铅酸蓄电池正负脉冲化成技术的研究与实现

发布时间：2017-08-17 21:15

  本文关键词：铅酸蓄电池正负脉冲化成技术的研究与实现

  更多相关文章： 铅酸蓄电池 化成 正负脉冲 化成算法 化成设备

【摘要】：铅酸蓄电池依旧是目前应用最广泛的电池之一,而化成则是铅酸蓄电池制造过程中的一步重要工艺。化成指的是用电化学方法将生极板中的铅膏转化为带电的活性物质的过程,它直接影响了铅酸蓄电池的性能。然而,由于化成过程的复杂性和当前铅酸蓄电池厂商对其技术的封闭性,目前对于化成的研究比较匮乏。故对提高化成质量、化成效率和化成电能利用率的相关理论、算法和设备的研究具有着重要的意义。本研究的目的在于寻求既能提高化成效率和电能利用效率,又不降低化成质量的化成算法和化成设备。主要研究内容如下:(1)分析了铅酸蓄电池化成理论。从化学和物理角度,介绍了铅酸蓄电池化成过程和化成的两个阶段,并分析了化成两个阶段的化学反应过程和物质结构的区别。从电化学角度,讨论了蓄电池化成与蓄电池充电的区别,介绍了化成过程温度、电压和硫酸浓度等参数的变化,总结提出了化成的主要限制因素:温度和析气。(2)提出了一种多阶段恒流-正负脉冲化成算法。阐明了化成的主要指标和参数,列举和分析了现有的化成算法,依据化成两个阶段理论和化成主要限制因素,研究和修正了马斯曲线,推导了析气电流、析气速率和水消耗速率的关系,设计了分两个阶段的化成算法:第一阶段采用多阶段恒流化成,第二阶段采用基于修正马斯曲线的正负脉冲化成。(3)设计制造了一种正负脉冲化成设备,并对多阶段恒流-正负脉冲化成算法进行了验证。该设备采用了集中-分布式结构和节能母线,包括集中控制后端、化成控制前端和上位机软件三个部分。通过对一种6Ah的铅酸蓄电池的化成,初步证明了多阶段恒流-正负脉冲化成算法是有效的,而且该过程的化成时间仅用30.5h,化成电量仅用3.84C。本研究的主要成果有:提出了修正的化成马斯曲线,从理论上找到了析气原因并做了定量分析;在化成马斯曲线的指导下,设计了一种多阶段恒流-正负脉冲化成算法;为了实现该算法,设计制造了一种集中-分布式结构的正负脉冲化成设备,并采用了节能母线对放电电能进行了回收利用。
【关键词】：铅酸蓄电池 化成 正负脉冲 化成算法 化成设备
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM912.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 国外研究现状13-14
• 1.2.2 国内研究现状14-15
• 1.3 本文研究目标、内容和意义15-17
• 1.4 本论文的结构安排17-18
• 第二章 铅酸蓄电池化成基础18-30
• 2.1 化成的概念18-19
• 2.2 浸泡19-20
• 2.3 正、负极板化成过程20-25
• 2.3.1 正、负极板电化学反应20-21
• 2.3.2 化成的两个阶段21-23
• 2.3.3 化成的具体反应过程23-25
• 2.4 铅酸蓄电池的极化现象25-29
• 2.4.1 极化及其对化成的影响25-28
• 2.4.2 化成去极化原则及去极化方法28-29
• 2.5 化成与蓄电池充电的区别29
• 2.6 本章小结29-30
• 第三章 铅酸蓄电池化成技术研究与化成算法设计30-47
• 3.1 化成的指标和参数30-32
• 3.1.1 化成的重要指标30-31
• 3.1.2 化成过程的主要参数31-32
• 3.2 化成过程的参数变化32-35
• 3.2.1 化成温度的变化32-33
• 3.2.2 化成电压及硫酸密度的变化33-34
• 3.2.3 化成电流的限制因素34-35
• 3.3 已有化成算法35-37
• 3.4 第一阶段化成算法设计37-39
• 3.5 第二阶段化成算法设计39-46
• 3.5.1 马斯曲线与马斯三定律39-41
• 3.5.2 马斯曲线的修正41-43
• 3.5.3 析气的计算43-44
• 3.5.4 化成算法设计44-46
• 3.6 本章小结46-47
• 第四章 铅酸蓄电池化成设备研制及化成算法验证47-76
• 4.1 系统设计指标47
• 4.2 系统总体设计47-51
• 4.2.1 集中控制后端48-49
• 4.2.2 化成控制前端49-50
• 4.2.3 上位机软件50-51
• 4.3 系统主要硬件模块设计51-60
• 4.3.1 CAN总线通信协议设计51-55
• 4.3.2 节能母线55-56
• 4.3.3 双向DC/DC变换电路56-57
• 4.3.4 电流电压检测电路57-59
• 4.3.4.1 电压检测电路57-58
• 4.3.4.2 电流检测电路58-59
• 4.3.5 触摸屏59-60
• 4.4 系统软件设计60-64
• 4.4.1 集中控制后端软件设计60-61
• 4.4.2 化成控制前端软件设计61-63
• 4.4.3 上位机软件设计63-64
• 4.5 化成设备完成情况及验证64-70
• 4.5.1 系统指标完成情况64-65
• 4.5.2 正负脉冲化成设备实物65-68
• 4.5.3 正负脉冲化成设备使用验证68-70
• 4.6 多阶段恒流-正负脉冲化成算法验证70-75
• 4.6.1 化成算法工艺参数设计70-73
• 4.6.1.1 化成电量的选取70
• 4.6.1.2 化成工艺参数设计70-73
• 4.6.2 化成算法实验73-75
• 4.7 本章小结75-76
• 第五章 总结与展望76-78
• 5.1 本文总结76-77
• 5.2 后续工作展望77-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-82
• 攻读硕士学位期间取得的成果82-83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 赵永波;赵婧;张彦杰;李勇;陈志雪;王梦阳;丁克强;;不同炭材料的掺杂对铅酸电池正极板性能的影响[J];蓄电池;2015年06期

2 闫智刚;;慢脉冲化成技术在铅酸动力电池中的应用[J];电动自行车;2011年02期

3 麻友良;罗明胜;陈全世;;电动汽车用电池智能化快速充电研究[J];武汉科技大学学报;2010年02期

4 倪德慷,董贤昌,杨文辉;脉冲化成工艺在阀控铅酸电池生产上的应用[J];蓄电池;2003年04期

5 钱健;快速充电——马斯三定律[J];蓄电池;1979年02期

，

本文编号：691144