莊建 ，楊新明，邱華良，周文渭，歐陽萬忠

（天能電池集團股份有限公司，浙江 長興 313100）

0 引言

鉛酸動力電池以組為單位使用在電動車上，作為電動車行駛的動力源，其工作時要求組內(nèi)單體電壓一致，以獲得最佳使用壽命。由于制造差異，電池在使用時的放電時間是不一致的。生產(chǎn)企業(yè)為改善電池放電一致性，需對電池進行配組[1-3]，要求組內(nèi)電池同放電時間下電池閉路電壓與充電靜置后電池開路電壓相近。

將化成時同放電時間下閉路電壓相近的電池配組，會產(chǎn)生少量配不上組的電池，如某生產(chǎn)企業(yè)規(guī)定對同批次電池以 18 只/路在化成槽上串聯(lián)放電，當放電至平均單體電壓為 1.72～1.73 V 時按同放電時間且放電電壓接近作為配組依據(jù)，將平均單體放電電壓低于 1.68 V 的電池判為槽上放電電壓不達標電池。這些不達標的電池與同批次其它電池相比容量小，可能存在缺陷。生產(chǎn)企業(yè)為了提高配組率會對電池再次進行充放電。經(jīng)再充電后單體平均放電電壓仍低于 1.0 V 的電池被剔除，作報廢處理。余下放電電壓不達標的電池單獨放置，仍以 18 只/路串聯(lián)定電流放電至平均單體電壓 1.72～1.73 V。經(jīng)再次放電，單體平均放電電壓高于 1.68 V 的電池作合格電池處理，而仍低于 1.68 V 的電池作降級處理。

在化成槽上容量檢測判為放電電壓不達標的電池，經(jīng)再次充放電，令活性物質(zhì)進一步活化，使電池容量、配組率得到提高。但是，單只電池由 N 個單格構(gòu)成，當多數(shù)單格放電電壓較高，而異常單格放電電壓較低時，它顯示的單只電池放電電壓與整體容量略小的電池放電電壓接近，以致不能通過放電電壓進行區(qū)分。所以，采用上述方法配組獲得的組內(nèi)單只電池并不能排除可能存在裝配不良的情況，如焊接掉片（特別是負極邊側(cè)板，對容量影響更小）、微短路、單格反極等。當電池組多次使用循環(huán)后，單體落后會加劇拖累整組電池的放電性能。筆者通過對這類不達標的電池進行整理后，再進行容檢放電、靜置后的開路電壓檢測、大電流放電等多項測試，確定了一種電池內(nèi)部裝配質(zhì)量檢查方式，以便明確該類電池是否可用于配組發(fā)貨。

1 試驗

取同批次 10 000 只型號為 6-DZF-20 的電動助力車用閥控式鉛酸電池，加入定量同密度稀硫酸水溶液，充電后在化成槽上進行容量檢測，經(jīng)再充電、酸量檢查、抽酸后蓋上安全帽，然后進行清洗、封蓋片。

選出該批電池中放電末期電壓低于 10.08 V 的173 只電池（以下簡稱 A 類電池），分別與對比樣（取同批槽上放電電壓在 10.45～10.55 V 范圍內(nèi)的電池 5 只，以下簡稱 B 類電池）作性能測試對比。將樣品電池靜置 1 d 后檢查開路電壓發(fā)現(xiàn)，開路電壓均在 13.15 V 以上，無明顯短路及斷路。通過電池放電儀進行單只放電，以 10 A 電流放電至終止電壓 10.50 V，記錄電池的一次放電容量 C1。讓完成放電的電池在斷路下靜置 1 h，讀取并記錄電池此時的電壓 U0。切換電池放電儀的放電電流，對完成靜置的電池以 20 A 放電至 9.6 V，并再記錄單只電池的二次放電容量 C2。對完成上述測試的 A 類電池作解剖處理，檢查 12 V 電池的單格是否有缺陷，并判明原因。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 一次放電容量

把 A 類電池按一次放電容量 C1的大小分成 4組。由表 1 可知，A 類電池的 C1容量均落后于 B類電池，而且在 4 組 A 類電池中容量越接近 B 類電池的電池組內(nèi)分布的電池數(shù)量越多。

2.2 電池放電靜置電壓（U0）

電池放電靜置電壓是與電池放電深度相關(guān)的[4]。試驗的每只 6-DZF-20 電池都由 6 個單格構(gòu)成，電池內(nèi)部存在裝配質(zhì)量缺陷的單格相對其它單格在放電時會提前到達單格放電終止電壓 1.75 V。由于電池是單格串聯(lián)放電的，只要單格放電平均電壓高于1.75 V，放電就將繼續(xù)。此后，缺陷單格放電電壓迅速下降，使整只電池提前終止放電，而無缺陷單格則未完全放電，導(dǎo)致電池在靜置后單格回升電壓較高。由表 1 可以看出，A 類電池中放電靜置電壓U0越低則對應(yīng)的容量 C1越高。由此可知，放電靜置電壓 U0與容量 C1呈反比關(guān)系，A 類中第 4 組電池的放電靜置電壓 U0最接近 B 類電池，電池分布的數(shù)量也最多。

2.3 二次放電容量（C2）

電池中有缺陷單格因為在一次放電時相對過放電，所以在二次大電流放電時電壓下降更明顯[5]，拖累整只電池的放電電壓，造成電池放出容量明顯減少。由表 1 可知，A 類電池的容量 C1與 C2呈正比關(guān)系，A 類電池的 C2容量均落后于 B 類電池。

表1 電池放電檢測容量及電壓

2.4 電池質(zhì)量不良與 C1、U0、C2 分析

表2 為解剖電池單格掉片與 U0、C2值對應(yīng)分布情況。表 3 為解剖電池內(nèi)部微短路與放電 U0、C2值對應(yīng)分布情況。表 4 為解剖電池單格反極與放電U0、C2值對應(yīng)分布情況。A 類中異常電池的放電靜置電壓 U0值分布在 11.97～12.11 V 范圍內(nèi)，且與 B 類電池的 U0平均值相比，最低靜置電壓是其1.005 倍。A 類中異常電池的二次放電檢測容量 C2值分布在 0.91～1.43 Ah 范圍內(nèi)，且最高放電容量小于 B 類電池 C2均值的 80 %。

表2 電池單格掉片與 U0、C2 值對應(yīng)分布表

表3 電池內(nèi)部微短路與 U0、C2 值對應(yīng)分布表

表4 電池單格反極與 U0、C2 值對應(yīng)分布表

表5 為解剖裝配無異常電池放電 U0、C2值對應(yīng)分布情況。A 類中無異常電池的放電靜置電壓 U0值分布在 11.89～12.01 V 范圍內(nèi)，且與 B 類電池相比，最低靜置電壓是其平均值的 0.999～1.09 倍。A 類中異常電池的二次放電檢測容量 C2值分布在1.59～1.82 Ah 范圍內(nèi)，且最高放電容量小于 B 類電池 C2均值的 88 %～101 %。

表5 無異常電池與 U0、C2 值對應(yīng)分布表

無異常電池由于單格放電一致，理論上在放電靜置中會獲得最低的 U0值及較高的 C2值。表 2～表 4 中存在故障電池的最低靜置電壓為 11.97 V，因此可以把放電靜置電壓低于 11.97 V 的電池歸為Ⅰ類，代表裝配無異常電池。試驗的Ⅰ類電池放電靜置電壓（U0）最高值用 α 表示，其值為：

α= B 類電池 U0平均值 + 電池額定電壓×0.005。

圖1 方框內(nèi)所示為表 2～表 5 中放電靜置電壓在 11.97～12.01 V 范圍內(nèi)的電池。把這些可能存在掉片、短路、反極或裝配無異常的電池歸為Ⅱ類。這些可能有缺陷的電池電壓波動值用 β 進行表示，β 值范圍歸集如下：

圖1 試驗電池放電靜置電壓分布圖

α＜β＜ 1.005α。

所有解剖電池，除去Ⅰ類、Ⅱ類電池余下的歸為 Ⅲ類電池，此類電池無存在裝配故障。

對比表 2～表 5 中電池二次放電容量，裝配故障的電池通過二次放電容量進行歸集。圖 2 中橫線代表掉片、微短路、反極與無異常電池的分割線γ。本試驗中 γ 值為 B 類電池 C2均值的 80 %～85 %，容量高于分割線的電池為無異常電池，反之為掉片、微短路、反極電池。

圖2 試驗電池二次放電容量分布圖

3 結(jié)論

上述試驗表明，槽上化成放電電壓不達標電池的一次放電容量越接近對比電池容量則電池出現(xiàn)故障的概率越小。有掉片、短路、反極缺陷的電池一次放電容量與二次放電容量成正比關(guān)系，與放電靜置電壓成反比關(guān)系，可通過與同批次對比電池的一次放電靜置電壓、二次放電容量之間差異對比對電池進行歸集并判斷。生產(chǎn)企業(yè)在實際操作中可根據(jù)實際情況確定適合指導(dǎo)本企業(yè)生產(chǎn)的檢測標準及α、β、γ值，在放電靜置電壓檢測時對低于α值的電池先做出判定，對放電靜置電壓在β值范圍內(nèi)的電池需進行二次容量檢測并依據(jù)γ值判定，對放電靜置電壓高于β值的電池可直接做報廢或降級處理。運用上述方法檢測電池可以對生產(chǎn)中裝配不良電池做出有效判定，降低電池退貨率。