CN109742329A - 一种蓄电池正极板固化工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蓄电池正极板固化工艺，包括固化阶段和干燥阶段，所述干燥阶段包括慢速干燥阶段和快速干燥阶段，所述慢速干燥阶段：保持温度68～72℃，循环风速3.5～4.5m/s，低压0.05～0.07Mpa，高压0.30～0.40Mpa，高低压交替循环，总时间4～6h；所述快速干燥阶段：保持温度75～85℃、压力0.02～0.04Mpa，维持时间4～6h。本发明蓄电池极板固化工艺将干燥阶段包括慢速干燥阶段和快速干燥阶段通过将慢速干燥阶段经过低压0.05～0.07Mpa，高压0.3～0.4Mpa，高低压交替循环，使氧气能迅速抵达板栅表面，使板栅腐蚀率迅速提高，反应充分。

Description

一种蓄电池正极板固化工艺
技术领域
本发明涉及蓄电池生产技术领域，特别是涉及一种蓄电池正极板固化工艺。
背景技术
生极板的固化和干燥是极板制造中的一道关键工序，它直接影响充电化成后的机械强度和电性能。极板固化的目的主要有3个，第一、碱式硫酸铅的再结晶及内在结构强度的形成。第二、板栅表面形成与活性物质连接紧密的腐蚀层。第三、控制金属铅的含量。
目前动力铅酸电池极板填涂后在固化期间的水分扩散渗透期间，首先，使和膏形成的尚未稳定碱式硫酸铅再结晶，提高活性粒子间的内聚力。再结晶其最佳条件为在较长时间保持在温度50℃～55℃、湿度RH接近100％、铅膏含水率11％左右的环境中。该阶段大概20h，完成碱式硫酸铅的再结晶。第二，普通无压力固化室在水分维持动态平衡时，外部的溶氧热水气很难渗透至板栅表面。在实际工艺操作过程中由于受天气条件和员工进板速度影响，易造成极板铅膏含水率低。极板后期在固化过程中铅膏不能及时补水，造成板栅腐蚀层质量差，固化效果不理想。所以很难使铅膏活性物质形成牢固的胶体网状结构，达到理想的内在结构强度。
板栅实际表面积很小，由于外部的溶氧热水很难渗透至板栅表面，只能靠铅膏自身的含酸水量与板栅表面反应生成PbO与铅膏中的PbO及碱式硫酸铅中的PbO形成共价键，板栅表面形成与活性物质连接紧密的腐蚀层得不到保证。金属铅的氧化其最佳条件为在一定时间保持在温度50℃～55℃、铅膏含水率6.5～8％左右的环境中。现状是铅膏含水率在6.5～8％左右比较难长时间保持，在固化氧化阶段失水过快。造成金属铅不能转换。目前行业内正极板固化干燥总时间大约在64h。
比如，公开号为CN105322141A的中国发明专利申请公开了一种蓄电池正极板固化工艺，包括以下步骤：固化第一阶段：密封环境下，保持温度70-78℃，湿度90-99％，时间5-7h，期间循环风速0.3-1m/s；固化第二阶段：同样在密封环境下，温度30-60℃，湿度80-90％，并保持10-40h，期间循环风速0.3-1m/s；固化第三阶段：温度70-90℃，湿度5-10％，并保持5-10h，期间循环风速4-8m/s；其中，第二阶段转换第三阶段用时控制在180-360分钟，其余每阶段转换时间控制在60-240分钟。
公开号为CN101908622A的中国发明专利申请公开了一种动力用铅酸蓄电池极板的固化工艺，依次包括以下步骤：(1)将极板置于湿度≥98％，O2含量≥19％，温度为70～80℃的条件下固化3～10h；(2)将极板置于湿度≥98％，O2含量≥17％，温度为35～40℃的条件下固化20～35h，接着升温至50～55℃固化1～8h；(3)将极板置于湿度≤10％，温度为80～90℃的条件下固化20～30h。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的不足，提供了一种蓄电池正极板固化工艺，通过在干燥阶段的前期慢干阶段通过正、负压交替循环，使氧气能够迅速抵达板栅表面，板栅腐蚀率快速提升，反应充分，克服板栅由于被铅膏包围，氧气不容易到达铅膏深处的板栅表面的问题。
一种蓄电池正极板固化工艺，包括固化阶段和干燥阶段，所述干燥阶段包括慢速干燥阶段和快速干燥阶段，
所述慢速干燥阶段：保持温度68～72℃，循环风速3.5～4.5m/s，低压0.05～0.07Mpa，高压0.30～0.40Mpa，高低压交替循环，总时间4～6h；
所述快速干燥阶段：保持温度75～85℃、压力0.02～0.04Mpa，维持时间4～6h。
所述慢速干燥阶段的每个循环中，低压降压时间100～150s，压力维持时间10～50s；高压升压时间20～50s，压力维持时间10～50s。优选的，所述慢速干燥阶段为：保持温度70℃，循环风速4m/s，低压0.05Mpa，高压0.4Mpa，每个循环中，低压降压时间120s，低压维持时间10s；高压升压时间30s，高压维持时间10s，总时间5h。更优选的，所述快速干燥阶段中保持温度80℃、压力0.02Mpa，维持时间5h。
所述固化阶段包括保湿固化阶段和氧化固化阶段，
所述保湿固化阶段：压力0.2～0.25Mpa，保持温度53℃～62℃，湿度100％，循环风速1～2m/s，维持时间14～18h，
所述氧化固化阶段：压力0.2～0.4Mpa，保持温度53℃～62℃，湿度分阶段从100％降低到80％，循环风速2～3m/s，维持时间15～18h。
通过在固化阶段增加一个压力值，气压升高能升高水的沸点，提高反应速度，达到降低固化时间的目的。
优选的，所述保湿固化阶段为：压力0.2～0.25Mpa，保持温度55℃～60℃，湿度100％，循环风速1.3m/s，维持时间15.5h。
更优选的，所述保湿固化阶段包括三个阶段，
第一阶段：升压至0.25Mpa，温度55℃，变化时间30min；
第二阶段：维持压力0.25M pa，温度55℃，维持时间450min；
第三阶段：维持压力0.25M pa，温度60℃，变化时间450min。
优选的，所述氧化固化阶段为：压力0.2～0.4Mpa，保持温度55℃～60℃，湿度分阶段从97％降低到80％，维持时间15～18h。
更优选的，所述氧化固化阶段中湿度分三个阶段降低，分别为97％、90％和80％，维持时间分别为10～11h、3.5～4.5h和1.5～2.5h。
最优选的，所述氧化固化阶段包括五个阶段，
第一阶段：保持温度60℃，湿度降至97％，压力升至0.4Mpa，变化时间10.5h；
第二阶段：降温至55℃，湿度降至90％，变化时间30min；
第三阶段：保持温度55℃，湿度90％，压力0.4M pa，维持时间3.5h；
第四阶段：湿度降至80％，压力降至0.25Mpa，变化时间30min；
第五阶段：保持温度55℃，湿度80％，压力维持0.25Mpa，维持时间1.5h。
本发明蓄电池极板固化工艺将干燥阶段包括慢速干燥阶段和快速干燥阶段通过将慢速干燥阶段经过低压0.05～0.07Mpa，高压0.3～0.4Mpa，高低压交替循环，使氧气能迅速抵达板栅表面，使板栅腐蚀率迅速提高，反应充分。
具体实施方式
实施例1
以6-DZF-20电池正极板为例进行固化，固化工艺分为固化阶段和干燥阶段，其中固化阶段又细分为保湿固化阶段和氧化固化阶段；干燥阶段又细分为慢速干燥阶段和快速干燥阶段。
1、保湿固化阶段，具体步骤如表1所示，其中，阶段1为进入到阶段2中条件的变化阶段，即达到该条件的过程，比如阶段1为从初始状态升压、升温、增加湿度到该条件的过程共需要时间30min；阶段2为在阶段1到达该条件后，维持该条件450min；从阶段2的条件变化到阶段3的条件时间较短，可以忽略，所以不单独列出。
表1
2、氧化固化阶段，具体步骤如表2所示。
表2
3、慢速干燥阶段，高低压交替循环，单个循环的具体步骤如表3所示，总时间5h。
表3
4、快速干燥阶段，具体步骤如表4所示。
表4
正极板经上述步骤后，完成固化工艺。
对比例1
将6-DZF-20电池正极板进行固化，固化步骤如表5所示。
表5
实施例3
按铅酸蓄电池用生极板检验技术规范，将分别按实施例1和对比例1固化工艺固化后的正极板进行检测。
(1)碱式硫酸铅再结晶率(按铅酸蓄电池用极板JB/T 10679一2006 3.5.3条款检测)
(2)游离铅含量(3.3条款)
(3)极板活性物质酥松(5.1.2.1条款)
表6
碱式硫酸铅再结晶率 游离铅含量(％) 极板活性物质酥松
对比例1 85％左右 4.0～5.0 3～5％
实施例1 100％ 3.0～4.0 1～2％
极板相关参数检测结构如表6所示，实施例1方法固化后的正极板碱式硫酸铅再结晶率达到了100％，游离铅含量比例降低，极板活性物质酥松用于表征极板跌落测试中活性物质脱落情况，实施例1中正极板相对于对比例1极板跌落测试中活性物质脱落情况低。
实施例4
将分别按实施例1和对比例1固化工艺固化后的正极板均与常规负极板匹配组装成6-DZF-20电池，然后分别按GB_T 22199.1-2017电动助力车用阀控式铅酸蓄电池方法进行电池性能检测。
(1)能量密度测试(GB_T 22199.1-2017 5.8)
(2)循环寿命测试(GB_T 22199.1-2017 5.12)
表7
能量密度 循环寿命 正极板固化时间
对比例1 36Wh/kg 350次 64h
实施例1 38Wh/kg 380次以上 42h
检测结果如表7所示，使用实施例1固化工艺固化后的正极板制备的蓄电池相对于对比例1来说，能量密度提高，循环寿命也提高，而整个固化时间却减少。

Claims (10)

1.一种蓄电池正极板固化工艺，其特征在于，包括固化阶段和干燥阶段，所述干燥阶段包括慢速干燥阶段和快速干燥阶段，
所述慢速干燥阶段：保持温度68～72℃，循环风速3.5～4.5m/s，低压0.05～0.07Mpa，高压0.30～0.40Mpa，高低压交替循环，总时间4～6h；
所述快速干燥阶段：保持温度75～85℃、压力0.02～0.04Mpa，维持时间4～6h。
2.如权利要求1所述的蓄电池正极板固化工艺，其特征在于，所述慢速干燥阶段的每个循环中，低压降压时间100～150s，压力维持时间10～50s；高压升压时间20～50s，压力维持时间10～50s。
3.如权利要求2所述的蓄电池正极板固化工艺，其特征在于，所述慢速干燥阶段为：保持温度70℃，循环风速4m/s，低压0.05Mpa，高压0.4Mpa，每个循环中，低压降压时间120s，低压维持时间10s；高压升压时间30s，高压维持时间10s，总时间5h。
4.如权利要求3所述的蓄电池正极板固化工艺，其特征在于，所述快速干燥阶段中保持温度80℃、压力0.02Mpa，维持时间5h。
5.如权利要求1所述的蓄电池正极板固化工艺，其特征在于，所述固化阶段包括保湿固化阶段和氧化固化阶段，
所述保湿固化阶段：压力0.2～0.25Mpa，保持温度53℃～62℃，湿度100％，循环风速1～2m/s，维持时间14～18h，
所述氧化固化阶段：压力0.2～0.4Mpa，保持温度53℃～62℃，湿度分阶段从100％降低到80％，循环风速2～3m/s，维持时间15～18h。
6.如权利要求5所述的蓄电池极板固化工艺，其特征在于，所述保湿固化阶段为：压力0.2～0.25Mpa，保持温度55℃～60℃，湿度100％，循环风速1.3m/s，维持时间15.5h。
7.如权利要求6所述的蓄电池极板固化工艺，其特征在于，所述保湿固化阶段包括三个阶段，
第一阶段：升压至0.25Mpa，温度55℃，变化时间30min；
第二阶段：维持压力0.25Mpa，温度55℃，维持时间450min；
第三阶段：维持压力0.25Mpa，温度60℃，变化时间450min。
8.如权利要求5所述的蓄电池极板固化工艺，其特征在于，所述氧化固化阶段为：压力0.2～0.4Mpa，保持温度55℃～60℃，湿度分阶段从97％降低到80％，循环风速2.6m/s，维持时间15～18h。
9.如权利要求8所述的蓄电池正极板固化工艺，其特征在于，所述氧化固化阶段中湿度分三个阶段降低，分别为97％、90％和80％，维持时间分别为10～11h、3.5～4.5h和1.5～2.5h。
10.如权利要求9所述的蓄电池正极板固化工艺，其特征在于，所述氧化固化阶段包括五个阶段，
第一阶段：保持温度60℃，湿度降至97％，压力升至0.4Mpa，变化时间10.5h；
第二阶段：降温至55℃，湿度降至90％，变化时间30min；
第三阶段：保持温度55℃，湿度90％，压力0.4Mpa，维持时间3.5h；
第四阶段：湿度降至80％，压力降至0.25Mpa，变化时间30min；
第五阶段：保持温度55℃，湿度80％，压力维持0.25Mpa，维持时间1.5h。
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