CN104505519A - 一种铅酸蓄电池板栅涂板前的时效硬化工艺 - Google Patents

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刘玉
周文渭
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Abstract

本发明公开了一种铅酸蓄电池板栅涂板前的时效硬化工艺，包括以下步骤:(1)将板栅置于密闭的容器中，然后往容器内通入醋酸水溶液蒸汽，熏蒸不少于5分钟；(2)再往容器中通入二氧化碳，保持不少于5分钟；(3)从容器中取出板栅，冷却至室温。本发明首先采用醋酸水溶液蒸汽熏蒸板栅，让板栅处于高温高湿的环境，加速其硬化，另外利用醋酸加速腐蚀板栅表面，通入二氧化碳后可以循环反应，不断生成碱式碳酸铅和氧化铅，进而让板栅表面快速形成均匀的腐蚀层，有助于提高板栅与活性物质的结合力，进而提高电池性能。

Description

一种铅酸蓄电池板栅涂板前的时效硬化工艺
技术领域
本发明涉及铅酸蓄电池制造技术领域，尤其涉及一种铅酸蓄电池板栅涂板前的时效硬化工艺。
背景技术
板栅是铅酸蓄电池的主要部件之一，它起到支撑活性物质、导电和使电流均匀分布到活性物质的作用，因此板栅需要具有较高的硬度和抗拉强度。现有的铅酸蓄电池板栅一般均是通过铅合金熔融、铸造制成，成型后质地较软，需要通过时效硬化处理，才可以用于涂布活性物质，制成极板。
时效硬化工艺分人工和自然两种方式，自然时效硬化工艺时间一般较长，因此大多厂家采用人工时效硬化工艺，如CN 101728540 A公开了一种铅酸蓄电池板栅快速时效硬化方法，具体操作是将板栅放入经预热的密闭干燥房内，在20～30分钟内将干燥房温度升至60～75℃，湿度控制在0～5％，对板栅热处理8～12小时，停止加热，自然冷却至室温后取出。虽然人工时效硬化工艺可以缩短蓄电池生产周期，但其对板栅表面没有处理，因此往往与活性物质结合力较弱。
CN 102324500 A公开了一种蓄电池板栅的热处理工艺，包括：(1)将刚铸造成型的板栅置于湿度不小于98％、CO2浓度不小于13％、温度60～70℃的固化室内12～48h；(2)将板栅置于温度80～90℃的烘房内2～6h；(3)自然冷却后将板栅放置在室温通风环境下不少于10小时。该工艺是将板栅置于高温高湿的富含二氧化碳环境进行时效硬化处理，在硬化同时让板栅表面生成碳酸盐和碱式碳酸盐，提高了板栅与活性物质的结合能力。但是该工艺让板栅形成腐蚀层的时间较长，而且形成的腐蚀层不均匀，板栅与铅膏的结合力不够，导致活性物质在使用过程中容易剥落，从而影响电池性能。
发明内容
本发明提供了一种铅酸蓄电池板栅涂板前的时效硬化工艺，解决了现有工艺板栅腐蚀层形成时间长且不够均匀的问题。
一种铅酸蓄电池板栅涂板前的时效硬化工艺，包括以下步骤：
(1)将板栅置于密闭的容器中，然后往容器内通入醋酸水溶液蒸汽，熏蒸不少于5分钟；
(2)再往容器中通入二氧化碳，保持不少于5分钟；
(3)从容器中取出板栅，冷却至室温。
利用醋酸水溶液蒸汽高温高湿的特点不仅可以让板栅固化，更重要的是可以加速板栅表面腐蚀层的形成，具体反应是如下：
6Pb+6CH3COOH+6H2O→6Pb(OH)(CH3COO)+6H2↑  (1)
6Pb(OH)(CH3COO)+2CO2→2PbCO3·Pb(OH)2+3Pb(CH3COO)2+2H2O  (2)
从反应是(1)-(2)可以看出，醋酸首先和铅反应生成碱式醋酸铅，然后随着二氧化碳的通入，碱式醋酸铅与二氧化碳反应生成碱式碳酸盐和醋酸铅。
继续保持醋酸水溶液蒸汽的压力，碱式碳酸盐继续发生反应，具体如下：
2PbCO3·Pb(OH)2→3PbO+2CO2↑+H2O  (3)
3Pb(CH3COO)2+3H2O→3Pb(OH)(CH3COO)+3CH3COOH  (4)
从反应式(3)-(4)可以看出，碱式碳酸盐分解生成氧化铅，醋酸铅与水反应继续生成碱式醋酸铅，重复反应式(2)，形成循环，从而不断生成氧化铅和碱式碳酸铅。
传统工艺利用二氧化碳腐蚀板栅表面，由于酸性较弱，因此形成腐蚀层速度较慢，而且不够均匀，由于醋酸酸性较强，本发明可以加速该过程，通入二氧化碳后，同样可以生产碱式碳酸铅和氧化铅。
醋酸水溶液的浓度，蒸汽压力、熏蒸时间、二氧化碳浓度以及保持时间均会影响腐蚀层形成速度和厚度，合理的优化可以让腐蚀形成更迅速，更均匀。
优选的，步骤(1)中，熏蒸时间为5-15分钟。
优选的，所述醋酸水溶液蒸汽的压力为5～10KPa。
优选的，醋酸水溶液的浓度为1-5mol/L。
优选的，步骤(2)中，保持时间为5-10分钟。
优选的，步骤(2)中，容器中二氧化碳的体积浓度为50％-70％。
因板栅铸造完成后，其质地较软，为防止变形，熏蒸前，板栅可以先经热处理，让板栅组织更为紧密，该热处理的方法可以采用如下方式：将板栅置于温度80～90℃、湿度≤15％的环境下4～6h。当然从容器取出后，也可以采用自然硬化，让板栅强度增加。
所述冷却优选采用通风冷却，通风可以让板栅表面水分更快的挥发，有助于涂板工艺的提前，缩短制造周期。
本发明首先采用醋酸水溶液蒸汽熏蒸板栅，让板栅处于高温高湿的环境，加速其硬化，另外利用醋酸加速腐蚀板栅表面，通入二氧化碳后可以循环反应，不断生成碱式碳酸铅和氧化铅，进而让板栅表面快速形成均匀的腐蚀层，有助于提高板栅与活性物质的结合力，进而提高电池性能。
附图说明
附图1为对比例2板栅截面电镜图。
附图2为实施例1板栅截面电镜图。
具体实施方式
以生产6-DZM-20为例，举例说明本发明的优点。
实施例1
(1)将刚铸造好的6-DZM-20板栅置入温度80℃、湿度≤15％的环境中6h；；
(2)再将板栅置入密闭的容器内，向容器内充入醋酸水溶液蒸汽，压力值达5KPa保持5分钟，醋酸水溶液浓度3mol/L；
(3)再向容器内定量充入CO2气体，确保容器内CO2浓度达50％，保持5分钟，期间保持醋酸水溶液分压不变；
(4)移出板栅至常温通风环境下冷却至室温后进行涂板。
实施例2
(1)将刚铸造好的6-DZM-20板栅置入温度85℃、湿度≤15％的环境中5h；；
(2)再将板栅置入密闭的容器内，向容器内充入醋酸水溶液蒸汽，压力值达8KPa保持10分钟，醋酸水溶液浓度2mol/L；
(3)再向容器内定量充入CO2气体，确保容器内CO2浓度达60％，保持8分钟，期间保持醋酸水溶液分压不变；
(4)移出板栅至常温通风环境下冷却至室温后进行涂板。
实施例3
(1)将刚铸造好的6-DZM-20板栅置入温度90℃、湿度≤15％的环境中4h；
(2)再将板栅置入密闭的容器内，向容器内充入醋酸水溶液蒸汽，压力值达10KPa保持10分钟，醋酸水溶液浓度为4mol/L；
(3)再向容器内定量充入CO2气体，确保容器内CO2浓度达70％，保持10分钟，期间保持醋酸水溶液分压不变；
(4)移出板栅至常温通风环境下冷却至室温后进行涂板。
对比例1
板栅经自然时效硬化处理。
对比例2
板栅用CN 102324500 A公开实施例1所述的方法进行处理。
以上经过时效硬化处理的板栅采用同种工艺涂板、固化、组装，制成蓄电池，采用相同铅膏配方和涂膏量，板栅合金也采用同一配方，然后参照GB/T 22199-2008的方法进行检测，结果如表1所示：
另外经过实施例2处理的板栅在极板固化阶段，采用三种固化时间，分别是31小时、24小时和16小时，考察极板固化时间对电池性能的影响。
表1
从表1中数据可以看出，经本发明方法处理后的板栅组装的电池总体要比自然时效硬化的电池表现要好。从实施例2三组数据来看，板栅经本发明的方法处理后，可以缩短固化时间，但对电池性能影响不大。实施例3的电池性能优于实施例1和2，可见较长的处理时间生成的腐蚀层厚度越大，也更均匀。实施例1-3相对于对比例2，不仅处理时间有大幅度缩短，而且电池性能也有较大提升。

Claims (9)

1.一种铅酸蓄电池板栅涂板前的时效硬化工艺，包括以下步骤：
(1)将板栅置于密闭的容器中，然后往容器内通入醋酸水溶液蒸汽，熏蒸不少于5分钟；
(2)再往容器中通入二氧化碳，保持不少于5分钟；
(3)从容器中取出板栅，冷却至室温。
2.如权利要求1所述的铅酸蓄电池板栅涂板前的时效硬化工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述熏蒸的时间为5-15分钟。
3.如权利要求1所述的铅酸蓄电池板栅涂板前的时效硬化工艺，其特征在于，所述容器中的醋酸水溶液蒸汽的分压维持在5～10KPa。
4.如权利要求1所述的铅酸蓄电池板栅涂板前的时效硬化工艺，其特征在于，醋酸水溶液的浓度为1-5mol/L。
5.如权利要求1所述的铅酸蓄电池板栅涂板前的时效硬化工艺，其特征在于，步骤(2)中，保持时间为5-10分钟。
6.如权利要求1所述的铅酸蓄电池板栅涂板前的时效硬化工艺，其特征在于，步骤(2)中，容器中二氧化碳的体积浓度为50％-70％。
7.如权利要求1所述的铅酸蓄电池板栅涂板前的时效硬化工艺，其特征在于，熏蒸前，板栅经热处理。
8.如权利要求7所述的铅酸蓄电池板栅涂板前的时效硬化工艺，其特征在于，所述热处理为：将板栅置于温度80～90℃、湿度≤15％的环境下4～6h。
9.如权利要求1所述的铅酸蓄电池板栅涂板前的时效硬化工艺，其特征在于，所述冷却为通风冷却。
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