CN104241609B - 一种铅酸动力电池真空和膏工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铅酸动力电池真空和膏工艺，解决了现有技术的和膏工艺在和膏过程中无法精确控制铅膏的和膏温度，得到的铅膏中成分比例失衡，结构组成不一致，使得铅膏的初始容量与循环性能不够理想的问题，本发明的和膏工艺包括加料、干混、加水、湿混、加酸及搅拌，其中加酸和搅拌均分五步进行，在加酸时控制每步的加酸量合铅膏温度，并在加酸过程中使铅膏在72~82℃保持4~6min以形成一个四碱式硫酸铅的生成阶段，在搅拌时控制每步的搅拌时间和降温速度，并在搅拌过程中使铅膏在45~50℃保持0.5~1.5min以形成一个性能稳定阶段。本发明的整体工艺步骤简单，可操作性强，过程稳定可控，得到的铅膏具有较好的一致性，初始容量与循环性能好。
Description
技术领域
本发明涉及铅酸蓄电池技术领域，尤其是涉及一种铅酸动力电池真空和膏工艺。
背景技术
对于涂膏式铅酸蓄电池来说，其生产过程主要由铅粉制造、板栅制造、铅膏和制、极板涂制、极板固化干燥、极板化成及电池装配等工序。在上述工序中，铅膏的制备是铅酸蓄电池生产过程中比较重要，而且比较复杂、较难控制的工序。铅膏是铅酸蓄电池的重要组成部分，其是由铅粉、水、稀硫酸和添加剂在和膏机中混合而成的膏状物，是电能和化学能相互转化的载体，因此铅膏性能的好坏直接决定了电池性能的好坏。
例如，申请公布号CN102074695A，申请公布日2011.05.25的中国专利公开了一种提高电池循环寿命的高温和膏工艺，首先加75~90℃的去离子水，然后加入短纤维以及正极添加剂搅拌5~7分钟，接着加入铅粉搅拌10~12分钟，最后再慢慢加入稀硫酸搅拌8~10分钟，完成和膏，待温度低于45℃出膏。其不足之处在于，该和膏工艺中的加酸是一次性加入酸液，未对加酸速度进行控制，无法精确控制铅膏的和膏温度，得到的铅膏中成分比例失衡，结构组成不一致，使得铅膏的初始容量与循环性能不够理想。
发明内容
本发明是为了解决现有技术的和膏工艺在和膏过程中无法精确控制铅膏的和膏温度，得到的铅膏中成分比例失衡，结构组成不一致，使得铅膏的初始容量与循环性能不够理想的问题，提供了一种工艺步骤简单，可操作性强，和膏过程过程稳定可控，得到铅膏性能佳的铅酸动力电池真空和膏工艺。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种铅酸动力电池真空和膏工艺，包括加料、干混、加水、湿混、加酸及搅拌，加酸分五步进行：
（1）加入总酸量20~30%的稀硫酸，加酸时间控制在2~3min，加酸期间不断搅拌并控制铅膏的最终温度在55~60℃。本发明的和膏过程在和膏机中进行，和膏过程中的铅膏温度可通过加酸速度以及和膏机的真空度进行控制，该阶段为初始阶段，使铅膏温度开始缓慢上升，铅膏的最终温度可通过调整加酸速度以及和膏机的真空度来进行控制，该阶段的真空度控制在280~330Mba。
（2）加入总酸量15~25%的稀硫酸，加酸时间控制在2~3min，加酸期间不断搅拌并控制铅膏的最终温度在60~70℃。该阶段为温度缓升阶段，此时和膏机内铅膏热量逐渐上升，该阶段的真空度控制在250~300Mba。
（3）加入总酸量15~25%的稀硫酸，加酸时间控制在1~2min，加酸期间不断搅拌并控制铅膏的最终温度在78~82℃。该阶段为连续升温阶段，由于热量的逐步累积，和膏机内铅膏热量逐渐上升至78～82℃，此时铅膏内四碱硫酸铅开始生成，该阶段的真空度控制在210~260Mba。
（4）加入总酸量15~25%的稀硫酸，加酸时间控制在2~3min，加酸期间不断搅拌，且加酸期间铅膏温度控制在78~82℃。该阶段为保温阶段，此时和膏机内铅膏温度维持在78~82℃，铅膏中的四碱式硫酸铅持续生成，形成活性物质的骨架，增强活性物质的强度，该阶段的真空度控制在180~230Mba。
（5）加入剩余量的稀硫酸，加酸时间控制在2~3min，加酸期间不断搅拌，且加酸期间铅膏温度控制在78~82℃。该阶段为持续保温阶段，降低铅膏中的二氧化铅的含量并进一步提高四碱式硫酸铅的含量，以提高铅膏的初始容量和循环性能，该阶段的真空度控制在160~210Mba。
搅拌分五步进行：
（a）不断搅拌并控制铅膏最终温度下降至65~75℃，降温时间控制在0.5~1.5min。该阶段温度同样通过真空度来控制，该阶段的真空度控制在140~190Mba。
（b）不断搅拌并控制铅膏最终温度下降至55~65℃，降温时间控制在0.5~1.5min。该阶段的真空度控制在120~170Mba。
（c）不断搅拌并控制铅膏最终温度下降至45~50℃，降温时间控制在0.5~1.5min。该阶段的真空度控制在110~140Mba。
（d）不断搅拌并保持铅膏温度恒定0.5~1.5min。该阶段为铅膏的性能稳定阶段，以使得铅膏中的各种成分保持稳定并分布一致，得到的铅膏均一性好，该阶段的真空度控制在90~120Mba。
（e）不断搅拌待铅膏最终温度下降至40℃以下后出膏。该阶段的真空度控制在90~100Mba
作为优选，加料的具体步骤为：先将配方量中占总铅粉量一半的铅粉加入和膏机中，待铅粉平铺在和膏机底部后再将添加剂加入和膏机中，最后将配方量中剩余的另一半铅粉加入和膏机中。
作为优选，干混时间控制在3~5min。
作为优选，进水时间控制在15~45s。
作为优选，湿混时间控制在2~4min。
因此，本发明具有如下有益效果：
（1）和膏过程中采用五步法进行加酸，加酸时通过控制每个步骤的加酸量、加酸时间以及铅膏温度，以有效控制铅膏中各原料的反应速度和铅膏的温度，使得整个加酸过程稳定可控，并在加酸过程中使铅膏在72~82℃保持4~6min以形成一个四碱式硫酸铅的生成阶段，得到的铅膏初始容量与循环性能好；
（2）和膏过程中采用五步法进行搅拌，搅拌时通过控制每个步骤的搅拌时间、降温速度，使得可以较为精确地控制铅膏的温度，并在搅拌过程中使铅膏在45~50℃保持0.5~1.5min以形成一个性能稳定阶段，以保证得到的铅膏具有较好的一致性和结构组成；
（3）整个工艺步骤简单，可操作性强。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例1
一种铅酸动力电池真空和膏工艺，包括加料、干混、加水、湿混、加酸及搅拌，加料的具体步骤为：先将配方量中占总铅粉量一半的铅粉加入和膏机中，待铅粉平铺在和膏机底部后再将添加剂加入和膏机中，最后将配方量中剩余的另一半铅粉加入和膏机中；干混时间控制在3min；进水时间控制在15s；湿混时间控制在2min；其中加酸分五步进行：
（1）加入总酸量20%的稀硫酸，加酸时间控制在2min，加酸期间不断搅拌并控制铅膏的最终温度在55℃；
（2）加入总酸量15~25%的稀硫酸，加酸时间控制在2min，加酸期间不断搅拌并控制铅膏的最终温度在60℃；
（3）加入总酸量15%的稀硫酸，加酸时间控制在1min，加酸期间不断搅拌并控制铅膏的最终温度在78℃；
（4）加入总酸量15%的稀硫酸，加酸时间控制在2min，加酸期间不断搅拌，且加酸期间铅膏温度控制在78℃；
（5）加入剩余量的稀硫酸，加酸时间控制在2~3min，加酸期间不断搅拌，且加酸期间铅膏温度控制在78℃；
搅拌分五步进行：
（a）不断搅拌并控制铅膏最终温度下降至65℃，降温时间控制在0.5min；
（b）不断搅拌并控制铅膏最终温度下降至55℃，降温时间控制在0.5min；
（c）不断搅拌并控制铅膏最终温度下降至45℃，降温时间控制在0.5min；
（d）不断搅拌并保持铅膏温度恒定0.5min；
（e）不断搅拌待铅膏最终温度下降至40℃以下后出膏。
实施例2
一种铅酸动力电池真空和膏工艺，包括加料、干混、加水、湿混、加酸及搅拌，加料的具体步骤为：先将配方量中占总铅粉量一半的铅粉加入和膏机中，待铅粉平铺在和膏机底部后再将添加剂加入和膏机中，最后将配方量中剩余的另一半铅粉加入和膏机中；干混时间控制在4min；进水时间控制在20s；湿混时间控制在3min；其中加酸分五步进行：
（1）加入总酸量22%的稀硫酸，加酸时间控制在2.5min，加酸期间不断搅拌并控制铅膏的最终温度在56℃；
（2）加入总酸量20%的稀硫酸，加酸时间控制在2.5min，加酸期间不断搅拌并控制铅膏的最终温度在60~70℃；
（3）加入总酸量20%的稀硫酸，加酸时间控制在1~2min，加酸期间不断搅拌并控制铅膏的最终温度在78~82℃；
（4）加入总酸量15~25%的稀硫酸，加酸时间控制在2~3min，加酸期间不断搅拌，且加酸期间铅膏温度控制在80℃；
（5）加入剩余量的稀硫酸，加酸时间控制在2~3min，加酸期间不断搅拌，且加酸期间铅膏温度控制在80℃；
搅拌分五步进行：
（a）不断搅拌并控制铅膏最终温度下降至70℃，降温时间控制在1min；
（b）不断搅拌并控制铅膏最终温度下降至60℃，降温时间控制在1min；
（c）不断搅拌并控制铅膏最终温度下降至60℃，降温时间控制在1min；
（d）不断搅拌并保持铅膏温度恒定1min；
（e）不断搅拌待铅膏最终温度下降至40℃以下后出膏。
实施例3
一种铅酸动力电池真空和膏工艺，包括加料、干混、加水、湿混、加酸及搅拌，加料的具体步骤为：先将配方量中占总铅粉量一半的铅粉加入和膏机中，待铅粉平铺在和膏机底部后再将添加剂加入和膏机中，最后将配方量中剩余的另一半铅粉加入和膏机中；干混时间控制在5min；进水时间控制在45s；湿混时间控制在4min；其中加酸分五步进行：
（1）加入总酸量30%的稀硫酸，加酸时间控制在3min，加酸期间不断搅拌并控制铅膏的最终温度在60℃；
（2）加入总酸量25%的稀硫酸，加酸时间控制在3min，加酸期间不断搅拌并控制铅膏的最终温度在70℃；
（3）加入总酸量25%的稀硫酸，加酸时间控制在2min，加酸期间不断搅拌并控制铅膏的最终温度在82℃；
（4）加入总酸量25%的稀硫酸，加酸时间控制在3min，加酸期间不断搅拌，且加酸期间铅膏温度控制在82℃；
（5）加入剩余量的稀硫酸，加酸时间控制在3min，加酸期间不断搅拌，且加酸期间铅膏温度控制在82℃；
搅拌分五步进行：
（a）不断搅拌并控制铅膏最终温度下降至75℃，降温时间控制在1.5min；
（b）不断搅拌并控制铅膏最终温度下降至65℃，降温时间控制在1.5min；
（c）不断搅拌并控制铅膏最终温度下降至50℃，降温时间控制在1.5min；
（d）不断搅拌并保持铅膏温度恒定1.5min；
（e）不断搅拌待铅膏最终温度下降至40℃以下后出膏。
在本发明的真空和膏工艺中，通过对加酸和搅拌步骤的优化改进使得铅膏的温度始终稳定可控，可避免出现死膏现象。
通过本发明的和膏工艺得到的铅膏内各组分分布均匀，一致性好，最后制得的极板的铅膏中游离铅含量≤2%，跌落掉膏≤0.5%，且极板强度好、表面无脱粉现象，经过100%DOD循环寿命测试，电池循环性能提升15%以上，并且在电池寿命循环期间正极板活性物质无软化脱落现象，有效提升了动力电池的使用寿命。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (2)
1.一种铅酸动力电池真空和膏工艺，包括加料、干混、加水、湿混、加酸及搅拌，其特征在于，干混时间控制在3~5min；加水时间控制在15~45s；湿混时间控制在2~4min；
加酸分五步进行：
（1）加入总酸量20~30%的稀硫酸，加酸时间控制在2~3min，加酸期间不断搅拌并控制铅膏的最终温度在55~60℃；
（2）加入总酸量15~25%的稀硫酸，加酸时间控制在2~3min，加酸期间不断搅拌并控制铅膏的最终温度在60~70℃；
（3）加入总酸量15~25%的稀硫酸，加酸时间控制在1~2min，加酸期间不断搅拌并控制铅膏的最终温度在78~82℃；
（4）加入总酸量15~25%的稀硫酸，加酸时间控制在2~3min，加酸期间不断搅拌，且加酸期间铅膏温度控制在78~82℃；
（5）加入剩余量的稀硫酸，加酸时间控制在2~3min，加酸期间不断搅拌，且加酸期间铅膏温度控制在78~82℃；
搅拌分五步进行：
（a）不断搅拌并控制铅膏最终温度下降至65~75℃，降温时间控制在0.5~1.5min；
（b）不断搅拌并控制铅膏最终温度下降至55~65℃，降温时间控制在0.5~1.5min；
（c）不断搅拌并控制铅膏最终温度下降至45~50℃，降温时间控制在0.5~1.5min；
（d）不断搅拌并保持铅膏温度恒定0.5~1.5min；
（e）不断搅拌待铅膏最终温度下降至40℃以下后出膏。
2.根据权利要求1所述的一种铅酸动力电池真空和膏工艺，其特征在于，加料的具体步骤为：先将配方量中占总铅粉量一半的铅粉加入和膏机中，待铅粉平铺在和膏机底部后再将添加剂加入和膏机中，最后将配方量中剩余的另一半铅粉加入和膏机中。
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