CN110320119B - 一种用于检测铅蓄电池极板强度的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于检测铅蓄电池极板强度的装置及方法。所述装置包括用于从两侧夹紧极板的两个气室，以及一端与气室的内腔连通、另一端外接气源的气管，每根气管上设有一个气体双向脉冲电磁阀；检测时，所述极板完全覆盖气室位于夹紧面处的内腔口部。本发明方法通过将极板夹持在两个气室中间，然后通过向气室中交替提供脉冲式的气压，对极板两侧实施反复冲击，测试过程中，极板两侧受力均匀，压力大小可测量，测试面积已知，测试时间已知，所有测量条件均处于可调可控可测量状态，所以，检测结果更客观、更可靠、更能真实反应极板强度情况。

Description

一种用于检测铅蓄电池极板强度的装置及方法
技术领域
本发明涉及蓄电池质量检测技术领域，特别是涉及一种用于检测铅蓄电池极板强度的装置及方法。
背景技术
极板是蓄电池制造过程的核心工序。极板强度优劣是蓄电池性能及使用寿命的最直接最致命影响因素。极板强度包括铅膏自身强度以及铅膏与板栅结合强度两部分组成，即铅膏内聚强度及铅膏与板栅附吸强度。如何客观、科学、有效评价极板强度，发现生产过程异常问题，及时改进制造过程工艺技术参数，确保极板强度处于可控、最佳状态是行业关注的焦点。
比如，授权公告号为CN203502312U的实用新型公开了一种铅酸蓄电池极板跌落强度测试装置，包括测试台、支撑杆、支撑架、电源和电磁铁；电源和电磁铁电连接；测试台上表面为测试面，测试面为平面，支撑杆垂直测试台设置，支撑架于测试高度设置在支撑杆上且延伸至测试台的测试面上方，电磁铁设于支撑架的下表面；受测极板在电磁铁通电时受电磁铁磁力控制悬停于测试高度。
授权公告号为CN203561563U的实用新型公开了一种铅酸蓄电池极板跌落强度测试装置，包括电源系统、控制系统、操作系统及竖直设置的支架，所述电源系统与控制系统之间电连接，所述支架上距离地面1m的高度处设有限位装置，所述限位装置下方设有水平的横杆，所述操作系统安装在横杆前端，所述操作系统包括驱动传动系统、用于称量极板的称量装置及用于夹持极板的工装夹具，所述控制系统通过驱动传动系统控制工装夹具动作。
再比如授权公告号为CN203365101U、CN206804427U、CN206479408U的实用新型公布了各自的极板强度测试工装。上述专利的主要特征大致分为两类是：第一种，将被测极板通过手工托起或支架固定在1-1.5米高度，自由下落一定次数，计算跌落前后的重量损失，以评判极板强度；第二种，用传感探针测量极板多点表面硬度，用硬度均值代替极板强度。前一种方法的主要缺点是：由于极板是从近1.5米高度自由落体，极板落地的受力点各异，可能是极板的某个边角、侧框、或板耳部位，也可能是极板局部面积受力。并且随跌落测试多次重复进行，极板的变形量越来越大，跌落的姿态更难控制。由于每次跌落撞击受力的角度、部位、面积不受控制，跌落面硬度不一，跌落过程空气阻力不一、导致该方法测试结果前后差异很大，重复性、再现性很差。后一种方法主要缺点是：由于测量方式是用探针多点采集极板表面硬度，一方面，表面硬度不能代替极板强度(欠科学)，且测量点位极板局部含水量、孔率、晶体结构波动，都会对测量结果产生误差，另一方面，未能测量到铅膏内部强度及铅膏与板栅附吸强度，方法欠客观，不可靠。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的不足，提供了用于检测铅蓄电池极板强度的装置及方法，该方法检测准确性高，稳定性好。
一种用于检测铅蓄电池极板强度的装置，包括用于从两侧夹紧极板的两个气室，以及一端与气室的内腔连通、另一端外接气源的气管，每根气管上设有一个气体双向脉冲电磁阀；检测时，所述极板完全覆盖气室位于夹紧面处的内腔口部。气体双向脉冲电磁阀的工作原理：电磁阀平时处于关闭状态；当线圈通电后，电磁阀打开，断电后，电磁阀关闭；电磁阀处于开启状态时，进口压力大于出口压力，气体由进口端流入出口端，当出口压力大于进口压力，气体由出口端流向进口端；当电磁阀断电后，停止气体的进与出。
优选的，所述的装置，还包括支架，所述气室的内腔口部呈水平状态，其中一个气室固定在所述支架上，另一个气室由设置在支架上的气缸驱动可竖直升降。
优选的，所述气室为半球形。更优选的，所述气室的侧壁在夹紧面处向外延伸形成扩径环。
优选的，两个气室的侧壁在夹紧面上设有一对环形槽，环形槽内各设有一个密封圈。
本发明还提供了一种用于检测铅蓄电池极板强度的方法，使用所述的装置进行检测，检测步骤包括：
(1)称量极板的初始重量M0；
(2)两个气室将极板夹紧固定，气室的内腔口部面积为S；
(3)两个气体双向脉冲电磁阀间隔向两个气室内提供脉冲式冲击气体，气压为p，检测时间T；
(4)称量检测后极板的重量为M1；
(5)使用单位时间、单位气压下极板单位面积损失的重量来表征极板强度I，公式为I＝(M0-M1)/(S×p×T)，I值越大表示极板强度越差，I值越小表示极板强度越好。
优选的，所述冲击气体的气压为50～60kPa，脉冲间隔时间为3s，脉冲持续时间0.1～0.2s。
优选的，检测时间T为3～10min。
本发明方法通过将极板夹持在两个气室中间，然后通过向气室中交替提供脉冲式的气压，对极板两侧实施反复冲击，测试过程中，极板两侧受力均匀，压力大小可测量，测试面积已知，测试时间已知，所有测量条件均处于可调可控可测量状态，所以，检测结果更客观、更可靠、更能真实反应极板强度情况。
本发明所适用的待检测极板可以是不同大小、不同使用类型的新生产极板，也可以是电池使用一定时间解剖后的极板。其检测数据既可用于评价新极板固化效果，以便生产过程发现问题和改进；也可作为极板软化程度的评价，为解剖电池的失效模式分析判定提供依据。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
图2为两个气室的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1和2所示，一种用于检测铅蓄电池极板强度的装置，包括用于从两侧夹紧极板的两个气室1，以及一端与气室1的内腔连通、另一端外接气源的气管2，每个气室上设有一根气管2，每根气管2上设有一个气体双向脉冲电磁阀3；检测时，极板完全覆盖气室1位于夹紧面处的内腔口部。
本发明装置还包括支架4，气室1的内腔口部呈水平状态，其中一个气室1固定在支架4上，另一个气室1由设置在支架4上的气缸5驱动可竖直升降。
如图所示，每个气室1为半球形，两个气室1盖合后，形成类似球形。为了增加气室1侧壁与极板的接触面积，适应不同面积大小的极板，避免检测过程中极板在夹紧固定处发生变形或折断等问题，气室1的侧壁在夹紧面处向外延伸形成扩径环6。为了保证检测时的密封性，两个气室1的侧壁在夹紧面上设有一对环形槽，环形槽内各设有一个密封圈7。
实施例2
使用实施例1中装置进行检测。检测对象为动力电池的极板，如电动道路车用铅酸电池6-EVF-100。其中新极板为未使用过的极板；循环解剖极板为将新极板组装成电池后，进行若干次充放电循环后，再解剖出极板进行检测。
1、测试条件
1)极板尺寸为：150×175×3.2mm；
2)半球形气室端面积(即夹持极板这一面开口的大小)为：11000mm2(直径约为118mm)；
3)脉冲气体压力为：50-60kPa；间隔时间为：3s；
4)测试时间为：10分钟；
2、测试数据如表1所示。
表1
Figure BDA0002068632740000041
其中，循环解剖极板的第一批次是经300次循环测试后的极板，第二批次、第三批次和第四批次依次为经500次、800次和1000次循环测试后的。
实施例3
使用实施例1中装置进行检测。检测对象为储能电池的极板，如储能用铅酸电池6-CNF-80。其中新极板为未使用过的极板；循环解剖极板为将新极板组装成电池后，进行若干次充放电循环后，再解剖出极板进行检测。
1、测试条件
1)极板尺寸为：143×165×2.8mm；
2)半球形气室端面积(即夹持极板这一面开口的大小)为：9000mm2(直径约为107mm)；
3)脉冲气体压力为：50-60kPa；间隔时间为：3s；
4)测试时间为：5分钟；
2、测试数据如表2所示。
表2
Figure BDA0002068632740000051
实施例4
使用实施例1中装置进行检测。检测对象为起动电池的极板，如起动用铅酸电池6-QW-60。其中新极板为未使用过的极板；循环解剖极板为将新极板组装成电池后，进行若干次充放电循环后，再解剖出极板进行检测。
1、测试条件
1)极板尺寸为：125×135×1.5mm；
2)半球形气室端面积(即夹持极板这一面开口的大小)为：8000mm2(直径约为101mm)；
3)脉冲气体压力为：50-60kPa；间隔时间为：3s；
4)测试时间为：3分钟；
2、测试数据如表3所示。
表3
Figure BDA0002068632740000061
对实施例2～4测试数据分析发现：
1、同一批次极板强度稳定，重复性再现性好。
2、新极板生产过程中确有不稳定现象存在，如动力电池第三批次新极板重量损失率过高(异常)，需分析查明原因，予以改进。
3、通过循环电池解剖极板测试的梯次数据积累，评价极板软化程度及失效原因，判定电池能否继续使用或修复的可能性，为产品设计改进提供决策依据。

Claims (3)

1.一种用于检测铅蓄电池极板强度的方法，其特征在于，用于检测的装置包括用于从两侧夹紧极板的两个气室，以及一端与气室的内腔连通、另一端外接气源的气管，每根气管上设有一个气体双向脉冲电磁阀；检测时，所述极板完全覆盖气室位于夹紧面处的内腔口部；
还包括支架，所述气室的内腔口部呈水平状态，其中一个气室固定在所述支架上，另一个气室由设置在支架上的气缸驱动可竖直升降；
所述气室为半球形，所述气室的侧壁在夹紧面处向外延伸形成扩径环；
两个气室的侧壁在夹紧面上设有一对环形槽，环形槽内各设有一个密封圈；
检测步骤包括：
(1)称量极板的初始重量M0；
(2)两个气室将极板夹紧固定，气室的内腔口部面积为S；
(3)两个气体双向脉冲电磁阀间隔向两个气室内提供脉冲式冲击气体，气压为p，检测时间T；
(4)称量检测后极板的重量为M1；
(5)使用单位时间、单位气压下极板单位面积损失的重量来表征极板强度I，公式为I＝(M0-M1)/(S×p×T)，I值越大表示极板强度越差，I值越小表示极板强度越好。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冲击气体的气压为50～60kPa，脉冲间隔时间为3s，脉冲持续时间0.1～0.2s。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，检测时间T为3～10min。
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