CN101807680A - 胶体铅酸蓄电池胶体电解质加注方法 - Google Patents
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Abstract
一种胶体铅酸蓄电池胶体电解质加注方法,所述方法在胶体加注过程中保持电池壳体内外部具有相同的压力。包括下列步骤:将蓄电池组件密封于电池壳体内,壳体上具有一个注液孔,制备电池半成品;将至少一个电池半成品置于一个密闭气室内定位放置;一真空注液装置,具有至少一个注液嘴,所述注液嘴伸至密闭气室内,与所述电池壳体的注液孔紧密连接;所述密闭气室有一管道与真空注液装置相连;启动抽真空注液装置,电池壳体内部和密闭气室内部同时被抽成负压状态,电池壳体内外部负压值相同;真空注液装置和密闭气室同时通大气,定量的胶体电解质通过注液嘴被吸注入电池壳体内。本发明使电池内部酸和胶的均匀分布,保证电池容量,提高电池循环寿命。
Description
技术领域
本发明公开一种铅酸蓄电池电解质加注方法,尤其涉及密封胶体铅酸蓄电池的胶体电解质加注方法,属铅酸蓄电池技术领域。
背景技术
自AGM阀控铅酸蓄电池进入市场以来,由于其环保性较传统富液式电池有了很大改进,很快在各行各业取得了长足的应用和发展,但经使用证实,AGM电池存在如漏液、酸液分层、深循环放电使用不佳等很多缺点,而胶体电解质铅酸蓄电池却可以克服这些缺点。加入胶体电解质所制得的胶体铅酸蓄电池是蓄电池技术发展的巨大进步,该胶体铅酸蓄电池具有不漏酸、清洁无污染、不存在酸分层现象、不易产生热失控、电流分布均匀、活性物质不易脱落、过充过放电时极板不易变形、低温性能好、电池抗深放电能力强、工作温度范围宽、长寿命等特点,因而倍受市场欢迎。
由于胶体电解质是影响胶体电池性能的关键因素之一,所以在实际生产中胶体电解质的加注是胶体电池生产的关键点。而目前常用的胶体加注方法都存在一定的缺陷:
1.普通真空负压加注法:参见图2,该方法工艺流程为:检验极板、清理极板表面浮粉、极群焊接、清理极群与电池壳内粉尘垫滤网、普通抽真空负压加胶(抽真空时电池壳体内为负压,电池壳体外为常压)、胶体配制、化成充电、容检并配组、合格下线。该方法在常态下将气相二氧化硅和酸混合后通过抽真空负压后加入到电池中,往往存在电池抽真空负压压力不足使胶体电解质无法很好地渗透到电池中的各个部位,最终电池隔板及极板中的胶量分布不均匀,甚至极板间存在干区,无胶体,电池容量不足;或是电池抽真空负压压力太大,致使电池壳体变形破裂,增加不良率。
2.酸置换法:参见图3,该方法工艺流程为:检验极板、清理极板表面浮粉、极群焊接、清理极群与电池壳内粉尘垫滤网、加酸、倒酸、加胶、胶体配制、化成充电、容检并配组、合格下线。该方法首先将酸加入电池,将极板与隔板充分浸泡后抽倒酸,然后使用普通抽真空加注胶体电解质,这样工艺操作步骤多、工艺复杂、可操作性差,且酸、胶不易混合均匀,凝胶状态不佳,电池循环性能不好。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题,提供一种铅酸蓄电池胶体电解质加注方法,在保证胶体电池的初期容量、延长其循环寿命的同时,更是提高了产品合格率。
本发明的技术方案为:一种胶体铅酸蓄电池胶体电解质加注方法,在胶体电解质加注过程中保持电池壳体内部、外部具有相同的压力。
优选包括下列步骤:
1)将蓄电池组件密封于电池壳体内,壳体上具有一个注液孔,制备电池半成品;
2)将至少一个电池半成品置于一个密闭气室内定位放置;
3)使密闭气室与电池壳体内具有相同的负压,通过注液孔向电池半成品注入定量的胶体电解质。
优选所述步骤3)为:
3.1)一真空注液装置,具有至少一个注液嘴,所述注液嘴伸至密闭气室内,与所述电池壳体的注液孔紧密连接;所述密闭气室有一管道与真空注液装置相连;
3.2)启动抽真空注液装置,电池壳体内部和密闭气室内部同时被抽成负压状态,电池壳体内外部负压值相同;
3.3)真空注液装置和密闭气室同时通大气,定量的胶体电解质通过注液嘴被吸注入电池壳体内。
优选在电池壳体内部和密闭气室内部同时被抽成负压状态时,电池内部真空负压值为0.1-0.5Mpa。
进一步地,优选在电池壳体内部和密闭气室内部同时被抽成负压状态时,电池内部真空负压值为0.25-0.3Mpa。
优选胶体电解质在被加注电池前30分钟内,充分剪切搅拌胶体,不得成为凝胶,胶液温度不高于15摄氏度。
本发明的有益效果为:在胶体铅酸电池注胶过程中,本发明保证了电池壳体内部和电池壳体外部具有相同的压力。这样在抽真空时,在保证电池壳体不破裂的情况下可以使电池壳体内部具有更大的负压值,所以能使混合均匀的胶体电解质更好地渗透到电池中的各个部位,以及极板微孔中,保证电池内部酸和胶的均匀分布,保证电池容量,提高电池循环寿命。在实际操作中不需要重复多次抽真空,提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的电池装配加胶工艺流程图。
图2为普通真空负压加注法具体实施方式的电池装配加胶工艺流程图
图3为酸置换法具体实施方式的电池装配加胶工艺流程图。
具体实施方式
参见图1,本发明工艺流程为:检验极板、清理极板表面浮粉、极群焊接、清理极群与电池壳内粉尘垫滤网、0.25-0.3Mpa高压抽真空加胶、胶体配制、化成充电、容检并配组、合格下线。
主要步骤详细说明如下:
1)将检验合格的正、负极板和隔板组合为单体极群,将单体极群焊接后装入电池壳体内,然后进行中盖密封制作成半成品,每个半成品单体都有一个注液孔;在焊接好的单体极群装入电池壳后,最好在电池的汇流排底部平铺一层滤网,这样可以减少真空加胶时胶液对极群的冲击。
在将正、负极板和隔板组合为单体极群前,最好将正、负极板表面上的浮粉颗粒除净,例如用气枪或吸尘器将电池壳内的粉尘吹出或吸出,以降低电池自放电程度;正极板二氧化铅含量最好大于等于80%,负极板氧化铅含量最好小于等于7%,以降低电池加胶发热。
2)将气相二氧化硅和稀酸混合,充分搅拌,配制胶体电解质;优选的是,胶体电解质在被加注电池前30分钟内,胶体要被充分剪切搅拌,使其具有较好的流动性,不得成为凝胶,胶液温度不得高于15摄氏度。
3)将至少一个半成品单体送到一个密闭的气室内,定位放置;
4)有一真空负压注液机,其内部装有配制好的胶体电解质。真空负压注液机的注液嘴伸至密闭的气室内,该密闭的气室有一管道与真空机相连;真空注液机的注液嘴下降,使注液嘴与电池壳体的注液孔紧密连接;
5)启动抽真空注液机,电池壳体内部和密闭气室内部同时被抽负压状态,电池壳体内外部负压值相同,壳体不会变形破裂;在保证电池壳体不破裂的情况下可以使电池壳体内部负压值高达0.50MPa,所以能使混合均匀的胶体电解质更好地渗透到电池中的各个部位,以及极板微孔中,保证电池内部酸和胶的均匀分布,保证电池容量,提高电池循环寿命;
6)由于电池壳体内部负压状态,当真空注液装置和密闭气室同时通大气时,具有较好流动性能的定量的胶体电解质,通过注液嘴被吸注入电池壳体内。
实施例1
装配2V200AH型号电池作为样品,采用该发明工艺进行加注胶体电解质。并测试电池性能。
1)化验正极板二氧化铅含量和负极板的氧化铅含量,挑选合格正、负极板表面上的浮粉颗粒除净;将正、负极板和隔板组合为单体极群;将单体极群焊接然后装入电池壳,成为电池;用气枪或吸尘器将电池壳内的粉尘吹出或吸出,然后在电池的汇流排底部平铺一层塑胶滤网。
2)由气相二氧化硅和1.28g/ml(在25℃条件下)的稀酸混合,经过剪切搅拌配制好具有较好流动性的胶体。然后将胶体注入真空注液机的贮液槽中;根据工艺设定加胶量,打开运行开关,开始加胶,抽真空时电池内部真空负压值设定为0.28Mpa,电池外壳不变形不破裂,只需要一次抽真空就可以比较容易地将胶体加入电池内部,此法加胶完全可行。而普通真空加胶工艺,抽真空时电池内部真空负压值设定为0.07~0.10Mpa如果再高,电池壳体就要变形破裂,同时还需要进行抽真空3~4次胶体才全部加完。具体加胶速率如下表1(以2V200Ah为例,一台机器一次加胶一只电池)
表1
项目 | 本发明加胶法 | 普通抽真空加胶法 |
1小时加胶电池数量 | 53只 | 29只 |
由上可见,生产效率是普通抽真空加胶法的1.83倍。
3)加胶完成,检查电池内部胶体是否覆盖汇流排,确认加胶量无误后,电池下转充电。
4)电池成品后,取5只电池做10hr容量测试(20A放电池终止电压1.75V),与AGM电池和普通抽真空加胶电池的10hr容量对比,数据如表2所示:
表2
编号 | 1# | 2# | 3# | 4# | 5# | 平均 |
AGM电池初始容量(Ah) | 215 | 216 | 213 | 215.5 | 218.3 | 215.56 |
普通抽真空加胶胶体电池初始容量(Ah) | 205 | 203.2 | 208.5 | 167.36不合格 | 201.7 | 204.6 |
本发明加胶胶体电池初始容量(Ah) | 210.2 | 213.7 | 211.1 | 210.2 | 213 | 211.64 |
使用本发明胶体加胶工艺制作的胶体电池容量与普通AGM电池容量差1.8%;而普通抽真空加胶法工艺很难控制,上表中4#电池容量不合格,解剖后发现该电池内部存在干区,极板中心存在干区胶体没有到达,合格电池初始容量比本发明胶体加胶工艺制作的胶体电池容量低3.3%,比AGM电池低5.1%。
本实例结论:按本发明实施加注胶体电解质所制得的胶体电池容量符合通信用阀控密封胶体蓄电池标准(YD/T 1360-2005)要求,电池一次加胶量符合工艺要求,加胶较容易;电池加胶工艺完全可行。电池测试容量合格,与普通AGM电池对比测试表明容量稍低,初始容量和一致性都优于普通抽真空加胶法制得的胶体电池。
实施例2
装配12V100AH型号电池作为样品,采用该发明工艺进行加注胶体电解质。并测试电池性能。
1)化验正极板二氧化铅含量和负极板的氧化铅含量,挑选合格正、负极板表面上的浮粉颗粒除净;将正、负极板和隔板组合为单体极群;将单体极群焊接然后装入电池壳,成为电池;用气枪或吸尘器将电池壳内的粉尘吹出或吸出,然后在电池的汇流排底部平铺一层塑胶滤网。
2)由气相二氧化硅和1.28g/ml(在25℃条件下)的稀酸混合,经过剪切搅拌配制好具有较好流动性的胶体。然后将胶体注入真空注液机的贮液槽中;根据工艺设定加胶量,打开运行开关,开始加胶,抽真空时电池内部真空负压值设定0.28Mpa,电池外壳不变形不破裂,只需要一次抽真空就可以比较容易地将胶体加入电池内部,此法加胶完全可行。而酸置换法是将已经组装好的12V100电池首先进行加注1.28g/ml(在25℃条件下)的稀酸600ml/单格,将电池内的极板和隔板进行充分润湿3小时,然后再将电池倒置将电池内部多余的酸液倒出,倒置时间不得低于3小时,倒酸过程中涂抹防护油来保护端子,最后再对电池进行普通抽真空加注胶体,由于该电池倒酸时,电池内部酸液残留量不一致,故定量加胶后,需要再抽胶,调整胶体电解质液面高度。
由上可见,本发明的加胶法生产效率较高,生产周期较短。
3)加胶完成,及时进行抽胶,12V100Ah电池抽胶高度为25mm(将中空管从注液孔上表面处插入深度25mm)调整胶体液面高度一致,胶体完全覆盖汇流排,然后电池下转充电。
4)电池成品后,取5只电池做10hr率容量测试(20A放电池终止电压1.75V),与酸置换法加胶电池的10hr率容量对比,数据如表3所示:
表3
编号 | 1# | 2# | 3# | 4# | 5# | 平均 |
酸置换法加胶胶体电池初始容量(Ah) | 113.0 | 112.7 | 113.2 | 112.0 | 113.9 | 113.0 |
本发明加胶胶体电池初始容量(Ah) | 112.2 | 109.0 | 109.8 | 111.0 | 111.6 | 110.7 |
使用本发明胶体加胶工艺制作的胶体电池的10hr率容量与酸置换法加胶胶体电池的容量差2%,酸置换法加胶胶体电池初始容量稍高,通过解剖发现酸置换法胶体电池的极板微孔内没有发现存在SiO2粒子,这是由于酸置换法倒酸后,电池极板微孔内的酸液还是存在,加胶后胶体无法渗到极板微孔。
5)将上述实验电池和对比电池接线后,采用YD/T1360-2005标准要求进行循环耐久试验测试:在25±5℃的环境里,以20A放电2Hr,然后限流20A,进行13.5V浮充放电22Hr,“放电2Hr,充电22Hr”构成一个小循环,每49次小循环后,第五十次采用10A放电进行容量测试,当容量测试其容量低于80Ah时实验终止,电池放电数据如表4、表5所示。
表4实验电池循环寿命测试数据 单位:Ah
表5酸置换法加胶电池循环寿命测试数据 单位:Ah
由上述两表对比可见,目前对比试验已经进行了循环寿命终止,本发明试验5只胶体电池循环寿命有2只500次循环,3只550次循环,酸置换法加胶的5只电池循环寿命有1只300次,3只350次,1只400次循环,近达到通信用阀控密封胶体蓄电池标准(YD/T 1360-2005)涂膏式极板电池循环寿命要求;可见本发明试验胶体电池循环寿命明显比酸置换法加胶电池循环寿命较高,容量衰减较小,循环寿命优于酸置换法加胶电池循环寿命。
本实例结论:按本发明实施加注胶体电解质所制得的胶体电池容量符合通信用阀控密封胶体蓄电池标准(YD/T 1360-2005)要求,电池一次加胶量符合工艺要求,加胶较容易,电池加胶工艺完全可行,电池循环寿命优于酸置换法加胶电池。
结论
综上所述,按本发明提供的胶体蓄电池的胶体电解质加注方法与普通真空负压加注法生产的胶体电池对比提高了电池的初始容量一致性,降低了电池不良率,提高了生产效率;与酸置换法生产的胶体电池对比,提高了生产效率,提高了电池的循环寿命,降低了容量衰减率。总之本发明提供的胶体蓄电池的胶体电解质加注方法完全优于目前较为常用的胶体加注方法,综合提高了的胶体电池的性能。
本发明的具体实施方式不仅仅局限于上述实施例,凡是本发明所述的技术方案内的实施都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种胶体铅酸蓄电池胶体电解质加注方法,其特征在于胶体电解质加注过程中保持电池壳体内部、外部具有相同的压力。
2.根据权利要求1所述的胶体铅酸蓄电池胶体电解质加注方法,其特征在于包括下列步骤:
1)将蓄电池组件密封于电池壳体内,壳体上具有一个注液孔,制备电池半成品;
2)将至少一个电池半成品置于一个密闭气室内定位放置;
3)使密闭气室与电池壳体内具有相同的负压,通过注液孔向电池半成品注入定量的胶体电解质。
3.根据权利要求2所述的胶体铅酸蓄电池胶体电解质加注方法,其特征在于:所述步骤3)为:
3.1)一真空注液装置,具有至少一个注液嘴,所述注液嘴伸至密闭气室内,与所述电池壳体的注液孔紧密连接;所述密闭气室有一管道与所述真空注液装置相连;
3.2)启动抽真空注液装置,电池壳体内部和密闭气室内部同时被抽成负压状态,电池壳体内部、外部负压值相同;
3.3)真空注液装置和密闭气室同时通大气,定量的胶体电解质通过注液嘴被吸注入电池壳体内。
4.根据权利要求3所述的胶体铅酸蓄电池胶体电解质加注方法,其特征在于在电池壳体内部和密闭气室内部同时被抽成负压状态时,电池内部真空负压值为0.1-0.5Mpa。
5.根据权利要求4所述的胶体铅酸蓄电池胶体电解质加注方法,其特征在于在电池壳体内部和密闭气室内部同时被抽成负压状态时,电池内部真空负压值为0.25-0.3Mpa。
6.根据权利要求2-5中任意一项所述的胶体铅酸蓄电池胶体电解质加注方法,其特征在于胶体电解质在被加注电池前30分钟内,充分剪切搅拌胶体,不得成为凝胶,胶液温度不高于15摄氏度。
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