CN107748132A - 一种高温环境板栅腐蚀测试方法及其装置 - Google Patents

一种高温环境板栅腐蚀测试方法及其装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高温环境板栅腐蚀测试方法及其装置。本发明所模拟的电池工作条件下腐蚀环境更恶劣，板栅材料受电解液腐蚀的时间更持久，强度也更大，因此可以更快地损耗板栅材料，板栅材料的耐腐蚀性能可以更快地体现出来，从而大大提高板栅腐蚀测试效率，而且测试无需消耗真正的电池产品，只用少量的板栅材料，因此可以大大降低测试成本。同时，本发明使用专用的高温环境板栅腐蚀测试装置进行高温环境板栅腐蚀测试操作，更便于胶体电解液的温度控制及反应槽盖的准确闭合，从而方便测试操作。

Description

一种高温环境板栅腐蚀测试方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种蓄电池元件的测试方法及装置，更具体地说，它涉及一种高温环境板栅腐蚀测试方法及其装置。
背景技术
板栅是蓄电池的一个重要组成部分，其作用主要有：作为活性物质的载体起着骨架支撑和粘附活性物质的作用；作为电流的传导体起着集流、汇流和输流的作用；作为极板的均流起着使电流均匀分布到活性物质中作用。而电池在使用过程中，一旦出现板栅腐蚀，电池的寿命也基本宣告终止。通过板栅腐蚀试验能有效地了解板栅的耐腐蚀情况，便于技术人员选择合适的板栅进行设计或制作电池。现行的板栅耐腐蚀测试方法为从电池成品中抽取样品进行破坏性的持续充放电试验，耗费时间长，测试成本高，获取最终结果往往要等数月，而且直接造成产品的报废损耗。
发明内容
现行的板栅耐腐蚀测试方法耗费时间长，测试成本高，为克服这些缺陷，本发明提供了一种可极大提高测试效率，降低测试成本的高温环境板栅腐蚀测试方法及其装置。
本发明的技术方案是：一种高温环境板栅腐蚀测试方法，包括以下步骤：
A.制作专门的高温环境板栅腐蚀测试装置；
B.选取按各自标准分别制作的正板栅和负板栅试样片，在各板栅上分别裁剪出一片板栅试样片，并拍压平直，各板栅试样片分别保留一片板栅上的极耳；
C.依次对板栅试样片称重，记录板栅试样片腐蚀测试前的重量；
D.用相应规格的单片AGM隔板全面包覆住正板栅试样片，然后用负板栅试样片贴压在被AGM包覆的正板栅试样片的两面，形成1正2负单体极群；
E.用耐腐蚀缝纫线把单体极群固定，并固定放置于高温环境板栅腐蚀测试装置中，同时确保极耳外露；
F.在高温环境板栅腐蚀测试装置中小心、迅速地加入密度为密度为1.20～1.26g/cm3的胶体电解液直至胶体电解液没过板栅试样片上极耳以下的部分；
G.迅速将胶体电解液温度加热至50～62℃；
H.用充放电机的线夹分别夹住正板栅试样片极耳和负板栅试样片极耳，以1.6A～2.0A的电流充电168～170小时；
I.使用腐蚀膜处理溶剂对板栅试样片进行清洗，并干燥、称重，计算板栅试样片损失重量，以板栅试样片损失重量为依据评估板栅腐蚀情况。
本方法用少量的板栅材料和足量的电解液模拟比实际的电池产品持续时间更久的酸性环境，而在电解液密度、温度上则接近于电池产品工作时的实际情况，而且在本方法中板栅材料直接浸入电解液中，与实际电池产品相比，少了铅膏的保护，因此本方法所模拟的电池工作条件下腐蚀环境更恶劣，板栅材料受电解液腐蚀的时间更持久，强度也更大，因此可以更快地损耗板栅材料，板栅材料的耐腐蚀性能可以更快地体现出来，从而大大提高板栅腐蚀测试效率。另外，用本方法无需消耗真正的电池产品，只用少量的板栅材料，可以大大降低测试成本。
作为优选，所述腐蚀膜处理溶剂的组分为3～4%的氢氧化钠，12～16%的葡萄糖，其余为水。此腐蚀膜处理溶剂对残留酸性物质及有机物具有较好的清洗效果。
作为优选，所述极耳用热塑管包封。由于极耳外露，测试时又可能有酸雾逸出高温环境板栅腐蚀测试装置，因此用热塑管包封极耳，可避免极耳腐蚀，以免造成测试结果不准确。
作为优选，所述板栅试样片的长度为198～202mm，宽度为98～102mm。在从板栅上剪取板栅试样片时，在此尺寸范围内的板栅试样片可以提高板栅的裁剪利用率，减少材料浪费。
作为优选，测重结果精确到小数点后四位。由于本测试方法所用板栅材料的量远小于真实电池产品上的板栅材料的使用量，因此测试数据精确到小数点后四位以确保测试精确度，换算成真实电池产品上的板栅材料损耗量时可确保准确性。
一种应用于所述测试方法的高温环境板栅腐蚀测试装置，包括反应槽、与反应槽配套的反应槽盖、加热模块、加热控制器和反应槽盖安装架，反应槽盖设于反应槽顶部，反应槽盖上设有极耳穿出孔，加热模块设于反应槽底部，加热控制器与加热模块电连接，反应槽盖安装架上包括底架和反应槽盖升降托架，反应槽盖升降托架与底架间设有升降机构，反应槽盖上设有与反应槽盖升降托架配合的定位结构。反应槽用来容纳胶体电解液，使单体极群在反应槽中进行测试。反应槽盖可盖住反应槽，阻挡胶体电解液释放出的酸雾，保持稳定的测试环境，同时反应槽盖上开有极耳穿出孔，可使极耳穿过露在反应槽外接入充电电路。本装置具有加热功能，可以方便地实现测试时的温度条件模拟，使测试更便于进行。反应槽盖安装架用来安装反应槽盖，由于具有升降机构，使用反应槽盖安装架可以垂直升降反应槽盖，单体极群在反应槽中完成定位且极耳位置与极耳穿出孔对准后，即使因为加注胶体电解液而反复开闭反应槽盖，反应槽盖上的极耳穿出孔也能准确、方便地与极耳配合。
作为优选，反应槽盖升降托架呈U形，包括托臂连接杆和一对托臂，托臂对称固连在升降杆两端，所述升降机构包括升降螺杆和导杆，升降螺杆底端转动连接在底架上，导杆底端固连在底架上，升降螺杆与托臂连接杆的中部螺纹连接，托臂连接杆两端、托臂自由端各与一导杆滑动穿连。托臂用来托举反应槽盖，托臂连接杆用来连接托臂并从升降螺杆上获取升降驱动力。通过转动升降螺杆，可将升降螺杆的转动转换为反应槽盖升降托架的升降。通过导杆的导向可以使反应槽盖升降托架保持平稳、准确的升降。
作为优选，反应槽盖升降托架的托臂上设有至少两对反应槽盖卡块，所述的定位结构为设于反应槽盖底部的卡块嵌槽，卡块嵌槽与反应槽盖卡块尺寸适配。通过卡块嵌槽与反应槽盖卡块的配合，反应槽盖可以稳定放置在托臂上。
作为优选，本高温环境板栅腐蚀测试装置还包括板栅试样片固定板，反应槽中反应槽相对的内壁上设有位置对应的固定板滑轨槽，板栅试样片固定板适配插接在固定板滑轨槽中。板栅试样片固定板插入固定板滑轨槽时即可实现板栅试样片固定板在反应槽上的安装连接，此种安装结构简单可靠。
本发明的有益效果是：
简化高温环境板栅腐蚀测试过程，提高测试效率，降低测试成本。本发明所模拟的电池工作条件下腐蚀环境更恶劣，板栅材料受电解液腐蚀的时间更持久，强度也更大，因此可以更快地损耗板栅材料，板栅材料的耐腐蚀性能可以更快地体现出来，从而大大提高板栅腐蚀测试效率，而且测试无需消耗真正的电池产品，只用少量的板栅材料，因此可以大大降低测试成本。
方便测试操作。本发明使用专用的高温环境板栅腐蚀测试装置进行高温环境板栅腐蚀测试操作，更便于胶体电解液的温度控制及反应槽盖的准确闭合。
附图说明
图1为进行高温环境板栅腐蚀测试过程的一种状态示意图；
图2为进行高温环境板栅腐蚀测试过程的另一种状态示意图；
图3为本发明中高温环境板栅腐蚀测试装置的一种结构示意图；
图4为本发明中高温环境板栅腐蚀测试装置的一种俯视图。
图中，1-反应槽，2-反应槽盖，3-加热模块，4-加热控制器，5-正板栅试样片，6-负板栅试样片，7-极耳，8-胶体电解液，9-板栅试样片固定板，10-底架，11-反应槽盖升降托架，12-导杆，13-升降螺杆。
具体实施方式
下面结合附图具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
如图1、图2所示，一种高温环境板栅腐蚀测试方法，包括以下步骤：
A．制作专门的高温环境板栅腐蚀测试装置；
B．选取按各自标准分别制作的正板栅和负板栅试样片，在各板栅上分别裁剪出一片板栅试样片，并拍压平直，板栅试样片的长度为198mm，宽度为98mm，各板栅试样片分别保留一片板栅上的极耳；
C．用天平依次对板栅试样片称重，记录板栅试样片腐蚀测试前的重量，测重结果精确到小数点后四位；
D．用相应规格的单片AGM隔板全面包覆住正板栅试样片5，然后用负板栅试样片6贴压在被AGM包覆的正板栅试样片5的两面，形成1正2负单体极群；
E．用耐腐蚀缝纫线把单体极群固定，并固定放置于高温环境板栅腐蚀测试装置中，同时确保极耳7外露，极耳7用热塑管包封；
F．在反应槽中小心、迅速地加入密度为密度为1.20g/cm3的胶体电解液8直至胶体电解液没过板栅试样片上极耳以下的部分；
G．迅速将胶体电解液温度加热至50℃；
H．用充放电机的线夹分别夹住正板栅试样片极耳和负板栅试样片极耳，以1.6A的恒定电流充电170小时；
I．使用腐蚀膜处理溶剂对板栅试样片进行清洗，并干燥、称重，计算板栅试样片损失重量，以板栅试样片损失重量为依据评估板栅腐蚀情况。所述腐蚀膜处理溶剂的组分为3%的氢氧化钠，12%的葡萄糖，其余为水。测重结果精确到小数点后四位。
如图3、4所示，一种高温环境板栅腐蚀测试装置，包括反应槽1、与反应槽1配套的反应槽盖2、加热模块3、加热控制器4和反应槽盖安装架，反应槽盖2设于反应槽1顶部，反应槽盖2上设有极耳穿出孔，加热模块3设于反应槽1底部，加热控制器4与加热模块3电连接，反应槽盖安装架上包括底架10和反应槽盖升降托架11，反应槽盖升降托架11与底架10间设有升降机构，反应槽盖2上设有与反应槽盖升降托架11配合的定位结构。反应槽盖升降托架11呈U形，包括托臂连接杆和一对托臂，托臂对称固连在升降杆两端，所述升降机构包括升降螺杆13和导杆12，升降螺杆13底端转动连接在底架10上，升降螺杆13顶端设有旋柄，导杆12底端固连在底架10上，升降螺杆13与托臂连接杆的中部螺纹连接，托臂连接杆两端、托臂自由端各与一导杆12滑动穿连。反应槽盖升降托架11的托臂上设有两对反应槽盖卡块，所述的定位结构为设于反应槽盖底部的卡块嵌槽，卡块嵌槽与反应槽盖卡块尺寸适配。本高温环境板栅腐蚀测试装置还包括板栅试样片固定板，反应槽1中反应槽1相对的内壁上设有位置对应的固定板滑轨槽，板栅试样片固定板适配插接在固定板滑轨槽中。
进行高温环境板栅腐蚀测试前，将单体极群卡在两板栅试样片固定板9的卡口中，使单体极群被卡口托住。将板栅试样片固定板9插入固定板滑轨槽中并滑落到底。反应槽盖升降托架11初始时处于高位，反应槽盖2架在反应槽盖升降托架11的托臂上，卡块嵌槽与反应槽盖卡块一一对应配合。根据单体极群中各极耳位置在反应槽盖2上钻出极耳穿出孔，使各极耳7穿过对应的极耳穿出孔能露在反应槽盖2外。加注胶体电解液8之前，旋转旋柄，使反应槽盖升降托架11下降，反应槽盖2盖住反应槽1槽口，如发现极耳7不能与极耳穿出孔准确对位，就重新升起反应槽盖2，并微调单体极群在板栅试样片固定板9上的位置，直至极耳7与极耳穿出孔准确对位。此后，再次升起反应槽盖2以便加注胶体电解液8。测试过程中通过加热控制器4控制加热模块3的工作以调节、稳定胶体电解液温度。
实施例2：
板栅试样片的长度为200mm，宽度为100mm。所用胶体电解液的密度为1.24g/cm3，电解液温度为58℃，以恒定电流1.8A充电169h。所述腐蚀膜处理溶剂的组分为3.5%的氢氧化钠，14%的葡萄糖，其余为水。卡块嵌槽与反应槽盖卡块各为三对。其余同实施例1。
实施例3：
板栅试样片的长度为202mm，宽度为102mm。所用胶体电解液的密度为1.26g/cm3，电解液温度为62℃，以恒定电流2.0A充电168h。所述腐蚀膜处理溶剂的组分为4%的氢氧化钠，16%的葡萄糖，其余为水。卡块嵌槽与反应槽盖卡块各为四对。其余同实施例1。

Claims (9)

1.一种高温环境板栅腐蚀测试方法，其特征是包括以下步骤：
A.制作专门的高温环境板栅腐蚀测试装置；
B.选取按各自标准分别制作的正板栅和负板栅试样片，在各板栅上分别裁剪出一片板栅试样片，并拍压平直，各板栅试样片分别保留一片板栅上的极耳；
C.依次对板栅试样片称重，记录板栅试样片腐蚀测试前的重量；
D.用相应规格的单片AGM隔板全面包覆住正板栅，然后用负板栅试样片贴压在被AGM包覆的正板栅试样片的两面，形成1正2负单体极群；
E.用耐腐蚀缝纫线把单体极群固定，并固定放置于所述的高温环境板栅腐蚀测试装置中，同时确保极耳外露；
F.在高温环境板栅腐蚀测试装置中小心、迅速地加入密度为密度为1.20～1.26g/cm3的胶体电解液直至胶体电解液没过板栅试样片上极耳以下的部分；
G.迅速将胶体电解液温度加热至50～62℃；
H.用充放电机的线夹分别夹住正板栅试样片极耳和负板栅试样片极耳，以1.6A～2.0A的电流充电168～170小时；
I.使用腐蚀膜处理溶剂对板栅试样片进行清洗，并干燥、称重，计算板栅试样片损失重量，以板栅试样片损失重量为依据评估板栅腐蚀情况。
2.根据权利要求1所述的高温环境板栅腐蚀测试方法，其特征是所述腐蚀膜处理溶剂的组分为3～4%的氢氧化钠，11～16%的葡萄糖，其余为水。
3.根据权利要求2所述的高温环境板栅腐蚀测试方法，其特征是所述极耳用热塑管包封。
4.根据权利要求1所述的高温环境板栅腐蚀测试方法，其特征是所述板栅试样片的长度为198～202mm，宽度为98～102mm。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的高温环境板栅腐蚀测试方法，其特征是测重结果精确到小数点后四位。
6.一种应用于权利要求1所述测试方法的高温环境板栅腐蚀测试装置，其特征是包括反应槽（1）、与反应槽（1）配套的反应槽盖（2）、加热模块（3）、加热控制器（4）和反应槽盖安装架，反应槽盖（2）设于反应槽（1）顶部，反应槽盖（2）上设有极耳穿出孔，加热模块（3）设于反应槽（1）底部，加热控制器（4）与加热模块（3）电连接，反应槽盖安装架上包括底架（10）和反应槽盖升降托架（11），反应槽盖升降托架（11）与底架（10）间设有升降机构，反应槽盖（2）上设有与反应槽盖升降托架（11）配合的定位结构。
7.根据权利要求6所述的高温环境板栅腐蚀测试装置，其特征是反应槽盖升降托架（11）呈U形，包括托臂连接杆和一对托臂，托臂对称固连在升降杆两端，所述升降机构包括升降螺杆（13）和导杆（12），升降螺杆（13）底端转动连接在底架（10）上，导杆（12）底端固连在底架（10）上，升降螺杆（13）与托臂连接杆的中部螺纹连接，托臂连接杆两端、托臂自由端各与一导杆（12）滑动穿连。
8.根据权利要求7所述的高温环境板栅腐蚀测试装置，其特征是反应槽盖升降托架（11）的托臂上设有至少两对反应槽盖卡块，所述的定位结构为设于反应槽盖底部的卡块嵌槽，卡块嵌槽与反应槽盖卡块尺寸适配。
9.根据权利要求6或7或8所述的高温环境板栅腐蚀测试装置，其特征是还包括板栅试样片固定板，反应槽（1）中反应槽（1）相对的内壁上设有位置对应的固定板滑轨槽，板栅试样片固定板适配插接在固定板滑轨槽中。
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