CN109632559A - 一种蓄电池板栅耐腐蚀性能的测试方法 - Google Patents

一种蓄电池板栅耐腐蚀性能的测试方法 Download PDF

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刘玉
陈强
李桂发
丁伯芬
李亚
孔鹤鹏
李雪辉
郭志刚
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Abstract

本发明公开了一种蓄电池板栅耐腐蚀性能的测试方法，分别检测获得失重率W、腐蚀电压V和腐蚀深度D后，利用Min‑Max标准化方法对失重率W、腐蚀电压V和腐蚀深度D进行线性变换，并利用标准化数值制作雷达图，以雷达图中的面积S表征板栅的耐腐蚀性能。本发明蓄电池板栅耐腐蚀性能的测试方法通过综合考虑失重率、腐蚀电压和腐蚀深度三方面因素，准确反映板栅合金的耐腐蚀性能。本发明测试方法可以用于评价板栅采用不同合金、不同结构设计、不同生产工艺耐腐蚀性能的优劣，适用于多种用途板栅耐腐蚀性能的评价。

Description

一种蓄电池板栅耐腐蚀性能的测试方法
技术领域
本发明涉及蓄电池检测技术领域，特别是涉及一种蓄电池板栅耐腐蚀性能的测试方法。
背景技术
铅酸蓄电池板栅主要用于支持活性物质和集流体，板栅由若干横向筋条、纵向筋条和边框构成。板栅的耐腐蚀性能直接影响电池的容量、充电接受能力和循环寿命等性能。选用的材料、不同结构和生产工艺均影响板栅的耐腐蚀性能。
测试板栅耐腐蚀性能最直接的方法是组装电池进行循环寿命测试，但是测试时间漫长，且电池失效模式多，可能板栅腐蚀并非是导致电池失效的主要因素，也可能失效电池无法反应板栅的腐蚀状况。
申请号为201310305804.8的专利，公开了一种电池板栅腐蚀速率测试方法，将作为正极的待测电池板栅置于稀硫酸溶液中在预定电压下进行充电，使电池板栅发生氧化反应，并使用处理溶液使电池板栅表面的氧化物溶解，通过待测电池板栅减少的重量来计算其腐蚀速率。
申请号为201410164746.6的专利，公开了一种铅酸蓄电池板栅耐腐蚀性能测试方法，将稀硫酸溶液置于容器中；将作为正极的待测电池板栅和作为负极的电池板栅分别放人容器中；并以恒流进行充电，将充电后的待测电池板栅置于处理溶液中浸泡，使被腐蚀的待测电池板栅的表面氧化物溶解；取出待测电池板栅进行干燥，计算待测电池板栅减少的重量；根据电池板栅的减少量对板栅的腐蚀性进行判断。
申请号为201410298211.8的专利，公开了一种快速测定蓄电池板栅合金耐腐蚀性能的方法，包括以下步骤：①对待测定耐腐蚀性能的板栅称重；②以该板栅为正极，其它任意导电、耐腐的相同面积材料为负极，组成电解回路，连接好导线，放入电解槽；③电解槽中加入硫酸溶液，液面稍高于板栅顶端；④以恒定电流密度腐蚀；⑤进行充放电循环：Ⅰ.恒定电流密度充电2min；Ⅱ.静置10s；Ⅲ.恒定电流密度放电至单体电压0.6V或以下；Ⅳ.静置10s；重复步骤Ⅰ～Ⅳ，循环时间不少于15天；⑥将正极板栅取下，放在煮沸的糖碱溶液中浸泡，剥离腐蚀产物；⑦对正极板栅进行干燥、称重，计算板栅腐蚀前后的重量差值，计算出板栅失重率。
以上三个专利都只用腐蚀失重来表征板栅耐腐蚀性能，结果往往不够准确，不能完全反映板栅的耐腐蚀性能。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的不足，提供了一种蓄电池板栅耐腐蚀性能的测试方法，通过综合考虑失重率、腐蚀电压和腐蚀深度三方面因素，准确反映板栅合金的耐腐蚀性能。
一种蓄电池板栅耐腐蚀性能的测试方法，包括以下步骤：
(1)取待测板栅，去除表面氧化物后记录剩余质量为W1；
(2)将该待测板栅作为正极，取另一板栅作为负极，置于盛放有电解液的电解槽中以恒定电流密度进行腐蚀，检测并记录腐蚀电压V；
(3)腐蚀结束后，取出待测板栅，清洁后记录剩余质量为W2，计算待测板栅的失重率W＝(W1-W2)/W1；
(4)利用金相显微镜观察待测板栅的腐蚀深度D；
(5)利用Min-Max标准化方法对失重率W、腐蚀电压V和腐蚀深度D进行线性变换，并利用标准化数值制作雷达图，以雷达图中的面积S表征待测板栅的耐腐蚀性能。
步骤(1)中将待测板栅在醋酸溶液中浸泡去除表面氧化物，然后经真空干燥后称重。
步骤(2)中腐蚀时间10～30天，恒定电流密度大小为5～20mA/cm2。恒流充电的电流大小影响板栅的腐蚀速率，为了准确反应实际使用情况，本发明采用的恒流充电电流值与待测板栅相对应电池采用的恒压限流充电方式初期的恒流电流值一致。作为优选，所述恒流充电的电流值＝电池额定容量/单个极群正极板片数×(0.15～0.50)。
步骤(2)中电解液为密度1.25～1.40g/mL的硫酸溶液。作为优选，硫酸溶液的密度为1.28g/mL。
步骤(2)中作为正极和负极的板栅之间的间距为2～10cm。
在步骤(2)持续恒定电流密度进行腐蚀过程中，电解液会有损耗，因此，测试过程中需要向腐蚀装置中添加电解液。作为优选，恒流充电过程中，每个腐蚀装置中的电解液等量，且保持板栅淹没在电解液中，确保板栅表面整体参与腐蚀。
步骤(3)中将待测板栅放入煮沸的糖碱溶液中5～10min去除表面腐蚀产物，然后清洗干净并经真空干燥后称重。所述糖碱溶液为葡萄糖、氢氧化钠和蒸馏水的混合溶液，所述糖碱溶液中葡萄糖∶氢氧化钠∶蒸馏水的重量比为1∶5∶50。
步骤(4)中取多个位置获得的平均值作为腐蚀深度D。步骤(4)中将待测板栅沿横向的中部切断，观察各纵向筋条切面，并获取每个切面上的最大腐蚀深度值，取各切面上最大腐蚀深度值的平均值作为腐蚀深度D。
步骤(5)中采用Min-Max标准化方法分别将待测板栅的失重率W、腐蚀电压V和腐蚀深度D的数值进行线性变换，使数值映射成在区间[0，1]中的值作为标准化数值。
本发明蓄电池板栅耐腐蚀性能的测试方法通过综合考虑失重率、腐蚀电压和腐蚀深度三方面因素，准确反映板栅合金的耐腐蚀性能。板栅腐蚀深度是长寿命电池用合金耐腐蚀性能的关键因素，而腐蚀电压是通讯、备用等领域需要长期浮充电池用合金耐腐蚀性能的关键因素。本发明测试方法可以用于评价板栅采用不同合金、不同结构设计、不同生产工艺耐腐蚀性能的优劣，适用于多种用途板栅耐腐蚀性能的评价。
附图说明
图1为失重率、腐蚀电压和腐蚀深度的雷达图。
具体实施方式
实施例1
一种铅酸蓄电池板栅耐腐蚀性能测试方法，具体方案如下：
(1)取6种合金成分不同(见表1)、但生产工艺相同的6-DZM-20板栅，编号：板栅1～板栅6，在醋酸溶液中浸泡2分钟去除表面氧化物，取出后用纯水浸泡清洗，在真空干燥箱中100℃干燥45min，干燥后的板栅用电子天平称重，记录板栅的重量wi1(i对应板栅编号，i＝1、2、3……)；
(2)将同一种待测板栅作为正、负极置于单个腐蚀装置中，并保持两片板栅的距离为4cm，在腐蚀装置中加入的硫酸溶液至淹没板栅，将单个腐蚀装置的正负极串联起来组成腐蚀槽；
(3)给串联的腐蚀槽通入恒定的充电电流3A，持续腐蚀15天，并持续记录单个腐蚀装置正负两端的腐蚀电压vi，持续补加硫酸溶液保持板栅被淹没；
(4)腐蚀结束之后，将所有正极板栅取出，放入煮沸的糖碱溶液中10min去除表面腐蚀产物，取出后用纯水浸泡清洗，随后在真空干燥箱中100℃干燥45min，干燥后的正极板栅用电子天平称重，记录板栅重量wi2，采用公式Wi＝(wi1-wi2)/wi1计算每片板栅的失重率Wi；
(5)在腐蚀结束后的正极板栅纵向筋条中部取样，用金相显微镜观察筋条横向切面四周的腐蚀深度并取平均值，得到每片板栅腐蚀深度Di；
(6)对单个腐蚀装置正负两端的腐蚀电压取中位数得到每片板栅的腐蚀电压Vi；
(7)采用Min-Max标准化方法对多片板栅的失重率Wi、腐蚀深度Di和腐蚀电压Vi的数值进行线性变换，Min-Max标准化方法公式为Zi＝(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)，使数值处于[0，1]；
(8)将标准化后的失重率Wi、腐蚀深度Di和腐蚀电压Vi的数值作为3个评价指标制作雷达图，见图1所示，并用公式：
Si＝(Wi×Di+Di×(1-Vi)+Wi×(1-Vi))×sin120°/2
计算面积，结果见表1。
表1板栅耐腐蚀性能测试数据。
使用面积S评价板栅的耐腐蚀性能，面积越大，板栅的耐腐蚀性能越低。从表1的测试数据可知，板栅1、板栅2和板栅3中随着钙含量的增加，面积S数值变大，合金耐腐蚀性能降低；板栅1～3和板栅4～6相比，板栅中加入银，面积S数值降低，提高了板栅耐腐蚀性能；板栅4～6中，随着银含量的增加，面积S数值变大，合金耐腐蚀性能降低；板栅1～6中，板栅4的面积S数值最小，耐腐蚀性能最高。

Claims (10)

1.一种蓄电池板栅耐腐蚀性能的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取待测板栅，去除表面氧化物后记录剩余质量为W1；
(2)将该待测板栅作为正极，取另一板栅作为负极，置于盛放有电解液的电解槽中以恒定电流密度进行腐蚀，检测并记录腐蚀电压V；
(3)腐蚀结束后，取出待测板栅，清洁后记录剩余质量为W2，计算待测板栅的失重率W＝(W1-W2)/W1；
(4)利用金相显微镜观察待测板栅的腐蚀深度D；
(5)利用Min-Max标准化方法对失重率W、腐蚀电压V和腐蚀深度D进行线性变换，并利用标准化数值制作雷达图，以雷达图中的面积S表征待测板栅的耐腐蚀性能。
2.如权利要求1所述的测试方法，其特征在于，步骤(1)中将待测板栅在醋酸溶液中浸泡去除表面氧化物，然后经真空干燥后称重。
3.如权利要求1所述的测试方法，其特征在于，步骤(2)中腐蚀时间10～30天，恒定电流密度大小为5～20mA/cm2。
4.如权利要求1所述的测试方法，其特征在于，步骤(2)中电解液为密度1.25～1.40g/mL的硫酸溶液。
5.如权利要求1所述的测试方法，其特征在于，步骤(2)中作为正极和负极的板栅之间的间距为2～10cm。
6.如权利要求1所述的测试方法，其特征在于，步骤(3)中将待测板栅放入煮沸的糖碱溶液中5～10min去除表面腐蚀产物，然后清洗干净并经真空干燥后称重。
7.如权利要求6所述的测试方法，其特征在于，所述糖碱溶液为葡萄糖、氢氧化钠和蒸馏水的混合溶液，所述糖碱溶液中葡萄糖∶氢氧化钠∶蒸馏水的重量比为1∶5∶50。
8.如权利要求1所述的测试方法，其特征在于，步骤(4)中取多个位置获得的平均值作为腐蚀深度D。
9.如权利要求8所述的测试方法，其特征在于，步骤(4)中将待测板栅沿横向的中部切断，观察各纵向筋条切面，并获取每个切面上的最大腐蚀深度值，取各切面上最大腐蚀深度值的平均值作为腐蚀深度D。
10.如权利要求1所述的测试方法，其特征在于，步骤(5)中采用Min-Max标准化方法分别将待测板栅的失重率W、腐蚀电压V和腐蚀深度D的数值进行线性变换，使数值映射成在区间[0，1]中的值作为标准化数值。
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