CN112436109A - 一种铅酸蓄电池铅膏的快速固化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铅酸蓄电池铅膏的快速固化工艺,涉及铅酸蓄电池加工技术领域,本发明以本领域常规的固化室用于铅酸蓄电池极板的固化,不需要另外购建固化室,节省了设备投入成本,并且通过固化温度和湿度的控制来缩短固化时间,同时保证铅酸蓄电池的循环使用性能和使用寿命,解决了现有固化工艺所存在的设备要求高和固化时间长的技术问题。
Description
技术领域:
本发明涉及铅酸蓄电池加工技术领域,具体涉及一种铅酸蓄电池铅膏的快速固化工艺。
背景技术:
铅酸蓄电池,由于其可以大电流放电、有较高的可逆性、电动势较高、原材料来源丰富、制造工艺简便、性价比高等特点,因此被广泛用作启动型铅酸蓄电池。但同时铅酸蓄电池具有比能量低、寿命短的缺点,近年来人们不断对铅酸蓄电池进行研究和改进,极大地促进了铅酸蓄电池的发展。
固化是铅酸蓄电池加工工艺中的关键步骤,直接影响铅酸蓄电池的循环使用寿命。目前,铅酸蓄电池的固化工艺主要分为两种:一种是在高温高压下固化,固化后板栅表面腐蚀层较厚,为铅膏骨架提供了良好的附着力,使铅膏与板栅表面结合紧密,但需要在专用的压力容器固化室中进行,因而限制了其应用推广。另一种是在常压下利用现有的固化室,在76℃以下固化,但固化时间较长,至少需要50h。
发明内容:
本发明所要解决的技术问题在于提供一种铅酸蓄电池铅膏的快速固化工艺,通过固化温度和湿度的控制来缩短固化时间并保证铅酸蓄电池的循环使用性能和使用寿命。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现:
一种铅酸蓄电池铅膏的快速固化工艺,先分别将正极铅膏、负极铅膏均匀涂布在正极板栅、负极板栅上,再在涂好铅膏的板栅表面喷淋稀硫酸,然后转入固化室中进行固化,采用三个阶段固化方式,第一阶段采用温度75-80℃、相对湿度10-30%的干空气固化至铅膏含水量降至8-9%,第二阶段采用温度75-80℃、相对湿度70-90%的湿空气固化并保持铅膏含水量在7-9%,第三阶段采用温度75-80℃、相对湿度10-30%的干空气固化至铅膏完全干燥。
所述稀硫酸的浓度为0.5-2mol/L。
所述稀硫酸的喷淋量为50-300mL/m2。
所述正板铅膏由以下重量份数的成分组成:铅粉900-1000份、稀硫酸80-100份、氧化石墨烯2-4份、三氧化二锑0.5-1份、聚酯短纤维0.5-1份、去离子水100-130份。
所述负板铅膏由以下重量份数的成分组成:铅粉900-1000份、稀硫酸80-100份、硫酸钡5-10份、乙炔黑3-5份、腐殖酸2-3份、聚酯短纤维0.5-1份、去离子水110-140份。
所述正极板栅与正极铅膏的重量比为100:150-170。
所述负极板栅与负极铅膏的重量比为100:180-200。
固化的基本过程是游离铅的氧化、板栅腐蚀、碱式硫酸铅再结晶、铅膏微粒连接成骨架和极板干燥的过程,氧化反应释放的热量使极板上的水分蒸发。在固化时升高固化温度虽然可以加快铅膏的干燥速度,缩短固化时间,但会影响上述过程的进行,从而降低铅酸蓄电池的应用性能。
本发明采用上述固化方式,其中对空气温度和湿度的控制以及铅膏含水量的控制尤为关键,目的是提高游离铅的氧化速度,加快板栅的腐蚀,促进3BS向4BS的转化,在缩短固化时间的同时提高骨架中4BS的含量,增大极板强度,延长铅酸蓄电池的循环使用寿命,同时控制极板孔隙率,形成均匀分布的孔隙,从而提高铅酸蓄电池的充电放电性能。
在铅酸蓄电池的加工和应用过程中发现,铅膏与板栅表面的结合力差,将会直接影响铅酸蓄电池的使用性能,因此需要提高铅膏与板栅表面的结合强度。本发明在上述技术方案的基础上进行了改进,改进之处是:在铅膏涂布在板栅之前,先在板栅上涂布一层亲和载体,具体技术方案如下:
一种铅酸蓄电池铅膏的快速固化工艺,先在正极板栅、负极板栅的表面涂布一层亲和载体并烘干,再分别将正极铅膏、负极铅膏均匀涂布在表面含有亲和载体的正极板栅、负极板栅上,然后在涂好铅膏的板栅表面喷淋稀硫酸,最后转入固化室中进行固化,采用三个阶段固化方式,第一阶段采用温度75-80℃、相对湿度10-30%的干空气固化至铅膏含水量降至8-9%,第二阶段采用温度75-80℃、相对湿度70-90%的湿空气固化并保持铅膏含水量在7-9%,第三阶段采用温度75-80℃、相对湿度10-30%的干空气固化至铅膏完全干燥;
所述亲和载体由质量比100:3的聚酯树脂和聚碳化二亚胺树脂经交联反应制得,聚酯树脂的特性粘度为0.5,比重为1.22g/cm3;
所述聚酯树脂由多元酸和多元醇缩聚而成,多元酸由摩尔比42:58的对苯二甲酸和间苯二甲酸组成,多元醇由摩尔比20:80的2-甲基-1.3-丙二醇和1,5-戊二醇组成。
所述亲和载体的烘干温度为90-100℃。
上述亲和载体根据专利CN101805578B所公开的方法制备得到。
上述亲和载体的应用可以显著提高铅膏与板栅表面的结合力,并保证铅酸蓄电池的正常工作以及提高铅酸蓄电池的应用性能。
本发明的有益效果是:本发明以本领域常规的固化室用于铅酸蓄电池极板的固化,不需要另外购建固化室,节省了设备投入成本,并且通过固化温度和湿度的控制来缩短固化时间,同时保证铅酸蓄电池的循环使用性能和使用寿命,解决了现有固化工艺所存在的设备要求高和固化时间长的技术问题。
具体实施方式:
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。
实施例1
正板铅膏由以下重量份数的成分组成:铅粉950份、稀硫酸88份、氧化石墨烯2.5份、三氧化二锑0.6份、聚酯短纤维0.8份、去离子水110份。
负板铅膏由以下重量份数的成分组成:铅粉930份、稀硫酸92份、硫酸钡7份、乙炔黑3.3份、腐殖酸2份、聚酯短纤维0.7份、去离子水120份。
先分别将正极铅膏、负极铅膏均匀涂布在正极板栅、负极板栅上,极板栅与正极铅膏的重量比为100:162,负极板栅与负极铅膏的重量比为100:188,再在涂好铅膏的板栅表面喷淋1mol/L稀硫酸,喷淋量为185mL/m2,然后转入固化室中进行固化,采用三个阶段固化方式,第一阶段采用温度78℃、相对湿度20%的干空气固化至铅膏含水量降至8.5%,第二阶段采用温度78℃、相对湿度75%的湿空气固化并保持铅膏含水量在8.2%,第三阶段采用温度78℃、相对湿度18%的干空气固化至铅膏完全干燥,固化总时间为15.8h。
实施例2
正板铅膏由以下重量份数的成分组成:铅粉950份、稀硫酸90份、氧化石墨烯2.5份、三氧化二锑0.6份、聚酯短纤维0.8份、去离子水120份。
负板铅膏由以下重量份数的成分组成:铅粉900份、稀硫酸92份、硫酸钡8份、乙炔黑3.3份、腐殖酸2份、聚酯短纤维0.7份、去离子水120份。
先分别将正极铅膏、负极铅膏均匀涂布在正极板栅、负极板栅上,极板栅与正极铅膏的重量比为100:162,负极板栅与负极铅膏的重量比为100:188,再在涂好铅膏的板栅表面喷淋1mol/L稀硫酸,喷淋量为185mL/m2,然后转入固化室中进行固化,采用三个阶段固化方式,第一阶段采用温度78℃、相对湿度18%的干空气固化至铅膏含水量降至8.8%,第二阶段采用温度78℃、相对湿度80%的湿空气固化并保持铅膏含水量在8.5%,第三阶段采用温度78℃、相对湿度22%的干空气固化至铅膏完全干燥,固化总时间为17.2h。
实施例3
实施例3与实施例1相同,唯一区别是在铅膏涂布在板栅之前,先在板栅上涂布一层亲和载体,该亲和载体根据专利CN101805578B所公开的方法制备得到。
正板铅膏由以下重量份数的成分组成:铅粉950份、稀硫酸88份、氧化石墨烯2.5份、三氧化二锑0.6份、聚酯短纤维0.8份、去离子水110份。
负板铅膏由以下重量份数的成分组成:铅粉930份、稀硫酸92份、硫酸钡7份、乙炔黑3.3份、腐殖酸2份、聚酯短纤维0.7份、去离子水120份。
先在正极板栅、负极板栅的表面涂布一层亲和载体并在90℃下烘干,烘干后亲和载体的厚度为25μm,再分别将正极铅膏、负极铅膏均匀涂布在表面含有亲和载体的正极板栅、负极板栅上,极板栅与正极铅膏的重量比为100:162,负极板栅与负极铅膏的重量比为100:188,然后在涂好铅膏的板栅表面喷淋1mol/L稀硫酸,喷淋量为185mL/m2,最后转入固化室中进行固化,采用三个阶段固化方式,第一阶段采用温度78℃、相对湿度20%的干空气固化至铅膏含水量降至8.5%,第二阶段采用温度78℃、相对湿度75%的湿空气固化并保持铅膏含水量在8.2%,第三阶段采用温度78℃、相对湿度18%的干空气固化至铅膏完全干燥,固化总时间为16.5h。
对比例1
对比例1与实施例1相同,唯一区别是在固化时仅采用温度78℃、相对湿度75%的湿空气进行固化至铅膏完全干燥。
正板铅膏由以下重量份数的成分组成:铅粉950份、稀硫酸88份、氧化石墨烯2.5份、三氧化二锑0.6份、聚酯短纤维0.8份、去离子水110份。
负板铅膏由以下重量份数的成分组成:铅粉930份、稀硫酸92份、硫酸钡7份、乙炔黑3.3份、腐殖酸2份、聚酯短纤维0.7份、去离子水120份。
先分别将正极铅膏、负极铅膏均匀涂布在正极板栅、负极板栅上,极板栅与正极铅膏的重量比为100:162,负极板栅与负极铅膏的重量比为100:188,再在涂好铅膏的板栅表面喷淋1mol/L稀硫酸,喷淋量为185mL/m2,然后转入固化室中进行固化,采用温度78℃、相对湿度75%的湿空气固化至铅膏完全干燥,固化总时间为25.4h。
对比例2
对比例2与实施例1相同,唯一区别是在固化时仅采用温度78℃、相对湿度20%的湿空气进行固化至铅膏完全干燥。
正板铅膏由以下重量份数的成分组成:铅粉950份、稀硫酸88份、氧化石墨烯2.5份、三氧化二锑0.6份、聚酯短纤维0.8份、去离子水110份。
负板铅膏由以下重量份数的成分组成:铅粉930份、稀硫酸92份、硫酸钡7份、乙炔黑3.3份、腐殖酸2份、聚酯短纤维0.7份、去离子水120份。
先分别将正极铅膏、负极铅膏均匀涂布在正极板栅、负极板栅上,极板栅与正极铅膏的重量比为100:162,负极板栅与负极铅膏的重量比为100:188,再在涂好铅膏的板栅表面喷淋1mol/L稀硫酸,喷淋量为185mL/m2,然后转入固化室中进行固化,采用温度78℃、相对湿度20%的干空气固化至铅膏完全干燥,固化总时间为13.5h。
将上述制备的极板按照6-DZM-12Ah装配工艺进行组装、灌酸、化成,得到铅酸蓄电池,并进行性能测试。
1)充电接受能力的测试:
依据标准GB/T 22199-2008《电动助力车用密封铅酸蓄电池》。
2)循环使用寿命的测试
在环境温度50℃下,以恒压14.5V、限流75A下充电8h,然后以恒流50A放电至终止电压11.2V为一个循环,当整组电池的放电容量低于额定容量的80%时,电池的寿命终止。
3)将极板从1m高处自由落体10次,计算掉粉量。
测试结果见表1。
表1铅酸蓄电池的性能测试结果
充电电流/A | 循环次数/次 | 掉粉量/% | |
实施例1 | 0.73 | 658 | 0.62 |
实施例2 | 0.68 | 641 | 0.74 |
实施例3 | 0.75 | 689 | 0.21 |
对比例1 | 0.62 | 612 | 1.45 |
对比例2 | 0.57 | 583 | 1.87 |
注:测定充电第600秒的充电电流。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种铅酸蓄电池铅膏的快速固化工艺,其特征在于:先分别将正极铅膏、负极铅膏均匀涂布在正极板栅、负极板栅上,再在涂好铅膏的板栅表面喷淋稀硫酸,然后转入固化室中进行固化,采用三个阶段固化方式,第一阶段采用温度75-80℃、相对湿度10-30%的干空气固化至铅膏含水量降至8-9%,第二阶段采用温度75-80℃、相对湿度70-90%的湿空气固化并保持铅膏含水量在7-9%,第三阶段采用温度75-80℃、相对湿度10-30%的干空气固化至铅膏完全干燥。
2.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池铅膏的快速固化工艺,其特征在于:所述稀硫酸的浓度为0.5-2mol/L。
3.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池铅膏的快速固化工艺,其特征在于:所述稀硫酸的喷淋量为50-300mL/m2。
4.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池铅膏的快速固化工艺,其特征在于:所述正板铅膏由以下重量份数的成分组成:铅粉900-1000份、稀硫酸80-100份、氧化石墨烯2-4份、三氧化二锑0.5-1份、聚酯短纤维0.5-1份、去离子水100-130份。
5.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池铅膏的快速固化工艺,其特征在于:所述负板铅膏由以下重量份数的成分组成:铅粉900-1000份、稀硫酸80-100份、硫酸钡5-10份、乙炔黑3-5份、腐殖酸2-3份、聚酯短纤维0.5-1份、去离子水110-140份。
6.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池铅膏的快速固化工艺,其特征在于:所述正极板栅与正极铅膏的重量比为100:150-170。
7.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池铅膏的快速固化工艺,其特征在于:所述负极板栅与负极铅膏的重量比为100:180-200。
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CN112436109B (zh) | 2022-09-06 |
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