CN109269931B - 一种铅酸蓄电池活性物质中酸利用率的测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及铅酸蓄电池技术领域，尤其涉及一种铅酸蓄电池活性物质中酸利用率的测试方法，包括以下步骤：(1)测定单格生极群所含纯硫酸的含量m1；(2)测定待测单格中纯硫酸的加入量m2；(3)测定待测单格抽出纯硫酸的量m3；(4)测定参与反应的纯硫酸的用量m0；(5)待测单格的酸利用率：η＝m0/(m1+m2‑m3)；(6)重复测得剩余单格的酸利用率。本发明的测试方法操作简单，精确度高，能够准确测得铅酸蓄电池各单格的酸利用，并反馈给电池设计者，并给其在塑壳、极板厚度、隔板厚度、加酸量等参数提供设计依据，从而提升电池质量，减少退货率。

Description

一种铅酸蓄电池活性物质中酸利用率的测试方法
技术领域
本发明涉及铅酸蓄电池技术领域，尤其涉及一种铅酸蓄电池活性物质中酸利用率的测试方法。
背景技术
铅酸蓄电池的活性物质主要有正极铅膏、负极铅膏和硫酸三种，其中硫酸的利用率在70～80％，由此可以看出电池是由硫酸限容。在铅酸蓄电池的销售过程中，大部分的退货原因与硫酸密切相关，有些产品酸过多，有些产品算过少，铅酸蓄电池中酸的含量是导致铅酸蓄电池的合格率低，退货率高的直接原因。
在铅酸蓄电池的实际生产设计过程中，电池生极板中所含的酸不仅仅包括实际的加酸量，还包括和膏、淋酸等工艺带进去的酸；此外，加酸仪器预设值与实际加酸量也有一定的偏差，所加硫酸中包含添加剂、水等物质，不能准确反映加酸量；以上因素均会对铅酸蓄电池中纯硫酸的量的测定造成干扰，影响测量准确度。因此，如何排除干扰因素，实现对铅酸蓄电池的生产环节中酸利用率的提前精准测试、调节，对提高铅酸蓄电池的合格率，降低退货率具有重要的研究意义。
发明内容
本发明为了解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种铅酸蓄电池活性物质中酸利用率的测试方法，该测试方法操作简单，精确度高，能够准确测得铅酸蓄电池各单格的酸利用，并反馈给电池设计者，并给其在塑壳、极板厚度、隔板厚度、加酸量等参数提供设计依据，从而提升电池质量，减少退货率。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种铅酸蓄电池活性物质中酸利用率的测试方法，包括以下步骤：
(1)选定待测铅酸蓄电池中一个待测单格，测定待测单格中单格生极群所含纯硫酸的含量m1；
(2)关闭除步骤(1)所述的待测单格外的其他单格的加酸孔，对待测单格加酸，测定待测单格中纯硫酸的加入量m2；
(3)将待测单格进行化成抽酸，测定待测单格抽出纯硫酸的量m3；
(4)将待测单格外的其他单格短路后，测定待测铅酸蓄电池的放电容量，测定参与反应的纯硫酸的用量m0；
(5)根据以下公式计算待测单格的酸利用率：η＝m0/(m1+m2-m3)；
(6)重复步骤(1)-(6)，待定待测铅酸蓄电池中各个剩余单格的酸利用率。
电池生极板在和膏、淋酸等工艺过程会带进去的少量的硫酸，本发明通过EDTA滴定法测定正负生极板中硫酸铅的百分含量，并通过化学式对应、正负极片数(如6DZM20AH电池正极4片，负极5片)、正负极单片活性物质量、硫酸和硫酸铅的相对分子质量计算出一个单格生极群中含纯硫酸的量，使得整个测定方法更为精准；加酸仪器预设值与实际加酸量也有一定的偏差，所加硫酸中包含添加剂、水等物质，不能准确反映加酸量，本发明扣除所加或所抽硫酸中添加剂的含量，得到修正后的硫酸密度，并通过查表找到该密度和加酸温度下所对应的实际硫酸含量，从而获得真实的纯硫酸的量。
作为优选，通过EDTA滴定法测定正、负生极板中硫酸铅的含量X：
X＝(T*V*10)/m*100％；
式中，T-EDTA标准溶液对硫酸铅的滴定度，g/mL；T＝c(EDTA)*0.3032；
V-EDTA标准溶液的用量，mL；
m-试样的质量，g；
10-质量换算倍数，250mL/25mL。
作为优选，步骤(4)中，将待测单格外的其他单格短路的方法为：剪断单格生极群的所有极耳与汇流排，并将各个单格内正、负汇流排分别用铅条焊接。作为优选，步骤(1)中，测定待测单格中单格生极群所含纯硫酸的含量m1的方法，包括以下步骤：
(a)分别测试正、负生极板的PbSO4含量，分别记为w正％和w负％；
(b)按照下列公式，计算待测单格中单格生极群所含纯硫酸的含量m1：
m1＝m(正极单片纯硫酸量)*正极片数+m(负极单片纯酸量)*负极片数；
根据下列化学式对应关系：
PbSO4 H2SO4
303.26 98.08
m(正极单片活性物质量)*w正％ m(正极单片纯硫酸量)
得到：m(正极单片纯硫酸量)＝98.08*m(正极单片活性物质量)*w正％/303.26；
同理，得到：m(负极单片纯硫酸量)＝98.08*m(负极单片活性物质量)*w负％/303.26。
作为优选，步骤(2)和步骤(3)中，按照下列公式计算纯硫酸的用量：
设定所加硫酸溶液中添加剂的百分含量为w1％，纯硫酸密度＝加酸密度*(1-w1％)；通过查表得到该纯硫酸密度在加酸温度下对应的硫酸含量w％；
m2＝m(加酸量)*w％；
m3＝m(抽酸量)*w％。
作为优选，步骤(4)中，硫酸的电化学当量为3.66g/Ah，m0＝放电容量*3.66。
作为优选，m(加酸量)＝m(加酸后电池+酸壶)-m(加酸前电池+酸壶)。
电池封盖后将电池连同酸壶称重，加酸时将其余单格的加酸孔堵住，只留待测单格的加酸孔加酸，加完酸后再将电池连同酸壶称重，则待测单格的加酸量为两者重量差。
作为优选，步骤(3)中，化成工艺的电压值相对于正常铅酸蓄电池的化成工艺电压值降低10V。
因此，本发明具有如下有益效果：操作简单，精确度高，能够准确测得铅酸蓄电池各单格的酸利用，并反馈给电池设计者，并给其在塑壳、极板厚度、隔板厚度、加酸量等参数提供设计依据，从而提升电池质量，减少退货率。
附图说明
图1是实施例1的铅酸蓄电池单格改造后的结构示意图。
图中：负汇流排1，铅条2，正汇流排3，过桥4，正极端子5，负极端子6。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
在本发明中，若非特指，所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。
实施例1
如图1所示，6DZM20AH铅酸蓄电池由左到右分别为1#号单格-6#单格，各单格设有由正极4片，负极5片构成的单格生极群，1#单格设有正极端子5，6#单格设有负极端子6；过桥4采用铅材料，连接相邻两个单格的正汇流排3和负汇流排1；
(1)电池生极板重所含的酸(包括和膏、淋酸等带进去的酸)的测量：
取同一锅和膏、淋酸、固化后的正、负生极板若干片，通过EDTA滴定法测定分别测试正、负生极板的PbSO4含量，可测多个数据，最后取平均值，填于表格1中：
表1.正、负生极板中PbSO4含量
Figure BDA0001766545260000031
(2)按照下列公式，通过正负极片数(6DZM20AH电池正极4片，负极5片)、正负极单片活性物质量、硫酸和硫酸铅的相对分子质量计算3#单格中单格生极群所含纯硫酸的含量m1＝23g：
m1＝m(正极单片纯硫酸量)*4+m(负极单片纯酸量)*3；
其中，m(正极单片纯硫酸量)＝98.08*m(正极单片活性物质量)*w正％/303.26；
m(负极单片纯硫酸量)＝98.08*m(负极单片活性物质量)*w正％/303.26；
(3)对待测单格的改造：为了测试3#单格的酸利用率，在现有条件下，对3#单格进行改造，如图1所示：在极群入槽后，除了3#单格，为了保证其他极群在不通路，其他极群的所有极耳与汇流排连接需剪断，再将1#,2#,4#,5#,6#单格的负汇流排1和正汇流排3分别用铅条2焊接起来，将1#,2#,4#,5#,6#单格全部短路，只留3#单格进行实验用；
(4)3#单格加酸：电池封盖后将电池连同酸壶称重，加酸时将1#,2#,4#,5#,6#加酸孔堵住，只留3#单格的加酸孔加酸，加完酸后再将电池连同酸壶称重，如此3#单格加酸量为两者重量差：m(加酸量)＝m(加酸后电池+酸壶)-m(加酸前电池+酸壶)；所加硫酸溶液中添加剂的百分含量为1.97％(w1％)，纯硫酸密度＝加酸密度*(1-1.97％)；通过查表得到该纯硫酸密度在加酸温度下对应的硫酸含量w％；m2＝m(加酸量)*w％；
(5)3#单格化成抽酸：由于1#,2#,4#,5#,6#单格未参与化成，应将原有化成工艺的电压值均减少10V；抽酸前静置时间段，将电池从回路中卸下，拔掉酸壶将电池称重，抽酸电池下线后再称重，由此可知抽酸量为两者重量差，参见步骤(3)，由抽酸密度和抽酸温度，算出抽出纯酸的量记为m3＝m(抽酸量)*w％；
(6)实验电池下线后，设定程序在进行3个循环后，对该电池进行放电，测出放电容量，通过放电容量算出参与反应的纯酸量，记为m0＝放电容量*3.66(硫酸的电化学当量为3.66g/Ah)；
(7)计算3#单格酸利用率：η＝m0/(m1+m2-m3)＝78％；
(8)重复上述步骤，分别测定1#,2#,4#,5#,6#单格的酸利用率。
合格电池的酸利用率约为74％，经测试1#,2#,4#,5#,6#单格的酸利用率均大于74％，说明该6DZM20AH铅酸蓄电池为合格产品。
实施例2
(1)电池生极板重所含的酸(包括和膏、淋酸等带进去的酸)的测量：
取同一锅和膏、淋酸、固化后的正、负生极板若干片，通过EDTA滴定法测定分别测试正、负生极板的PbSO4含量，可测多个数据，最后取平均值，填于表格2中：
表2.正、负生极板中PbSO4含量
Figure BDA0001766545260000051
(2)按照下列公式，通过正负极片数(6DZM20AH电池正极4片，负极5片)、正负极单片活性物质量、硫酸和硫酸铅的相对分子质量计算5#单格中单格生极群所含纯硫酸的含量m1＝25g：
m1＝m(正极单片纯硫酸量)*4+m(负极单片纯酸量)*3；
其中，m(正极单片纯硫酸量)＝98.08*m(正极单片活性物质量)*w正％/303.26；
m(负极单片纯硫酸量)＝98.08*m(负极单片活性物质量)*w正％/303.26；
(3)对待测单格的改造：为了测试5#单格的酸利用率，在现有条件下，对5#单格进行改造：在极群入槽后，除了5#单格，为了保证其他极群在不通路，其他极群的所有极耳与汇流排连接需剪断，再将1#,2#,3#,4#,6#单格的负汇流排和正汇流排分别用铅条焊接起来，将1#,2#,3#,4#,6#单格全部短路，只留5#单格进行实验用；
(4)5#单格加酸：电池封盖后将电池连同酸壶称重，加酸时将1#,2#,3#,4#,6#加酸孔堵住，只留5#单格的加酸孔加酸，加完酸后再将电池连同酸壶称重，如此5#单格加酸量为两者重量差：m(加酸量)＝m(加酸后电池+酸壶)-m(加酸前电池+酸壶)；所加硫酸溶液中添加剂的百分含量为1.95％(w1％)，纯硫酸密度＝加酸密度*(1-1.95％)；通过查表得到该纯硫酸密度在加酸温度下对应的硫酸含量w％；m2＝m(加酸量)*w％；
(5)5#单格化成抽酸：由于1#,2#,3#,4#,6#单格未参与化成，应将原有化成工艺的电压值均减少10V；抽酸前静置时间段，将电池从回路中卸下，拔掉酸壶将电池称重，抽酸电池下线后再称重，由此可知抽酸量为两者重量差，参见步骤(3)，由抽酸密度和抽酸温度，算出抽出纯酸的量记为m3＝m(抽酸量)*w％；
(6)实验电池下线后，设定程序在进行3个循环后，对该电池进行放电，测出放电容量，通过放电容量算出参与反应的纯酸量，记为m0＝放电容量*3.66(硫酸的电化学当量为3.66g/Ah)；
(7)计算5#单格酸利用率：η＝m0/(m1+m2-m3)＝80％；
(8)重复上述步骤，分别测定1#,2#,3#,4#,6#单格的酸利用率，均为合格。
实施例3
(1)电池生极板重所含的酸(包括和膏、淋酸等带进去的酸)的测量：
取同一锅和膏、淋酸、固化后的正、负生极板若干片，通过EDTA滴定法测定分别测试正、负生极板的PbSO4含量，可测多个数据，最后取平均值，填于表格3中：
表3.正、负生极板中PbSO4含量
Figure BDA0001766545260000061
(2)按照下列公式，通过正负极片数(6DZM20AH电池正极4片，负极5片)、正负极单片活性物质量、硫酸和硫酸铅的相对分子质量计算4#单格中单格生极群所含纯硫酸的含量m1＝28g：
m1＝m(正极单片纯硫酸量)*4+m(负极单片纯酸量)*3；
其中，m(正极单片纯硫酸量)＝98.08*m(正极单片活性物质量)*w正％/303.26；
m(负极单片纯硫酸量)＝98.08*m(负极单片活性物质量)*w正％/303.26；
(3)对待测单格的改造：为了测试4#单格的酸利用率，在现有条件下，对4#单格进行改造，如图1所示：在极群入槽后，除了4#单格，为了保证其他极群在不通路，其他极群的所有极耳与汇流排连接需剪断，再将1#,2#,3#,5#,6#单格的负汇流排和正汇流排分别用铅条焊接起来，将1#,2#,3#,5#,6#单格全部短路，只留4#单格进行实验用；
(4)3#单格加酸：电池封盖后将电池连同酸壶称重，加酸时将1#,2#,3#,5#,6#加酸孔堵住，只留4#单格的加酸孔加酸，加完酸后再将电池连同酸壶称重，如此4#单格加酸量为两者重量差：m(加酸量)＝m(加酸后电池+酸壶)-m(加酸前电池+酸壶)；所加硫酸溶液中添加剂的百分含量为1.97％(w1％)，纯硫酸密度＝加酸密度*(1-1.97％)；通过查表得到该纯硫酸密度在加酸温度下对应的硫酸含量w％；m2＝m(加酸量)*w％；
(5)3#单格化成抽酸：由于1#,2#,3#,5#,6#单格未参与化成，应将原有化成工艺的电压值均减少10V；抽酸前静置时间段，将电池从回路中卸下，拔掉酸壶将电池称重，抽酸电池下线后再称重，由此可知抽酸量为两者重量差，参见步骤(3)，由抽酸密度和抽酸温度，算出抽出纯酸的量记为m3＝m(抽酸量)*w％；
(6)实验电池下线后，设定程序在进行3个循环后，对该电池进行放电，测出放电容量，通过放电容量算出参与反应的纯酸量，记为m0＝放电容量*3.66(硫酸的电化学当量为3.66g/Ah)；
(7)计算4#单格酸利用率：η＝m0/(m1+m2-m3)＝68％，可知4#单格酸利用率低于合格电池的标准，调节塑壳、极板厚度、隔板厚度、加酸量等参数后，重复上述测量过程，至4#单格酸利用率达到74％合格；
(8)重复上述步骤，分别测定1#,2#,3#,5#,6#单格的酸利用率，均为合格。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (7)

1.一种铅酸蓄电池活性物质中酸利用率的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）选定待测铅酸蓄电池中一个待测单格，测定待测单格中单格生极群所含纯硫酸的含量m1；
（2）关闭除步骤（1）所述的待测单格外的其他单格的加酸孔，对待测单格加酸，测定待测单格中纯硫酸的加入量m2；
（3）将待测单格进行化成抽酸，测定待测单格抽出纯硫酸的量m3；
（4）将待测单格外的其他单格短路后，测定待测铅酸蓄电池的放电容量，测定参与反应的纯硫酸的用量m0；
（5）根据以下公式计算待测单格的酸利用率：η= m0/（m1 + m2 - m3）；
（6）重复步骤（1）-（5），确定待测铅酸蓄电池中各个剩余单格的酸利用率。
2.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池活性物质中酸利用率的测试方法，其特征在于，步骤（4）中，将待测单格外的其他单格短路的方法为：剪断单格生极群的所有极耳与汇流排，并将各个单格内正、负汇流排分别用铅条焊接。
3.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池活性物质中酸利用率的测试方法，其特征在于，步骤（1）中，测定待测单格中单格生极群所含纯硫酸的含量m1的方法，包括以下步骤：
（a）分别测试正、负生极板的PbSO4含量，分别记为w正%和w负%；
（b）按照下列公式，计算待测单格中单格生极群所含纯硫酸的含量m1：
m1= m（正极单片纯硫酸量）*正极片数+ m（负极单片纯硫酸量）*负极片数；
其中，m（正极单片纯硫酸量）=98.08*m（正极单片活性物质量）*w正%/303.26；
m（负极单片纯硫酸量）=98.08*m（负极单片活性物质量）*w负%/303.26。
4.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池活性物质中酸利用率的测试方法，其特征在于，步骤（2）和步骤（3）中，按照下列公式计算纯硫酸的用量：
设定所加硫酸溶液中添加剂的百分含量为w1%，纯硫酸密度=加酸密度*（1- w1%）；通过查表得到该纯硫酸密度在加酸温度下对应的硫酸含量w%；
m2=m（加酸量）* w%；
m3=m（抽酸量）* w%。
5.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池活性物质中酸利用率的测试方法，其特征在于，步骤（4）中，m0=放电容量*3.66。
6.根据权利要求4所述的一种铅酸蓄电池活性物质中酸利用率的测试方法，其特征在于，m（加酸量）= m（加酸后电池+酸壶）- m（加酸前电池+酸壶）。
7.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池活性物质中酸利用率的测试方法，其特征在于，步骤（3）中，化成工艺的电压值相对于正常铅酸蓄电池的化成工艺电压值降低10V。
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