CN111180674A - 一种铅蓄电池生产方法及铅蓄电池 - Google Patents

一种铅蓄电池生产方法及铅蓄电池 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铅蓄电池生产方法，包括以下步骤：(1)制备正极板和负极板；(2)将正极板和负极板分别浸泡在硫酸溶液中反应；(3)浸泡完成后对极板烘干获得浸酸后的正极板和负极板；(4)将浸酸后的正极板和负极板组装成电池，不需额外添加电解液。本发明通过对制造的生极板浸渍硫酸溶液获得所需硫酸根离子，采用浸渍处理后极板完成电池装配。电池可以免除《国际海运(空运、铁路运输、公路运输)危险货物规则》的“特殊规定”规定，按非危险品出货。电池使用时只需加入纯水充足电后即可使用，而电池本身的容量等相关性能没有大的影响。

Description

一种铅蓄电池生产方法及铅蓄电池
技术领域
本发明涉及铅蓄电池生产技术领域，特别是涉及一种铅蓄电池生产方法及铅蓄电池。
背景技术
普兰特(G.Plante)于1859年发明铅酸蓄电池，已经历了近160年的发展历程，铅酸蓄电池在理论研究方面，在产品种类及品种、产品电气性能等方面都得到了长足的进步，不论是在交通、通信、电力、军事还是在航海、航空各个经济领域，铅酸蓄电池都起到了不可缺少的重要作用。
现有技术中，铅酸蓄电池包括电池槽、设于电池槽内的极群以及电解液，极群包括正极板、负极板和隔板，铅酸蓄电池组装过程中，极群入槽到电池槽内，然后加入电解液，再对电池进行内化成，激活电池。
比如，公开号为CN104466266A的发明公开了一种铅酸蓄电池，它包括外壳，设置于外壳内部的正极板、负极板、隔板，以及注入于外壳内部的电解液，所述正极板包括正极板栅和覆于正极板栅两面的正极铅酸层，所述正极板栅由以下重量百分比的各组分制备而成：钙0.05-0.2％、锡0.6-1.0％、铝0.01-0.05％、剩余为铅；所述负极板包括负极板栅和覆于负极板栅两面的负极铅酸层，所述负极板栅由以下重量百分比的各组分制备而成：钙0.05-0.2％、锡0.1-0.5％、铝0.01-0.05％、剩余为铅。
而极板(包括正极板和负极板)制备时，先制备板栅，然后将铅膏涂覆在板栅上，再经过固化、干燥等步骤制备获得。
比如，公开号为CN106910872A的发明公开了一种铅蓄电池正极板及其制备方法，所述正极板的铅膏原料包括铅粉、添加剂、水和硫酸，所述添加剂包括三氧化二锑和硫酸亚锡，本发明将铅膏的制备分两部分完成，第一部分的添加剂包含三氧化二锑和硫酸亚锡，控制反应温度不大于50℃，制备出含3BS的第一铅膏，第二部分不包含上述两种添加剂，控制反应温度80～85℃，制备出含4BS的第二铅膏，再进行物理混合，使得正极铅膏中同时含有有效量的3BS和4BS，同时提升电池在初期容量和电池寿命方面的性能。
然而，随着新兴市场如非洲地区，他们对电池的需求增多，而这些国家和地区通常对电池的要求不高、型号杂、拼柜出货，有些电池仅作为电网停电时灯光照明供电，由于当地温度高电池易热失控，使用者多采用富液开口式或少维护电池。电池按照《国际海运(空运、铁路运输、公路运输)危险货物规则》的“特殊规定”规定，实施普通货物包装的密封型蓄电池必须通过振动、压差和55℃电解液泄漏三项检测。此类电池被定义为第八类危险品，在运输与申报都遇到不少麻烦，相关的贸易情况受到很难突破的阻滞。
发明内容
本发明正对现有技术中存在的上述不足，提供了一种铅蓄电池生产方法及铅蓄电池，能够克服铅蓄电池发货输送过程中存在的上述问题。
一种铅蓄电池生产方法，包括以下步骤：
(1)制备正极板和负极板；
(2)将正极板和负极板分别浸泡在硫酸溶液中反应；
(3)浸泡完成后对极板烘干获得浸酸后的正极板和负极板；
(4)将浸酸后的正极板和负极板组装成电池，不需额外添加电解液。
优选的，步骤(2)中硫酸溶液中硫酸添加量分别根据以下公式计算得出：
G负＝G1×N1×(0.264-0.93×α)×X×M1
G正＝(G0×Y-G1×N1×0.264-G2×N2×0.94β)×X×M2
式中：
G负 负极板浸泡用硫酸溶液中硫酸添加量；
G正 正极板浸泡用硫酸溶液中硫酸添加量；
G1 单片负生板干膏量；
N1 负极单格片数；
α 负极合膏时加入的硫酸量与铅粉质量百分比；
X 电池单格数；
M1 浸泡负极板套数；
G0 常规出厂电池单格净电解液量；
Y 常规出厂电池电解液中硫酸质量百分比；
G2 单片正生板干膏量；
N2 正极单格片数；
β 正极合膏时加入的硫酸量与铅粉质量百分比；
M2 浸泡正极板套数。
更优选的，步骤(2)中硫酸溶液的质量浓度为10％～20％。
进一步优选的，步骤(2)中浸泡到硫酸溶液的pH为5～6时完成浸泡。
“硫酸溶液中硫酸添加量”，这里的硫酸是指硫酸溶液中作为溶质的成分，所以硫酸也可以称为硫酸质，均是指溶液中的溶质成分，而溶剂是水。
通过上述公式计算获得正极板和负极板所需要硫酸根离子的量，采用浸泡的方式，使极板中活性物质反应生成硫酸铅，而硫酸中的H+反应生成了水。这样发货运输过程中便不涉及硫酸溶液(电解液)，运输更加安全，且符合相关规定，运输到客户处时，使用前加入纯水，反应获得电解液。
优选的，步骤(3)烘干时温度不超过80℃。
本发明还提供了所述铅蓄电池生产方法制备的铅蓄电池。
优选的，所述的铅蓄电池，使用前加入纯水并进行充电活化。更优选的，加入纯水的量为铅蓄电池所需电解液体积的1.15倍。更优选的，充电活化步骤为：以0.1～0.2CA充入3.5～4倍电量。
本发明通过对制造的生极板浸渍硫酸溶液获得所需硫酸根离子，采用浸渍处理后极板完成电池装配。电池可以免除《国际海运(空运、铁路运输、公路运输)危险货物规则》的“特殊规定”规定，按非危险品出货。电池使用时只需加入纯水充足电后即可使用，而电池本身的容量等相关性能没有大的影响。
具体实施方式
实施例1
型号为6-QW-100的铅蓄电池，相关参数为单只电池共6个单格，每单格装正极板8片、负极板9片，生极板单片干膏(铅膏)量正极板102g、负极板85g，常规出厂电池单格净电解液量1616g(1262.5ml)，电解液中硫酸质量百分比36.8％。
制造时，正、负极合膏时加入的硫酸量与铅粉质量百分比分别为6.5％、5.5％，完成涂填、淋酸、表干、固化干燥制成所需生极板大片。
确定组装15只电池，计算硫酸溶液中硫酸质(作为溶质的硫酸)添加量负极为14.65Kg，正极为30.86Kg。负、正极硫酸分别与131.85Kg、277.74Kg水相混合均匀后将确定组装数的负、正极板分别完全置于混合均匀的搅拌中的硫酸溶液中，经2小时后测得溶液pH均为5。然后取出生板，负极板直接在80℃环境下烘干，然后分片打磨处理。
所制极板经组装后即完成所需发货的电池制作。
使用时，电池每单格加入1389ml纯水后以10A充电35h，完成化成后补充纯水至电池塑壳表面所标识液面高度的范围内，拧上排气阀即可。
电池以5A放电进行容量检测，第1，2，3次容量分别为94.1AH，99.8AH，101.8AH。第三次容量为额定容量的101.8％。
实施例2
型号为TG7B-4B的铅蓄电池，相关参数为单只电池共6个单格，每单格装正极板4片、负极板5片，生极板单片干膏量正板15g负板17.7g，常规出厂电池单格净电解液量110g(85.9ml)，电解液中硫酸质量百分比36.8％。
制造时，正、负极合膏时加入的硫酸量与铅粉质量百分比分别为5.0％、4.3％，完成涂填、淋酸、表干、固化干燥制成所需生极板大片。
确定组装80只电池，计算硫酸溶液中硫酸质添加量负极为8.06Kg，正极为8.33Kg。负、正极硫酸分别与32.24Kg、33.32Kg水相混合均匀后将确定组装数的负、正极板分别完全置于混合均匀的搅拌中的硫酸溶液中，经4小时后测得溶液pH均为6。然后取出生板，负极板直接在80℃环境下烘干，然后分片打磨处理。
所制极板经组装后即完成所需发货的电池制作。
使用时，电池每单格加入98.8ml纯水后以1.4A充电20h，完成化成后补充纯水至电池塑壳表面所标识液面高度的范围内，拧上排气阀即可。
电池以0.7A放电容量检测，第1，2，3次容量分别为6.85AH，7.22AH，7.31AH。第三次容量为额定容量的104.4％。
实施例3
型号为TS18-4的铅蓄电池，相关参数为单只电池共6个单格，每单格装正极板3片、负极板4片，生极板单片干膏量正板79g负板51g，常规出厂电池单格净电解液量330g(257.8ml)，电解液中硫酸质量百分比36.8％。
制造时，正、负极合膏时加入的硫酸量与铅粉质量百分比分别为5.0％、4.3％，完成涂填、淋酸、表干、固化干燥制成所需生极板大片。
确定组装50只电池，计算硫酸溶液中硫酸质添加量负极为13.7Kg，正极为16.9Kg。负、正极硫酸分别与78Kg、96.Kg水相混合均匀后将确定组装数的负、正极板分别完全置于混合均匀的搅拌中的硫酸溶液中，经4小时后测得溶液PH均为6。然后取出生板，负极板直接在80℃环境下烘干，然后分片打磨处理。
所制极板经组装后即完成所需发货的电池制作。
使用时，电池每单格加入290ml纯水后以2.7A充电25h，完成化成后补充纯水至电池塑壳表面所标识液面高度的范围内，拧上排气阀即可。
电池以1.8A放电容量检测，第1，2，3次容量分别为17.15AH，17.86AH，18.26AH。第三次容量为额定容量的101.4％。
实施例4
型号为6-QW-36的铅蓄电池，相关参数为单只电池共6个单格，每单格装正极板4片、负极板5片，生极板单片干膏量正板78g负板56g，常规出厂电池单格净电解液量433g(338.2ml)，电解液中硫酸质量百分比36.8％。
制造时，正、负极合膏时加入的硫酸量与铅粉质量百分比分别为6.0％、5.0％，完成涂填、淋酸、表干、固化干燥制成所需生极板大片。
确定组装40只电池，计算硫酸溶液中硫酸质添加量负极为14.6Kg，正极为16.3Kg。负、正极硫酸分别与58.4Kg、65.2Kg水相混合均匀后将确定组装数的负、正极板分别完全置于混合均匀的搅拌中的硫酸溶液中，经4小时后测得溶液pH均为6。然后取出生板，负极板直接在80℃环境下烘干，然后分片打磨处理。
所制极板经组装后即完成所需发货的电池制作。
使用时，电池每单格加入388ml纯水后以5.4A充电26h，完成化成后补充纯水至电池塑壳表面所标识液面高度的范围内，拧上排气阀即可。
电池以1.8A放电容量检测，第1，2，3次容量分别为35.9AH，37.6AH，38.1AH。第三次容量为额定容量的105.8％。

Claims (9)

1.一种铅蓄电池生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备正极板和负极板；
(2)将正极板和负极板分别浸泡在硫酸溶液中反应；
(3)浸泡完成后对极板烘干获得浸酸后的正极板和负极板；
(4)将浸酸后的正极板和负极板组装成电池，不需额外添加电解液。
2.如权利要求1所述的铅蓄电池生产方法，其特征在于，步骤(2)中硫酸溶液中硫酸添加量分别根据以下公式计算得出：
G负＝G1×N1×(0.264-0.93×α)×X×M1
G正＝(G0×Y-G1×N1×0.264-G2×N2×0.94β)×X×M2
式中：
G负负极板浸泡用硫酸溶液中硫酸添加量；
G正正极板浸泡用硫酸溶液中硫酸添加量；
G1单片负生板干膏量；
N1负极单格片数；
α负极合膏时加入的硫酸量与铅粉质量百分比；
X电池单格数；
M1浸泡负极板套数；
G0常规出厂电池单格净电解液量；
Y常规出厂电池电解液中硫酸质量百分比；
G2单片正生板干膏量；
N2正极单格片数；
β正极合膏时加入的硫酸量与铅粉质量百分比；
M2浸泡正极板套数。
3.如权利要求2所述的铅蓄电池生产方法，其特征在于，步骤(2)中硫酸溶液的质量浓度为10％～20％。
4.如权利要求3所述的铅蓄电池生产方法，其特征在于，步骤(2)中浸泡到硫酸溶液的pH为5～6时完成浸泡。
5.如权利要求1所述的铅蓄电池生产方法，其特征在于，步骤(3)烘干时温度不超过80℃。
6.如权利要求1～5任一所述铅蓄电池生产方法制备的铅蓄电池。
7.如权利要求6所述的铅蓄电池，其特征在于，使用前加入纯水并进行充电活化。
8.如权利要求7所述的铅蓄电池，其特征在于，加入纯水的量为铅蓄电池所需电解液体积的1.15倍。
9.如权利要求7所述的铅蓄电池，其特征在于，充电活化步骤为：以0.1～0.2CA充入3.5～4倍电量。
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