CN103943892B - 一种内化成电池极板冬季合膏工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明铅电池制造领域，具体涉及一种内化成电池极板冬季合膏工艺，具体包括以下步骤：按照配方计量分别向铅粉计量斗、硫酸计量桶、水计量桶中加入相应物料；将按照配方计量的辅料加入合膏锅内，然后，在不断搅拌过程中向合膏锅内加入计量好的铅粉，铅粉加入后继续干拌8-10分钟；在不断搅拌过程中向合膏锅内加入水，且加入过程持续时间为1-2min，加水后再搅拌5-7分钟，且按照水的使用量全部加完，当环境温度≤20℃时，将水的温度预先加热到30-50℃；在不断搅拌过程中向合膏锅内均匀加入计量好的硫酸，且加入过程持续时间为13-15min，当环境温度≤20℃时，将硫酸的温度预先加热到20-40℃；同时控制合膏锅内温度≤60℃；加酸结束再搅拌10-25min，测试铅膏视密度达标后出锅。

Description

一种内化成电池极板冬季合膏工艺
技术领域
本发明铅电池制造领域，具体涉及一种内化成电池极板冬季合膏工艺。
背景技术
铅膏是极板活性物质的母体，是由一定氧化度和表观密度的铅粉与水和硫酸溶液通过机械搅拌混合而形成的具有一定可塑性的膏状物质。铅膏在铅酸蓄电池中的作用主要是为电化学反应提供和贮存所需的物质。铅膏是由铅粉、水和硫酸及添加剂混制而成的可塑性物质，它的性质主要表现为铅膏的视密度和铅膏的稠度。因此，制成的铅膏要有较好的塑性，使涂板时铅膏易粘结在板栅上并涂得均匀而且充满板栅格体，另外还需要有一定的强度，能经受机器涂板后辊压时机械振动和冲击作用。
铅膏的视密度是指铅膏自然堆集的密度，即指铅粉分散在硫酸和水的液体中自然堆集后其总重量与总体积之比，单位为g/cm3。液体量变化铅膏的视密度也随之变化，液体量越多，视密度越低，制成的极板孔隙率也大。因此，铅膏的视密度与铅膏中水和硫酸有直接关系。铅膏的视密度是铅膏质量的重要指标，对极板活性物质的孔隙率的形成状态有很大的影响，而极板活性物质孔隙率对铅酸蓄电池的容量和使用寿命都影响很大。一般情况下铅膏的视密度低、则极板活性物质孔隙率大，活性物质利用率高，蓄电池的初期容量有所提高，而在充放电过程中，活性物质相对易软化脱落，影响使用寿命；相反，铅膏的视密度高，极板活性物质孔隙率相对小，活性物质利用率低，蓄电池初期容量下降，同时极板硬，在充放电过程中活性物质易膨胀而造成极板弯曲变形。
铅膏的稠度是表示铅膏粘性的一个重要参数。如果铅膏的稠度小，即膏状，机器涂板时板栅吃膏量少，生极板易出现凹陷、掉膏及板面不平整现象。如果铅膏的稠度大，即膏硬，易产生板栅吃膏量多，填充难度大及板栅变形等现象。铅膏的稠度与加水量、加酸量、添加剂的类型及铅膏搅拌混合的方式、温度等有关。一般情况下，加水量过多，稠度降低；硫酸量多，稠度升高。在搅拌过程中，由于铅膏温度不同而产生的碱式硫酸铅类型和量也不同，较小的圆柱体形的3BS结晶体多时，铅膏的稠度较高；较大的棱形的四碱式硫酸铅结晶体较多时，铅膏的稠度较低。
传统的合膏工艺都是先将各种粉状添加剂干态下和铅粉混合,干混过后再依此添加配方水,配方酸进行合制，工艺操作上忽略了环境温度变化对铅膏的性能影响。因传统配方水和配方酸均是常温状态下加入，而冬季和夏季实际温差最高可达35-55℃，导致冬、夏季生产的铅膏各物料物理及化学反应速率完全不同，严重影响了产品质量的稳定性，质量波动较大。因在低温环境下铅粉的温度、配方水的温度、配方酸的温度都较低，添加剂的溶解度也相对较低，整个合膏的过程温度上升缓慢，合制的铅膏化学稳定性较差，结合强度低，因此，低温环境下合制的铅膏在实际使用中更易出现活性物质早期软化脱落的现象，降低循环寿命,因此,铅膏合制的环境温度变化要作为保障工艺执行的重要参数。
发明内容
本发明的目的是为了克服目前的内化成电池极板合膏工艺中由于常常忽略环境因素，导致制备的铅膏性能不稳定等问题，提供一种内化成电池极板冬季合膏工艺。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种内化成电池极板冬季合膏工艺，具体包括以下步骤：
1）物料准备：按照配方计量分别向铅粉计量斗、硫酸计量桶、水计量桶中加入相应物料；
2）加铅：首先将按照配方计量的辅料加入合膏锅内，然后，在不断搅拌过程中向合膏锅内加入计量好的铅粉，铅粉加入后继续干拌8-10分钟；
3）加水：然后，在不断搅拌过程中向合膏锅内加入计量好的水，且加入过程持续时间为1-2min，加水后再搅拌5-7分钟，且按照水的使用量全部加完，当环境温度≤20℃时，将水的温度预先加热到30-50℃；
4）加酸：在不断搅拌过程中向合膏锅内均匀加入计量好的硫酸，且加入过程持续时间为13-15min，当环境温度≤20℃时，将硫酸的温度预先加热到20-40℃；同时控制合膏锅内温度≤60℃；
5）加酸结束再搅拌10-25min，测试铅膏视密度达标后出锅。
该工艺对配方水、配方酸进行了优化预加热，通过综合考虑反应的过程及反应的放热从而采用将配方水加热到30-50℃，配方酸加热到20-40℃，来加剧铅膏各组分的理化反应，弥补环境温度变化对合膏影响，该加热法合膏工艺可保证铅膏在合制过程中不受环境温度的变化的影响，使铅膏质量常年保持相对稳定。
在反应过程中，由于处于冬季寒冷季节，铅膏的各组分反应与夏季温度较高的时候的反应虽然主要机理没有变，但是由于温度带来的工艺参数的改变是巨大的，直接影响着产品的性能，因此通过优化，提高了产品的性能稳定性。
作为优选方案，硫酸25℃下的比重为1.35-1.45g/cm3。
作为优选方案，步骤5）铅膏的出锅温度控制在40-45℃。
作为优选方案，步骤5）加酸结束后的搅拌分为初期搅拌和后期搅拌，初期搅拌温度为55-65℃，搅拌时间为15-20分钟；后期搅拌温度为40-45℃，搅拌时间为5-10分钟。初期搅拌温度可以助于生成合理的三碱式硫酸铅及四碱式硫酸铅，从而提高电池初期容量和电池的寿命。因为三碱式硫酸铅较为稳定，在极板化成时易转化为β-PbO2。β-PbO2系正方形晶系，晶粒细，表面积大，有多孔性，对电池初期容量有利；四碱式硫酸铅化成时易转化为α-PbO2。α-PbO2系正交形晶系，晶粒大，密度大，对电池寿命有利。另外，采用喷洒方式，不会造成初料局部过热，热量分布均匀，因此温度可以与传统不同，保持在55-65℃。
作为优选方案，硫酸采用间歇喷洒，喷洒时间与停留时间比为3:1-4:1，停留频率为每喷洒20-30s停留一次。硫酸的间歇喷洒方式，可以在硫酸停止喷洒时，给氧化铅足够的时间与水反应，从而部分未接触酸的氧化铅可以继续参与到后续反应中去。
本发明与现有技术相比，有益效果是：
1铅膏均匀一致性较好。
2制备的电池初期容量较好。
3电池的寿命较长。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。
如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
实施例1：
一种内化成电池极板冬季合膏工艺，具体包括以下步骤：
1）物料准备：按照配方计量分别向铅粉计量斗、硫酸计量桶、水计量桶中加入相应物料；所用硫酸25℃下的比重为1.35-1.45g/cm3，水位去离子水。
2）加铅：首先将按照配方计量的辅料加入合膏锅内，然后，在不断搅拌过程中向合膏锅内加入计量好的铅粉，铅粉加入后继续干拌8分钟；
3）加水：然后，在不断搅拌过程中向合膏锅内加入计量好的水，且加入过程持续时间为2min，加水后再搅拌5分钟，且按照水的使用量全部加完，当环境温度≤20℃时，将水的温度预先加热到50℃；
4）加酸：在不断搅拌过程中向合膏锅内均匀加入计量好的硫酸，且加入过程持续时间为13min，当环境温度≤20℃时，将硫酸的温度预先加热到40℃；同时控制合膏锅内温度≤60℃；硫酸采用间歇喷洒，喷洒时间与停留时间比为3:1，停留频率为每喷洒30s停留一次；
5）加酸结束再搅拌10min，搅拌分为初期搅拌和后期搅拌，初期搅拌温度为65℃，搅拌时间为15分钟；后期搅拌温度为45℃，搅拌时间为5分钟，测试铅膏视密度达标后出锅，步骤5）铅膏的出锅温度控制在45℃。
实施例2：
一种内化成电池极板冬季合膏工艺，具体包括以下步骤：
1）物料准备：按照配方计量分别向铅粉计量斗、硫酸计量桶、水计量桶中加入相应物料；所用硫酸25℃下的比重为1.35-1.45g/cm3，水位去离子水。
2）加铅：首先将按照配方计量的辅料加入合膏锅内，然后，在不断搅拌过程中向合膏锅内加入计量好的铅粉，铅粉加入后继续干拌10分钟；
3）加水：然后，在不断搅拌过程中向合膏锅内加入计量好的水，且加入过程持续时间为1min，加水后再搅拌7分钟，且按照水的使用量全部加完，当环境温度≤20℃时，将水的温度预先加热到30℃；
4）加酸：在不断搅拌过程中向合膏锅内均匀加入计量好的硫酸，且加入过程持续时间为15min，当环境温度≤20℃时，将硫酸的温度预先加热到20℃；同时控制合膏锅内温度≤60℃；硫酸采用间歇喷洒，喷洒时间与停留时间比为4:1，停留频率为每喷洒20s停留一次；
5）加酸结束再搅拌25min，搅拌分为初期搅拌和后期搅拌，初期搅拌温度为55℃，搅拌时间为20分钟；后期搅拌温度为40℃，搅拌时间为10分钟，测试铅膏视密度达标后出锅，步骤5）铅膏的出锅温度控制在40℃。
实施例3：
一种内化成电池极板冬季合膏工艺，具体包括以下步骤：
1）物料准备：按照配方计量分别向铅粉计量斗、硫酸计量桶、水计量桶中加入相应物料；所用硫酸25℃下的比重为1.35-1.45g/cm3，水位去离子水。
2）加铅：首先将按照配方计量的辅料加入合膏锅内，然后，在不断搅拌过程中向合膏锅内加入计量好的铅粉，铅粉加入后继续干拌9分钟；
3）加水：然后，在不断搅拌过程中向合膏锅内加入计量好的水，且加入过程持续时间为1-2min，加水后再搅拌6分钟，且按照水的使用量全部加完，当环境温度≤20℃时，将水的温度预先加热到30-50℃；
4）加酸：在不断搅拌过程中向合膏锅内均匀加入计量好的硫酸，且加入过程持续时间为13-15min，当环境温度≤20℃时，将硫酸的温度预先加热到30℃；同时控制合膏锅内温度≤60℃；硫酸采用间歇喷洒，喷洒时间与停留时间比为4:1，停留频率为每喷洒25s停留一次；
5）加酸结束再搅拌20min，搅拌分为初期搅拌和后期搅拌，初期搅拌温度为60℃，搅拌时间为20分钟；后期搅拌温度为45℃，搅拌时间为8分钟，测试铅膏视密度达标后出锅，步骤5）铅膏的出锅温度控制在45℃。

Claims (5)

1.一种内化成电池极板冬季合膏工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：
1）物料准备：按照配方计量分别向铅粉计量斗、硫酸计量桶、水计量桶中加入相应物料；
2）加铅：首先将按照配方计量的辅料加入合膏锅内，然后，在不断搅拌过程中向合膏锅内加入计量好的铅粉，铅粉加入后继续干拌8-10分钟；
3）加水：然后，在不断搅拌过程中向合膏锅内加入计量好的水，且加入过程持续时间为1-2min，加水后再搅拌5-7分钟，且按照水的使用量全部加完，当环境温度≤20℃时，将水的温度预先加热到30-50℃；
4）加酸：在不断搅拌过程中向合膏锅内均匀加入计量好的硫酸，且加入过程持续时间为13-15min，当环境温度≤20℃时，将硫酸的温度预先加热到20-40℃；同时控制合膏锅内温度≤60℃；
5）加酸结束再搅拌10-25min，测试铅膏视密度达标后出锅。
2.根据权利要求1所述的一种内化成电池极板冬季合膏工艺，其特征在于，硫酸25℃下的比重为1.35-1.45g/cm3。
3.根据权利要求1所述的一种内化成电池极板冬季合膏工艺，其特征在于，步骤5）铅膏的出锅温度控制在40-45℃。
4.根据权利要求1所述的一种内化成电池极板冬季合膏工艺，其特征在于，步骤5）加酸结束后的搅拌分为初期搅拌和后期搅拌，初期搅拌温度为55-65℃，搅拌时间为15-20分钟；后期搅拌温度为40-45℃，搅拌时间为5-10分钟。
5.根据权利要求1所述的一种内化成电池极板冬季合膏工艺，其特征在于，硫酸采用间歇喷洒，喷洒时间与停留时间比为3:1-4:1，停留频率为每喷洒20-30s停留一次。
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