CN111370651B - 一种免固化的蓄电池极板制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种免固化的蓄电池极板制备方法，包括以下步骤：(1)极板涂板后，在极板两侧粘贴覆纸；(2)极板进入烘窑进行第一次干燥脱水；(3)去除极板两侧的覆纸并进行第二次干燥脱水，第二次干燥脱水采用烘烤方式，脱水到极板含水量不高于1％wt。本发明免固化的蓄电池极板制备方法，通过极板表面覆纸取代极板淋酸工艺，再通过在去除覆纸的过程中对极板进行烘烤脱水，使极板含水量达到要求。涂片过程取消淋酸工艺，当极板在化成充放电电化学反应过程中有利于活性物质的转化，表面白色硫酸铅层较容易消除，极板荷电保持能力较好，明显提高极板化成充放电质量。

Description

一种免固化的蓄电池极板制备方法

技术领域

本发明涉及铅蓄电池生产技术领域，特别是涉及一种免固化的蓄电池极板制备方法。

背景技术

铅蓄电池属于可逆直流电源，可将化学能转变为电能，同时也可将电能转变为化学能。铅蓄电池主要由电解液、电池槽以及极群组成，铅蓄电池的电解液为硫酸溶液，其中极群主要由正极板、负极板和隔板组成。极板由板栅和填涂在板栅上的铅膏组成。

极板生产时一般在涂片(将铅膏填涂到板栅上)完成后，采用淋酸后直接进干燥炉干燥后进行收板，然后再将这些极板放到固化室中进行极板固化，在淋酸过程，使硫酸浇淋到极板表面形成薄薄的硫酸铅(PbSO₄)层，避免极板裂纹的产生以及极板黏片现象，因为铅膏本身是个胶体和多毛细管系统，干燥时水分首先从极板表面蒸发，随后水分从铅膏内部向外部扩散，由于湿度不同，极板表面与内部干燥时的收缩也就不同，表面收缩较大，所以收缩时容易产生裂纹。

比如，公开号为CN108630902A的发明公开了一种铅蓄电池极板制造工艺，所述制造工艺包括，(1)将铸造的板栅置于含双氧水的水汽条件下进行时效处理，时效结束后，干燥；(2)将铅膏涂布于时效处理后的板栅上，经淋酸辊压制后，再进行振动压实，制得生极板；(3)对生极板进行固化干燥处理。

公开号为CN110474022A的发明公开了一种铅蓄电池极板的固化干燥方法，包括步骤：固化室内温度为40～45℃，相对湿度为95％～99％，并开启雾化加湿，将极板放置于固化室内；固化室密闭，关闭雾化加湿，采用蒸汽加热，负极板固化室升温至50～55℃，正极板固化室升温至60～75℃；固化室密闭，采用蒸汽加热，负极板固化室在50～55℃维持6～8h，正极板在60～75℃维持6～8h；关闭蒸汽加热，打开固化室散热，极板降温至30～40℃，然后关闭固化室，设定固化室内温度40℃，相对湿度80％～90％，开启补氧风门和排湿风门进行补氧和排湿，维持6～8h；采用电加热升温至75℃，开启排湿风门进行排湿，进风通道内设有干燥装置，使进入空气相对湿度小于70％，维持6～8h。

现有技术中虽然开发出了在极板两面覆贴涂板纸以代替原来的极板淋酸和表面干燥工艺的方法，但将覆纸去除后，还是需要将极板进行固化，固化过程能耗高，时间长。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供了一种免固化的蓄电池极板制备方法。

一种免固化的蓄电池极板制备方法，包括以下步骤：

(1)极板涂板后，在极板两侧粘贴覆纸；

(2)极板进入烘窑进行第一次干燥脱水；

(3)去除极板两侧的覆纸并进行第二次干燥脱水，第二次干燥脱水采用烘烤方式，脱水到极板含水量不高于1％wt。

优选，步骤(2)中第一次干燥脱水后极板含水量为8％～10％。更优选的，步骤(2)中第一次干燥脱水后极板含水量为9％。第一次干燥脱水的要求与现有技术中工艺一致，烘窑也是使用现有技术中常规的烘窑即可。

优选的，步骤(3)中烘烤温度90～120℃。

优选的，步骤(3)使用收片装置进行收片、去除覆纸并进行第二次干燥脱水，所述收片装置包括：

第一输送带，用于水平输送两侧表面覆纸的极板；

旋转机构，设于所述第一输送带的出料端，包括垂直输送方向分布的旋转轴以及设于旋转轴表面的多块挡板，每一块挡板均沿旋转轴的轴向设置，所有挡板环绕旋转轴一周成辐射状分布，相邻挡板之间的间隔作为从所述第一输送带上承接极板的容纳槽；

负压吸纸器，包括分别设于旋转机构上方前后两侧、用于先后吸走极板两侧表面覆纸的两个负压吸嘴；

烘烤机构，设于所述旋转机构的上方，用于对极板烘烤脱水；

第二输送带，摆放有用于接收旋转机构抛出极板的收纳盘，用于输送收纳后的极板。

烘烤机构包括一个发热元件，以及喇叭形的罩子，罩子的喇叭口朝下对准旋转机构，烘烤的温度可以设定在100℃～120℃(极板处温度)，在极板旋转过程中，对极板正反面进行二次均匀性的烘烤，在极板翻面前后对极板烘烤干燥。烘烤机构的功率大小及离极板位置的远近等条件可以根据实际情况进行调试，以能够达到工艺参数要求为准。

优选，所述挡板的数量为10～20块。挡板将旋转轴圆周分成多个容纳槽，多少块挡板就分为多少个容纳槽，每个容纳槽的开口角度不宜太大或太小，挡板数量太少、容纳槽开口角度太大，则极板在转动过程中发生翻转时，从一块挡板上翻到另一块挡板上时的撞击力量较大，容易损伤极板；而挡板数量太多、容纳槽开口角度太小，对负压吸纸器吸走极板两侧覆纸可能造成影响，发生不能很好吸走覆纸的情况。

优选的，所述旋转机构的上游、位于第一输送带的上方设有用于检测极板的光电传感器。光电传感器感应通过的极板进行计数以及获得输送速度，根据后段收板的速度快慢信息，反馈给伺服马达控制器，控制前段输送极板的速度。

优选的，所述第二输送带包括若干间隔设置的输送辊，所述第二输送带的下方设有从输送辊之间升起、用于将收纳盘顶起接收极板的顶起机构。顶起机构包括若干顶板及驱动顶板升降的气缸，第二输送带输送时可以间歇性输送，收纳盘到达旋转机构出料的位置时，被顶起机构顶起，这样可以降低极板掉落的落差，减少极板的损伤，堆叠好一堆极板时，顶起机构放下收纳盘，第二输送带前进一些，顶起机构再将收纳盘顶起开始堆叠下一堆。

优选的，所述第二输送带的下游设有用于接收收纳盘的极板架，所述极板架包括多层，极板架的下方设有用于将极板架顶起的液压升降机构。极板架分为多层结构，在液压升降机构的驱动下，极板架上下升降，将收纳盘从第二输送带上转移到极板架上时，可以较为轻松，对于底部的几层不需要工人弯腰将装满极板的收纳盘搬到下面摆放。

本发明免固化的蓄电池极板制备方法，通过极板表面覆纸取代极板淋酸工艺，再通过在去除覆纸的过程中对极板进行烘烤脱水，使极板含水量达到要求。极板过淋酸工艺虽然对极板裂纹有改善，但实验证实产生的微小裂纹，对蓄电池化成等产生过程及使用性能无明显不良影响。涂片过程取消淋酸工艺，当极板在化成充放电电化学反应过程中有利于活性物质的转化，表面白色硫酸铅层较容易消除，极板荷电保持能力较好，明显提高极板化成充放电质量。极板取消固化工艺后，使用本发明制备方法制备的极板游离铅含量仍然能够符合要求，极板跌落强度也能够符合要求，但节省了固化的能源消耗和时间消耗。

附图说明

图1为发明收片装置的结构示意图。

图2为图1中A局部放大图。

具体实施方式

实施例1

如图1和2所示，一种蓄电池覆纸极板的收片装置，包括：第一输送带2、旋转机构、负压吸纸器和第二输送带8。

第一输送带2用于水平输送两侧表面覆纸的极板1。旋转机构设于第一输送带2的出料端，包括垂直输送方向分布的旋转轴3以及设于旋转轴3表面的多块挡板4，每一块挡板4均沿旋转轴3的轴向设置，所有挡板4环绕旋转轴3一周成辐射状分布，相邻挡板4之间的间隔作为从第一输送带2上承接极板1的容纳槽5。负压吸纸器包括分别设于旋转机构上方前后两侧、用于先后吸走极板1两侧表面覆纸的两个负压吸嘴(图2中位于左侧的负压吸嘴6和位于右侧的负压吸嘴7。)。

挡板4的数量为10～20块。挡板4将旋转轴3圆周分成多个容纳槽5，多少块挡板4就分为多少个容纳槽5，每个容纳槽5的开口角度不宜太大或太小，挡板4数量太少、容纳槽5开口角度太大，则极板1在转动过程中发生翻转时，从一块挡板4上翻到另一块挡板4上时的撞击力量较大，容易损伤极板1；而挡板4数量太多、容纳槽5开口角度太小，对负压吸纸器吸走极板1两侧覆纸可能造成影响，发生不能很好吸走覆纸的情况。负压吸纸器的两个负压吸嘴另一端通过管道与负压风机连接。

旋转机构的上方设有用于对极板1烘烤脱水的烘烤机构10。烘烤机构包括一个发热元件，以及喇叭形的罩子，罩子的喇叭口朝下对准旋转机构，烘烤的温度可以设定在100℃～120℃，在极板1旋转过程中，对极板1正反面进行二次均匀性的烘烤，在极板1翻面前后对极板烘烤干燥。

第二输送带8摆放有用于接收旋转机构抛出极板1的收纳盘9，用于输送收纳后的极板1。第二输送带8包括若干间隔设置的输送辊，第二输送带8的下方设有从输送辊之间升起、用于将收纳盘9顶起接收极板1的顶起机构。顶起机构包括若干顶板12及驱动顶板12升降的气缸13，第二输送带8输送时可以间歇性输送，收纳盘9到达旋转机构出料的位置时，被顶起机构顶起，这样可以降低极板1掉落的落差，减少极板1的损伤，堆叠好一堆极板1时，顶起机构放下收纳盘9，第二输送带8前进一些，顶起机构再将收纳盘9顶起开始堆叠下一堆。

第二输送带8的下游设有用于接收收纳盘9的极板架14，极板架14包括多层，极板架14的下方设有用于将极板架14顶起的液压升降机构15。极板架14分为多层结构，在液压升降机构15的驱动下，极板架14上下升降，将收纳盘9从第二输送带8上转移到极板架14上时，可以较为轻松，对于底部的几层不需要工人弯腰将装满极板1的收纳盘9搬到下面摆放。

第一输送带2设置在支架18上，第二输送带8设置在支架19上，支架18和支架19摆放在地坪17上。地坪17上还设有用于安装液压升降机构15的安装坑20，安装坑20的顶面设有支撑台16，支撑台16的下方设有液压升降机构15，液压升降机构15驱动支撑台16升降。初始状态下，支撑台16顶面与地坪17表面齐平，将极板架14推入到支撑台16上，然后当极板架14上方的一层放好收纳盘9后，液压升降机构15驱动极板架14上升一点，使极板架14下一层与第二输送带8输送面基本保持同一高度。当然，也可以先将极板架14升高，从最底下一层开始放收纳盘9，然后逐渐降低高度。

旋转机构的上游、位于第一输送带2的上方设有用于检测极板1的光电传感器11。光电传感器11感应通过的极板1进行计数以及获得输送速度，根据后段收板的速度快慢信息，反馈给伺服马达控制器，控制前段输送极板的速度。

本申请收片装置工作时，极板1从第一输送带2输出到旋转机构的容纳槽5中，负压吸嘴6将极板1一侧的覆纸吸走，然后随着旋转轴3的转动，极板1发生翻转，原本位于下方的一侧翻转到朝上，负压吸嘴7便可以将极板1另一侧的覆纸吸走，在极板1翻转的前后一段时间内，烘烤机构10对极板进行烘烤干燥，之后极板1继续随着旋转轴3转动，转动到一定角度后从旋转机构中掉出到第二输送带8上，被收纳盘9接住收纳。

实施例2

使用实施例1中图1和2所示的收片装置进行免固化的蓄电池负极板制备。

采用连铸连轧6-20Ah铅合金板栅，合金成份：纯铅、钙0.12％、锡0.1％、铝0.03％、铋0.005％、铜0.001％、砷0.001％、银0.003％、锌0.0005％组成，单片板栅克重17-18g。在原有基础上涂上双面活性物质量74-75g，长度138mm、宽度60mm，板栅厚度1.4mm，过涂量厚度双面各0.2mm，根据标准克重，活物质成份由：铅粉、乙炔炭黑03％、木素磺酸钠0.05％、腐植酸0.64％、硬脂酸钡0.02％、短纤维0.086％、硫酸钡0.64％、纯水11％、硫酸8.5％组成，在设定好的工艺条件经真空混合而成，并采用涂板机设备涂抹在连铸连轧板栅双面表面。

极板制备的具体方法步骤为：

(1)极板涂板后，在极板涂板面正反两侧粘贴覆纸，但不需要机器设备进行对已涂片极板与覆纸进行刻意压紧；

(2)极板进入烘窑进行第一次干燥脱水，温度设定在90℃-120℃，温度值根据烘窑运行速度进行调整，要求第一次干燥脱水后极板含水量为9％；

(3)使用实施例1中蓄电池覆纸极板的收片装置对极板收片，收片过程中进行第二次干燥脱水，并去除极板两面的覆纸，第二次干燥脱水采用烘烤方式，脱水到极板含水量不高于1％wt。取消固化工艺，节省能耗及人工费用，提升10％生产效率。

对比例1

现有技术中常规的负极板制备方法：极板型号及配方均与实施例2相同，但制备方法不同，具体制备方法：

(1)极板涂板后，在极板涂板面正反两侧粘贴覆纸，并采用机器设备进行对已涂极板与覆纸进行压紧粘贴；

(2)极板进入烘窑进行第一次干燥脱水，温度设定在90℃-120℃，温度值根据烘窑运行速度进行调整，要求第一次干燥脱水后极板含水量为9％；

(3)完成第一次经过烘窑干燥后，直接出窑保湿，再到极板固化工艺设备进行工艺干燥。

(4)极板两面覆膜纸在电池组装装配时人为撕下或不撕下，这样造成浪费人工费用、增加杂质和覆纸影响电池内部内阻值。

实施例3

将实施例2和对比例1中分别制备的负极板进行检测，检测指标有：1、游离铅含量、2、跌落强度测试。

1、游离铅含量检测：

1.1试剂和溶液

乙酸铵25％；乙酸铵1％(洗液)；乙酸铵20％；硝酸1+4；二甲酚橙0.5％；EDTA0.01M。

1.2取样

取生极板上的活性物质，放于瓷研钵上研磨，然后过80目筛。

1.3分析方法

称取过80目筛的样品2g(精确至0.00001g),入250mL的锥形瓶中，加入25％乙酸铵40mL，加热煮沸20分钟，搅拌过滤，用1％乙酸铵洗液洗涤8次，滤液和洗液弃去(注意勿使沉淀进入滤器)，在沉淀中加入1+4硝酸15mL(或入原杯中，再加1+4硝酸)，加热溶解其中铅，用原来滤器滤入250mL容量瓶中(或200mL容量瓶中)，加少量1+4硝酸(3～5mL)洗涤2次，用水洗8次，稀释至250mL，摇匀。

用移液管准确吸取25mL(或20mL)入250mL高型烧杯中，加入20％乙酸铵5mL，20％乌洛托品5mL，0.5二甲酚橙2滴，用0.01M EDTA滴至亮黄色，记录体积V。

1.4计算：

式中：M——0.01M EDTA的浓度，M；

V——消耗EDTA的体积，mL；

m——样品重量，g。

1.5结果的判定

当样品生极板游离铅含量测试不合格，则对该批生极板进行复抽测定，如复抽合格，则放行，如仍不合格，则上报技术部和质量部处理。

1.6板栅腐蚀层

将测完生极板活性物质疏松的极板，将其活性物质敲离板栅，目测板栅正反面的腐蚀层外观。此项目不作为判定依据，发现不合格，对该批极板要特采处理。

表1负极板游离铅取样检测参数对比

结果说明：按照极板标准的游离铅取样检测，对比例1中制备极板游离铅取样平均值在4.054％，实施例2制备极板游离铅取样平均值在4.306％，两者都符合标准值≤5％，而实施例2极差值0.68比对比例1极差值1.48小，说明实施例2极差小，对电池极板性能更加稳定一致性更高。

2、生极板活物质跌落强度测试：每批生极板，从不同位置随机抽取2片测量，去除余膏后，将生极板从1m高处，正、反面各水平自由落在平整的水泥地面上，然后再将生极板正、反面各再跌落一次，测定极板重量(精确到0.1g)。

计算公式：

式中：M1——为生极板跌落前重量，单位为g；

M2——为生极板跌落后的重量，单位为g。

表2负极板跌落强度测试对比

结果说明：按照极板标准的跌落强度取样检测，对比例1中制备极板游离铅取样平均值在0.68％，实施例2中制备极板游离铅取样平均值在0.54％，都符合标准值≤1％，而实施例2极差值0.3比对比例1极差值0.4小，说明实施例2极差小，对电池极板活物质与板栅结合强度性高，有利于电池循环寿命性能的提升。

Claims (7)

1.一种免固化的蓄电池极板制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)极板涂板后，在极板两侧粘贴覆纸；

(2)极板进入烘窑进行第一次干燥脱水；

(3)去除极板两侧的覆纸并进行第二次干燥脱水，第二次干燥脱水采用烘烤方式，脱水到极板含水量不高于1％wt，

步骤(3)使用收片装置进行收片、去除覆纸并进行第二次干燥脱水，所述收片装置包括：

第一输送带，用于水平输送两侧表面覆纸的极板；

旋转机构，设于所述第一输送带的出料端，包括垂直输送方向分布的旋转轴以及设于旋转轴表面的多块挡板，每一块挡板均沿旋转轴的轴向设置，所有挡板环绕旋转轴一周成辐射状分布，相邻挡板之间的间隔作为从所述第一输送带上承接极板的容纳槽；

负压吸纸器，包括分别设于旋转机构上方前后两侧、用于先后吸走极板两侧表面覆纸的两个负压吸嘴；

烘烤机构，设于所述旋转机构的上方，用于对极板烘烤脱水；

第二输送带，摆放有用于接收旋转机构抛出极板的收纳盘，用于输送收纳后的极板。

2.如权利要求1所述的蓄电池极板制备方法，其特征在于，步骤(2)中第一次干燥脱水后极板含水量为8％～10％wt。

3.如权利要求1所述的蓄电池极板制备方法，其特征在于，步骤(3)中烘烤温度在100℃～120℃。

4.如权利要求1所述的蓄电池极板制备方法，其特征在于，所述挡板的数量为10～20块。

5.如权利要求1所述的蓄电池极板制备方法，其特征在于，所述旋转机构的上游、位于第一输送带的上方设有用于检测极板的光电传感器。

6.如权利要求1所述的蓄电池极板制备方法，其特征在于，所述第二输送带包括若干间隔设置的输送辊，所述第二输送带的下方设有从输送辊之间升起、用于将收纳盘顶起接收极板的顶起机构。

7.如权利要求1所述的蓄电池极板制备方法，其特征在于，所述第二输送带的下游设有用于接收收纳盘的极板架，所述极板架包括多层，极板架的下方设有用于将极板架顶起的液压升降机构。

Images