 酸循環(huán)系統(tǒng)

對(duì)于一路電池來(lái)說(shuō)，酸循環(huán)系統(tǒng)對(duì)其調(diào)酸用時(shí)總共只要 10 min，而且可以在充電的同時(shí)進(jìn)行調(diào)酸，所以不需單獨(dú)設(shè)置調(diào)酸時(shí)間，即將原來(lái)的 2 次調(diào)酸時(shí)間由 1.75 d 壓縮為 0 d。在化成制式方面，將充電電流提高 30 %，保持充電量不變，所以充電時(shí)間相應(yīng)減少 30 %，計(jì) 2.17 d。注酸階段減少近 2 h，因此共計(jì)縮短時(shí)間 4 d。采用酸循環(huán)系統(tǒng)和原化成工藝各化成 100 只 OPzV490 電池，進(jìn)行對(duì)比。按照表1，測(cè)試電池的相關(guān)指標(biāo)。其中，采用酸循環(huán)系統(tǒng)化成的電池循環(huán)性能測(cè)試方法如下：以2.0I10的電流恒流放電至單格平均電壓為 1.80 V，然后在14.1 V/單格恒壓下，限流 2.0I10充電 12 h。各 6 只電池串聯(lián)循環(huán)，重復(fù)運(yùn)行此過(guò)程[2]。

表1 兩種化成方法對(duì)比表

針對(duì)采用酸循環(huán)系統(tǒng)后容放一致性略差，查找原因，發(fā)現(xiàn)酸循環(huán)系統(tǒng)在電解液循環(huán)時(shí)存在漏電流的問(wèn)題。部分電流分流到電解液中，導(dǎo)致正極向負(fù)極的電流逐步減?。ㄕ急?2 %）。這是造成容放一致性偏低的主要原因。采用酸循環(huán)系統(tǒng)化成的電池循環(huán)性能略好，主要因?yàn)榛善陂g電池溫度始終在40 ℃ 以下，化成過(guò)程穩(wěn)定。

電池在化成過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生氫氣，而氫氣的集聚有爆炸風(fēng)險(xiǎn)。鑒于此，酸循環(huán)設(shè)備配有排氣機(jī)，把電池反應(yīng)生成的氣體不斷抽到工作罐中再排出，稀釋氫氣濃度。同時(shí)，在酸管道中設(shè)有壓縮空氣，每間隔一段時(shí)間吹氣 1 次，稀釋酸循環(huán)系統(tǒng)各罐與管道中的氫氣濃度[3-4]。因此，在試驗(yàn)驗(yàn)證時(shí)經(jīng)常能聽到氫氣爆炸的聲音。

3 批量驗(yàn)證

經(jīng)廠家改進(jìn)，把漏電流與氫氣爆炸的問(wèn)題解決后，進(jìn)入到批量驗(yàn)證階段。采用原化成工藝和酸循環(huán)系統(tǒng)各化成 240 只 OPzV1000 電池。酸循環(huán)化成電池容放一致性為 0.87 %，原化成工藝化成的電池其容放一致性為 2.51 %，因此對(duì)比結(jié)果是采用酸循環(huán)化成使電池容放一致性顯著提升。同路電池同時(shí)注酸，又同時(shí)調(diào)酸，使一致性大大提高，也明顯提高了循環(huán)性能（見圖2）。其他對(duì)比項(xiàng)目的數(shù)據(jù)接近。通過(guò)批量驗(yàn)證，得出以下結(jié)論：

圖2 電池的循環(huán)壽命

A、由于調(diào)酸時(shí)間大幅減少，以及充放電電流適當(dāng)加大，化成時(shí)間共計(jì)縮短 4 d，也就是整個(gè)化成周期縮減了 1/3，但是電池性能無(wú)下降，反而略有提升。

B、由于酸循環(huán)系統(tǒng)具備自動(dòng)注酸與調(diào)酸功能，注酸、調(diào)酸工序相對(duì)便捷。由于同時(shí)注酸與調(diào)酸，且化成期間酸液不斷循環(huán)，電池內(nèi)上下部酸液密度相對(duì)一致，反應(yīng)基本一致，大大提高了整路電池的一致性。同時(shí)，由于無(wú)水化成，下線電池的表面清洗工作量大大降低。

C、酸循環(huán)系統(tǒng)具備酸霧集中收集功能，可以集中收集、清理，有效防止酸霧直接排放到大氣中，而采用現(xiàn)行的化成方法很難做到酸霧集中收集處理。

D、在成本方面，更改前后的材料耗用一致，化成充放電量相當(dāng)，有變動(dòng)的主要是人力成本。原注酸、調(diào)酸工序可以合并，使人工成本減少1/2。同時(shí)，由于化成周期縮減，電池周轉(zhuǎn)率提高，大大加速了市場(chǎng)供貨效率，使經(jīng)濟(jì)效益可期。

5 結(jié)束語(yǔ)

膠體電池生產(chǎn)周期長(zhǎng)，影響交付。采用酸循環(huán)系統(tǒng)化成后，不但化成周期縮短，而且電池循環(huán)性能與一致性得到改善，對(duì)環(huán)境保護(hù)及成本收益也有益處。