CN103943831B

CN103943831B - 一种适合铅酸蓄电池用极板固化工艺

Info

Publication number: CN103943831B
Application number: CN201410110785.8A
Authority: CN
Inventors: 杨绍坡; 张森
Original assignee: Chaowei Power Supply Co Ltd
Current assignee: Chaowei Power Group Co Ltd
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2034-03-25
Also published as: CN103943831A

Abstract

本发明涉及一种适合铅酸蓄电池用极板固化工艺，所述固化工艺包括保湿阶段、保温固化阶段与干燥阶段；在保湿阶段先采用低温固化，温度为40-45℃，然后再采用高温固化，温度为75-85℃；在保温固化阶段采用逐步降低相对湿度的方法进行固化。通过本发明固化工艺，制造成的极板，组装成电池，电池耐浮充寿命明显提高，电池初期容量高，使用寿命在5年以上，是通讯用铅酸蓄电池理想的固化方式。

Description

一种适合铅酸蓄电池用极板固化工艺

技术领域

本发明涉及蓄电池领域，具体涉及一种提高铅酸蓄电池使用寿命的适合铅酸蓄电池用极板固化工艺。

背景技术

铅酸电池（Lead-acidbattery）电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的一种蓄电池。自法国人普兰特（G.Plante）于1859年发明铅酸蓄电池，已经历了近150年的发展历程，铅酸蓄电池在理论研究方面，在产品种类及品种、产品电气性能等方面都得到了长足的进步，不论是在交通、通信、电力、军事还是在航海、航空各个经济领域，铅酸蓄电池都起到了不可缺少的重要作用。近年来，随着城市化的加速和城市范围的扩大，交通流量剧增。虽然汽车等交通工具发展迅速，但受到使用价格相对昂贵和油价上涨等因素的影响，使电动自行车以其轻捷、方便、价格低廉等优势，在国内市场深受广大消费者的欢迎。铅酸蓄电池因性价比高、功率特性好，自放电小，价格便宜，近年来在电动自行车中又得到了应用。

铅酸蓄电池内化成从简化操作工艺步骤和节约能耗、减少排放的角度来看值得推广，而制定合理的电池内化成生产工艺，是做好电池内化成的关键。内化成铅酸蓄电池生产制造技术发展至今，其化成工艺至今大多仍沿用传统的多阶段直流化成方式，电池化成效率低，生产周期长，也有少数厂家采用脉冲技术，即正负脉冲或间歇脉冲化成，但至今未得到推广。对于内化成铅酸蓄电池，由于铅钙合金的特性，为保证其循环寿命，组装工艺要保证绝对的紧装配，由此导致电池内部的极板、隔板吸酸饱和度都相对较低，在此贫液状态下化成，内阻较高，不利于电解液和温度的扩散，电池化成难度大、效率低、化成周期长，而长时间的高电压充电化成加剧了板栅的腐蚀，缩短了电池的使用寿命。

目前，根据环保部对铅酸蓄电池行业要求，内化成加工蓄电池方式为未来行业的方向。通讯用铅酸蓄电池主要应用在移动通讯基站、电信、UPS、开关电源等领域。电池使用寿命大都在3年左右，通讯用铅酸蓄电池用户使用两年左右就需更换。作为蓄电池极板固化方式及固化效果，对蓄电池的性能影响极大。采用不良的固化方式，将带来极板PCL（早期容量损失）。给市场需求带来很大的技术障碍。

中国专利公开号CN101459258A，公开日2009年6月17日，名称为铅酸蓄电池内化成反充电化成工艺，该申请案公开了一种铅酸蓄电池内化成反充电化成工艺，包括铅酸蓄电池的灌酸或灌胶步骤及充电步骤，在灌酸或灌胶步骤完成后及充电步骤前，对电池进行反向充电。其不足之处在于，该方法虽然会提高板栅与活性物质之间的导电性，但是电池循环使用寿命低。

发明内容

本发明的目的在于为了解决现有通讯用的铅酸蓄电池早期衰减，使用寿命较低的缺陷而提供一种适合在各种环境温度下进行充放电循环，电池循环寿命高的适合铅酸蓄电池用极板固化工艺。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种适合铅酸蓄电池用极板固化工艺，所述固化工艺包括保湿阶段、保温固化阶段与干燥阶段；在保湿阶段先采用低温固化，温度为40-45℃，然后再采用高温固化，温度为75-85℃；在保温固化阶段采用逐步降低相对湿度的方法进行固化，在保温固化阶段通入含有臭氧的水蒸气。

作为优选，保湿阶段包括以下步骤：温度40-45℃，相对湿度98-100%，固化时间12h；温度75-85℃，相对湿度98-100%，固化时间12h。在本技术方案中，该方案的目的是将极板水分充分与铅膏接触，使板栅与铅膏之间形成稳定的网络结构，对极板的强度起到非常关键的作用；分两步的目的是保证固化室内相对湿度比较好控制，第一步：属于低温高湿，以提高室内湿度为首要内容，与室温更加接近，第二步，是在保证湿度的基础上，在升高温度，从而提升了固化效果；选用先低温固化再高温固化的原因是在低温固化是为了提高电池的初始容量，再采用高温固化是为了提高电池的循环寿命。

作为优选，保温固化阶段包括以下步骤：1）温度50-54℃，相对湿度90%，固化时间10-12h，通入含质量分数为0.1%-0.5%含臭氧的水蒸气；

2）温度50-54℃，相对湿度80%，固化时间6-8h，通入含质量分数为0.1%-0.5%含臭氧的水蒸气；

3）温度50-54℃，相对湿度70%，固化时间8-10h，通入含质量分数为0.1%-0.5%含臭氧的水蒸气。在本技术方案中，该阶段采用相对稳定的温度对极板进行固化，但是相对湿度逐渐减小，使极板中铅膏与水蒸气中的臭氧充分氧化，该阶段为游离铅下降最快阶段，极板内部游离铅含量从15%下降至近似2-5%，铅膏与板栅之间形成牢固的腐蚀层；具有优质的强度，从一米高度，自由落体下落到平整地面上，脱落铅膏占极板重量≤1%；该阶段分三个步骤的理由是逐步降低固化室内的相对湿度，在70-90%的相对湿度条件下，极板中铅膏与空气中的氧气反应最快，因固化室内极板分布是摆放到不锈钢架子上，每个架子的高度在80cm左右，一般要摆放三层，上层与下层的湿度会出现差异性，采用分段式，可以保证室内固化效果的均一性。

作为优选，干燥阶段温度70-80℃，相对湿度0%，固化时间16h。在本技术方案中，该阶段采用高温低湿方式，使极板铅膏内水分散失。残留水分低于0.3%。

作为优选，极板在进入固化室前，要求固化室内地面用洒水湿润，固化室内温度控制40-45℃，相对湿度控制在≥95%。

作为优选，极板在涂板后，入固化室前，停留在室外时间≤15min，正铅膏含水率控制在≥100g/kg铅膏，负铅膏含水率控制在≥90g/kg铅膏。

作为优选，正极铅膏视密度控制在4.20-4.35g/ml，负极铅膏视密度控制在4.30-4.45g/ml。

作为优选，固化后正极板铅膏游离铅含量≤2.5%，负极板铅膏游离铅含量≤4%。

作为优选，水蒸气通入量为1.2-1.5L/h。

本发明的有益效果是通过本发明固化工艺，制造成的极板，组装成电池，电池耐浮充寿命明显提高，电池初期容量高，使用寿命在5年以上，是通讯用铅酸蓄电池理想的固化方式。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明主要针对通讯用铅酸蓄电池。

实施例1

一种适合铅酸蓄电池用极板固化工艺，所述固化工艺包括保湿阶段、保温固化阶段与干燥阶段；其中，保湿阶段相对湿度在98-100%；保湿阶段包括以下步骤：温度40℃，相对湿度98-100%，固化时间12h；温度75℃，相对湿度98-100%，固化时间12h；

保温固化阶段包括以下步骤：1）温度50℃，相对湿度90%，固化时间10h，通入含质量分数为0.1%含臭氧的水蒸气；

2）温度50℃，相对湿度80%，固化时间6h，通入含质量分数为0.3%含臭氧的水蒸气；

3）温度50℃，相对湿度70%，固化时间8h，通入含质量分数为0.5%含臭氧的水蒸气；

干燥阶段温度70℃，相对湿度0%，固化时间16h。其中，水蒸气通入量为1.2L/h。

极板在进入固化室前，要求固化室内地面用洒水湿润，固化室内温度控制40℃，相对湿度控制在≥95%；极板在涂板后，入固化室前，停留在室外时间≤15min，正铅膏含水率控制在≥100g/kg铅膏，负铅膏含水率控制在≥90g/kg铅膏；正极铅膏视密度控制在4.20g/ml，负极铅膏视密度控制在4.30g/ml；固化后正极板铅膏游离铅含量≤2.5%，负极板铅膏游离铅含量≤4%。

实施例2

一种适合铅酸蓄电池用极板固化工艺，所述固化工艺包括保湿阶段、保温固化阶段与干燥阶段；其中，保湿阶段相对湿度在98-100%；保湿阶段包括以下步骤：温度42℃，相对湿度98-100%，固化时间12h；温度80℃，相对湿度98-100%，固化时间12h；

保温固化阶段包括以下步骤：1）温度53℃，相对湿度90%，固化时间11h，通入含质量分数为0.1%含臭氧的水蒸气；

2）温度52℃，相对湿度80%，固化时间7h，通入含质量分数为0.5%含臭氧的水蒸气；

3）温度52℃，相对湿度70%，固化时间9h通入含质量分数为0.15%含臭氧的水蒸气；

干燥阶段温度75℃，相对湿度0%，固化时间16h。其中，水蒸气通入量为1.3L/h。

极板在进入固化室前，要求固化室内地面用洒水湿润，固化室内温度控制45℃，相对湿度控制在≥95%；极板在涂板后，入固化室前，停留在室外时间≤15min，正铅膏含水率控制在≥100g/kg铅膏，负铅膏含水率控制在≥90g/kg铅膏；正极铅膏视密度控制在4.30g/ml，负极铅膏视密度控制在4.35g/ml；固化后正极板铅膏游离铅含量≤2.5%，负极板铅膏游离铅含量≤4%。

实施例3

一种适合铅酸蓄电池用极板固化工艺，所述固化工艺包括保湿阶段、保温固化阶段与干燥阶段；其中，保湿阶段相对湿度在98-100%；保湿阶段包括以下步骤：温度45℃，相对湿度98-100%，固化时间12h；温度85℃，相对湿度98-100%，固化时间12h；

保温固化阶段包括以下步骤：1）温度54℃，相对湿度90%，固化时间12h，通入含质量分数为0.5%含臭氧的水蒸气；

2）温度54℃，相对湿度80%，固化时间8h，通入含质量分数为0.25%含臭氧的水蒸气；

3）温度54℃，相对湿度70%，固化时间10h，通入含质量分数为0.5%含臭氧的水蒸气；

干燥阶段温度80℃，相对湿度0%，固化时间16h。其中，水蒸气通入量为1.5L/h。

极板在进入固化室前，要求固化室内地面用洒水湿润，固化室内温度控制45℃，相对湿度控制在≥95%；极板在涂板后，入固化室前，停留在室外时间≤15min，正铅膏含水率控制在≥100g/kg铅膏，负铅膏含水率控制在≥90g/kg铅膏；正极铅膏视密度控制在4.35g/ml，负极铅膏视密度控制在4.45g/ml；固化后正极板铅膏游离铅含量≤2.5%，负极板铅膏游离铅含量≤4%。

对比例1，根据传统极板固化工艺制备的极板。

将实施例1-3得到的极板与对比例1得到的极板经现有工艺组装成电池，对其进行检测，检测结果如下：（以6-FM-100为例）

	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1
					初始容量	103AH	103AH	104AH	100AH
过充电寿命	210天	220天	200天	100天

注:按照YDT799-2010《通信用阀控式铅酸蓄电池》过充电寿命标准：每30天折合寿命为1年。实例1-3折合寿命在6-7年。

电池已在实际用户中使用5年以上，产品曾在上海贝尔三星、中国移动公司使用。

Claims

1.一种适合铅酸蓄电池用极板固化工艺，其特征在于，所述固化工艺包括保湿阶段、保温固化阶段与干燥阶段；在保湿阶段先采用低温固化，温度为40-45℃，然后再采用高温固化，温度为75-85℃；在保温固化阶段采用逐步降低相对湿度的方法进行固化，在保温固化阶段通入含有臭氧的水蒸气；保湿阶段包括以下步骤：温度40-45℃，相对湿度98-100%，固化时间12h；温度75-85℃，相对湿度98-100%，固化时间12h；

保温固化阶段包括以下步骤：1）温度50-54℃，相对湿度90%，固化时间10-12h，通入含质量分数为0.1%-0.5%含臭氧的水蒸气；

3）温度50-54℃，相对湿度70%，固化时间8-10h，通入含质量分数为0.1%-0.5%含臭氧的水蒸气。

2.根据权利要求1所述的一种适合铅酸蓄电池用极板固化工艺，其特征在于，干燥阶段温度70-80℃，相对湿度0%，固化时间16h。

3.根据权利要求1所述的一种适合铅酸蓄电池用极板固化工艺，其特征在于，极板在进入固化室前，要求固化室内地面洒水湿润，固化室内温度控制40-45℃，相对湿度控制在≥95%。

4.根据权利要求1所述的一种适合铅酸蓄电池用极板固化工艺，其特征在于，极板在涂板后，入固化室前，停留在室外时间≤15min，正铅膏含水率控制在≥100g/kg铅膏，负铅膏含水率控制在≥90g/kg铅膏。

5.根据权利要求1所述的一种适合铅酸蓄电池用极板固化工艺，其特征在于，正极铅膏视密度控制在4.20-4.35g/mL，负极铅膏视密度控制在4.30-4.45g/mL。

6.根据权利要求1所述的一种适合铅酸蓄电池用极板固化工艺，其特征在于，固化后正极板铅膏游离铅含量≤2.5%，负极板铅膏游离铅含量≤4%。

7.根据权利要求1所述的一种适合铅酸蓄电池用极板固化工艺，其特征在于，水蒸气通入速度为1.2-1.5L/h。