CN105628546B - 一种检测agm隔板性能的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测AGM隔板性能的测试方法，利用拉伸机作为测试仪器，并按照以下步骤：a.称量隔板样品重量W1；b.压缩隔板样品至设定压力后，记录峰值压力N2，稳定后记录稳定压力N3；c.隔板吸液后记录饱和吸液压力N4和吸液过程中的最低吸液压力N5；d.排酸后称量隔板样品重量W2；e.计算测试数据。本发明设计了一套完整的检测AGM隔板不同状态下压力变化以及相应装配压力下吸酸量的测试方法，利用拉伸机一次测试即可提供隔板在设定压力下的峰值压强、稳定压强、饱和吸液压强、最低吸液压强和吸酸量等技术参数，为实施生产中对于隔板的选择提供依据，对于提高蓄电池质量具有重要意义。

Description

一种检测AGM隔板性能的测试方法

技术领域

本发明涉及AGM隔板检测技术领域，具体涉及一种检测AGM隔板性能的测试方法。

背景技术

随着铅酸蓄电池的发展，对电池性能方面提出更高的要求，尤其是在高功率、长寿命的性能要求上。随着技术的不断进步，发现电池装配压力是确保长寿命的关键因素，而用于包覆极板的隔板的性能是控制电池装配压力的决定因素。

玻璃纤维(AGM)隔板是国内铅酸蓄电池应用最广的一种隔板。AGM隔板主要材料是玻璃纤维，由中碱性或高碱玻璃加工而成，其主要成分是二氧化硅，约占总成分的65-73％，余量为金属元素的氧化物。通过选择不同粗细度、不同长度的玻璃纤维材料的混合比例制造出不同性能的隔板。

AGM隔板在密封铅酸蓄电池中常常被称为“第三极”，顾名思义除去正负极板外最重要的部件就是AGM隔板了，它在密封铅酸蓄电池中主要作用为：1、防止正负极短路；2、吸附有效的酸量；3、保持一定的弹性(装配压力)；4、提供氧气通道。

在铅酸蓄电池的设计中，合适的装配压力和隔板吸酸量是影响电池容量、起动、过充电寿命、循环寿命等主要性能的一项重要指标。目前，各蓄电池生产企业在生产中对于隔板吸液量的检测是依据国标GB/T28535-2012铅酸蓄电池隔板中测试方法进行隔板性能测试，但是该方法存在弊端：1、小片厚度人工单片测量后再求和作为样品总厚度，这样的误差较大；2、将隔板样品置于夹具工装中，人为调至相应厚度，用游标卡尺测量定位，而且由于设备依靠四角支柱进行挤压，塑料件四面压缩厚度偏差较大；3、由于靠位移推算压力，与实际测试值存在偏差。

公告号为CN 102359911 B的专利文献公开了一种AGM铅酸蓄电池极群压力及吸酸量的测量方法，它使用拉伸试验机作测试仪器，并按照如下步骤进行：a.被测极群称重；b.测试准备；c.进行测试；d.测试数据整理。该发明利用拉伸试验机，配合试验装置准确模拟极群入槽时、入槽后、过饱和状态、饱和状态的受力，并由此计算出压力值，同时还可以测试出整个极群在一定厚度、一定压力下的吸酸量、及此极群内部一定厚度的隔板在一定压力下的吸酸量；上述数据对于区分、选用不同规格、不同性能的隔板有决定性的意义，避免由于外在因素变化导致蓄电池质量波动的弊端，对量化检测生产过程，提高蓄电池生产质量有着重要意义。但是该发明仅检测到压缩至电池槽尺寸极群受到的压力，而且加酸方式是隔板瞬间达到饱和，饱和后压力不变，硫酸不会析出，测试不到加液过程中压强的变化，不能准确反映出隔板真实的状况。

由于缺乏一套系统的检测AGM隔板在不同状态下压力变化的标准方法，因此各蓄电池生产企业在隔板选择生产中存在盲目性，影响了蓄电池的生产发展。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种检测AGM隔板性能的测试方法，分别检测到AGM隔板在设定压力下实际的峰值压强、稳定压强和吸液后压强，同时对吸液量进行测试。为选择隔板提供技术参考。

一种检测AGM隔板性能的测试方法，包括以下步骤：

(1)取数片待测的隔板样品，前处理后叠放整齐；

(2)称量隔板样品的重量，记为W1；

(3)将隔板样品放入测试容器中，再将测试容器置放在拉伸机的底座上，调节拉伸机上圆盘刚好接触到隔板样品，对此时压力清零；

(4)压缩隔板样品至设定压力N1后停止压缩，记录此时的压力N2，20kPa×样品面积≤N1≤250kPa×样品面积；

(5)保持位移不变，记录300s时的压力N3；

(6)往测试容器中匀速加硫酸溶液，使隔板样品自动吸取硫酸溶液，加酸至隔板样品完全浸入硫酸溶液中，记录总时间为600s时的压力N4以及吸液过程中最低的压力N5；

(7)抽取测试容器中多余液体，升起拉伸机上圆盘，称量吸酸后隔板样品的重量，记为W2；

(8)计算得到隔板干态峰值压强P2、隔板干态稳定压强P3、隔板饱和吸液压强P4和隔板最低吸液压强P5以及饱和吸酸量X；

P2＝N2/S；P3＝N3/S；P4＝N4/S；P5＝N5/S；X＝(W2-W1)/W1×100％；其中S为隔板样品的面积。

装配压力是影响铅酸蓄电池寿命的关键因素，在实际生产中，各生产部门参考的数据是不同的。本发明的隔板饱和吸液压强P4是模拟铅酸蓄电池在使用过程中极板的受力情况；车间生产部门需要控制干态隔板在组装时的装配压力，即为本发明的隔板干态稳定压强P3；产品设计部门在铅酸蓄电池的设计中需要考虑极板间的距离，可根据本发明的隔板干态峰值压强P2设计隔板的压缩量；在相应的装配压力下吸酸量涉及蓄电池中的含酸量，是产品设计部门参考的数据。本发明的测试方法可同时检测出上述的参考数据，为选择到合适的隔板用于实际生产提供依据。

本发明研究中发现，AGM隔板在吸收硫酸溶液的过程中，压力值是不断下降，在下降到最低点后上升，逐渐趋于稳定，如图1所示。分析原因：随着硫酸溶液的注入AGM隔板不断收缩(压力值下降)，当达到一定注酸量，AGM隔板收缩到最低程度(最低吸液压强)，但是随着注酸量增加至饱和，压力值又逐渐上升趋于稳定。这些研究表明，铅酸蓄电池在充放电过程中，极板受到的压力与AGM隔板中的含酸量有直接关系。

饱和吸液压强越高表明电池循环开始很好，抗正板软化越好。随着充放电进行，隔板含酸量由饱和状态开始下降，很快降到95％左右然后开始缓慢下降，一般认为下降到10％左右，寿命终止，这时候电池内部压强就处于最低吸液压强和饱和吸液压强之间，如果最低吸液压强高，则电池装配压强就高，电池后期的循环寿命长。分析不同厂家AGM隔板的压力曲线，出现的拐点形态不同，这与AGM隔板材质，制作工艺有关，良好的隔板最低吸液压强高，不好的隔板最低吸液压强低，甚至没有最低吸液压强。

因此，本领域技术人员可以根据本发明测试方法检测到的AGM隔板性能参数分析判断不同种类隔板的优劣。

本发明记录隔板干态稳定压力N3和隔板饱和吸液压力N4的时间点的选择是由实验得出的，一般稳定时间在2-5分钟，为了保证数据一致性，读取300s时的稳定压力N3；由压力曲线可知，加酸稳定后压力的变化很小但是压力是在逐渐下降的，为了消除时间误差，规定在600s时，读取隔板饱和吸液压力N4。

作为优选，步骤(1)中，将待测的隔板样品裁剪成5cm×5cm小片，在105℃±2℃烘干1小时后冷却至室温。

作为优选，隔板样品称量精度为0.001g。

由于硫酸溶液具有腐蚀性，为了保护拉伸机，用防酸塑料膜包裹拉伸机表面。作为优选，隔板样品上方垫塑料板。由于塑料板重量较轻，对于隔板的压力较小，在相同的实验条件下，塑料板对隔板产生的压力可忽略。塑料板的面积应大于隔板样品的面积。硫酸溶液加至浸没塑料板厚度1/2为宜。

作为优选，步骤(4)中，压缩速率为4～6mm/min。

本发明检测曲线中最低拐点是在逐渐增加注酸量的过程中出现，因此硫酸溶液要匀速缓慢添加，作为优选，步骤(6)中，硫酸溶液以速率为30～40mL/min加入到测试容器中。一般情况下，在1min加完硫酸溶液。

为了准确检测到最低吸液压力N5，作为优选，步骤(6)中，加酸过程中，间隔0.5s记录压力值。

步骤(7)中，为了防止压力回复时，隔板二次吸液，先将隔板周围的水吸走再取出隔板样品称重。

与现有技术相比，本发明具备的有益效果：本发明设计了一套完整的检测AGM隔板不同状态下压力变化以及相应装配压力下吸酸量的测试方法，利用拉伸机一次测试即可提供隔板在设定压力下的峰值压强、稳定压强、饱和吸液压强、最低吸液压强和吸酸量等技术参数，为实施生产中对于隔板的选择提供依据，对于提高蓄电池质量具有重要意义。

附图说明

图1为本发明测试方法中AGM隔板在某设计压力下的压力曲线图。

图2为实施例1中AGM隔板设计压强与各实际压强的关系图。

图3为实施例1中AGM隔板在不同装配压力下饱和吸液量关系图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。显然本领域的技术人员可以根据本文说明的范围内对本发明做出各种各样的修正和改变，这些修正和改变也纳入本发明的范围内。

实施例1

本发明采用拉伸机可同时测试出AGM隔板峰值压强，稳定压强，吸液后压强和饱和吸液量。按照下面步骤操作：

1.试样：将AGM隔板裁剪成5cm*5cm小片，在105℃烘干1小时后冷去至室温。

2.用精度为0.001g的电子秤称取样品隔板重量记为W1；

3.打开拉伸机，选择隔板压缩实验，输入样品尺寸参数。

4.先将拉伸机两个圆盘调整至测试容器刚接触位置，此时压力应在0-1N左右，对位移清零处理；

5.将样品放入圆盘正中间，塑料板放置在样品上，调节拉伸机刚刚接触到塑料板，此时压力在0-0.2N左右，对压力进行清零。

6.编辑实验方案，采用程序控制方式。

a.以5mm/min的位移速度压缩至设定压力(压力N＝P(设计压强)*S(样品面积))为终止条件，此时自动记录峰值压力N峰；

b.位移保持不变，时间为360s，记录300s时压力值N稳定；

c.往测试容器里面以40mL/min的速率匀速加入硫酸溶液使液面浸没塑料板即可，设备程序为保持位移不变，时间为360s，记录总时间为600s时压力数值为N液；

d.用注射器快速抽取工装内多余液体(防止AGM没有压力时瞬间吸取周围液体导致结果不准确)后，停止实验，手动快速升起设备，测试AGM样品重量记为W2；

e.实验结束后采用遍历曲线的方法可以找出吸液过程压力先降后升中的最低压力记为N液低；

7.结果计算：

峰值压强p＝N峰/S(样品面积)；

稳定压强p＝N稳定/S(样品面积)；

饱和吸液压强p＝N液/S(样品面积)；

最低吸液压强p＝N液低/S(样品面积)；

饱和吸液量X＝(W2-W1)/W1×100％。

在本实施例的设定压力下，检测出的峰值压力、稳定压力、饱和吸液压力、最低吸液压力，以及吸液前后称量的隔板样品重量参见表1。

表1

计算得出的峰值压强、稳定压强、饱和吸液压强、最低吸液压强和相应设定压力下隔板饱和吸液量参见表2。绘制AGM隔板装配压力关系图(图2)和AGM隔板在不同装配压力下饱和吸液量关系图(图3)。

表2

Claims (2)

1.一种检测AGM隔板性能的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)取数片待测的隔板样品，前处理后叠放整齐；

(2)称量隔板样品的重量，称量精度为0.001g，记为W1；

(3)将隔板样品放入测试容器中，再将测试容器置放在拉伸机的底座上，调节拉伸机上圆盘刚好接触到隔板样品，对此时压力清零；

(4)压缩隔板样品至设定压力N1后停止压缩，记录此时的压力N2，20kPa×样品面积≤N1≤250kPa×样品面积；

(5)保持位移不变，记录300s时的压力N3；

(6)往测试容器中匀速加硫酸溶液，使隔板样品自动吸取硫酸溶液，加酸至隔板样品完全浸入硫酸溶液中，记录总时间为600s时的压力N4以及吸液过程中最低的压力N5；

(7)抽取测试容器中多余液体，升起拉伸机上圆盘，称量吸酸后隔板样品的重量，记为W2；

(8)计算得到隔板干态峰值压强P2、隔板干态稳定压强P3、隔板饱和吸液压强P4和隔板最低吸液压强P5以及饱和吸酸量X；

P2＝N2/S；P3＝N3/S；P4＝N4/S；P5＝N5/S；X＝(W2-W1)/W1×100％；其中S为隔板样品的面积；

步骤(1)中，将待测的隔板样品裁剪成5cm×5cm小片，在105℃±2℃烘干1小时后冷却至室温；

步骤(4)中，压缩速率为4～6mm/min；

步骤(6)中，硫酸溶液以速率为30～40mL/min加入到测试容器中；加酸过程中，间隔0.5s记录压力值。

2.如权利要求1所述的测试方法，其特征在于，隔板样品上方垫塑料板。