CN112599787A - 一种铅酸蓄电池的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铅酸蓄电池的制备方法，属于蓄电池技术领域，包括以下步骤：S1：板栅铸造：将合金铅放入铅炉内加热熔化，然后铸入模具内，冷却出模；S2：正极板制作：将正极铅膏填涂到正极板栅上，然后置于硫酸溶液中淋洗，用滚轮滚压后进行固化；S3：负极板制作：将负极铅膏填涂到负极板栅上，然后置于硫酸溶液中淋洗，用滚轮滚压后进行固化；S4：蓄电池装配：将正极板和负极板装入电池壳内；S5：化成：将硫酸电解质溶液加入蓄电池中，进行化成。本发明严格控制工艺过程，蓄电池的充电接受能力测试，高达3.64以上，循环耐久试验，循环放电次数达到130次以上，电荷保持能力达到55天以上，循环使用寿命长，具有优异的综合性能。

Description

一种铅酸蓄电池的制备方法
技术领域
本发明涉及蓄电池技术领域，具体涉及一种铅酸蓄电池的制备方法。
背景技术
铅酸蓄电池的历史悠久、产业技术成熟、性能稳定，且具有内阻小、自放电缓慢、放电电压平稳、放电电流密度大等优点，在大型储能装置和启动电源方面应用非常广泛。变电站的阀控式铅酸蓄电池组在交流电全失的事故情况下，为继电保护、安自装置及事故照明等提供可靠的控制电源，为断路器等的操作提供可靠的操作电源。因此，研制一种循环寿命长，充电接受能力强的铅酸蓄电池至关重要。
公开号为CN111293318A的专利文献公开了一种耐高温铅酸蓄电池制备方法，包括S1、制备正极板：S1、制备正极板：S1.1、通过铸带机制备正极铅带，所述正极铅带的厚度为0.95mm、宽度为69.05mm；S1.2、所述正极铅带，通过自动拉网设备，扩展为拉网极板板栅。在所述的拉网板栅双面涂抹铅膏，涂膏后极板厚度为1.9mm；S2、制备负极板：S2.1、通过铸带机制备负极铅带，所述负极铅带的厚度为0.70mm、宽度为60.05mm；S2.2、所述负极铅带，通过自动拉网设备，扩展为拉网极板板栅。在所述的拉网板栅双面涂抹耐高温铅膏，涂膏后极板厚度为1.62mm；S3、蓄电池组装。该方法增加正极板板栅厚度，优化极板板面尺寸，提升蓄电池正极板的耐腐蚀性能和充电接受能力，但是充电接受能力有待提高。
公开号为CN110205516A的专利文献公开了一种铅酸蓄电池超低水损耗板正极板栅及铅酸蓄电池制备方法，属于蓄电池技术领域。它主要是解决现有铅酸蓄电池失水速率高和阀控式铅酸干水故障的问题。该铅酸蓄电池中正极板栅合金组成主要成分为Pb-Ca-Sn-Al，其中锡1.3～1.7%、钙0.004～0.01%、铝0.01～0.02%，以上配比的Pb-Ca-Sn-Al正极合金具备较高的析气电位，通过抑制正极板栅合金中析气有益作用的元素组合（锌、铋、镉、银）总和范围的设定，对气体释放速率起到较大的抑制协同作用，通过对有析气有加速的协同作用的元素组合（镍、钴）总和范围的控制，降低该元素组合对电池整体的析气影响。本发明通过对正极板栅合金组成元素的配方改进，使得采用该板栅合金配方制备的铅酸蓄电池具有超低水损耗，耐高温防失水性能好的特点，但是循环使用寿命和充电接受能力有待提高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种铅酸蓄电池的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种铅酸蓄电池的制备方法，包括以下步骤：
S1：板栅铸造：将合金铅放入铅炉内加热熔化，然后铸入模具内，冷却出模，得到正极板栅和负极板栅；
S2：正极板制作：将正极铅膏填涂到正极板栅上，然后置于硫酸溶液中淋洗，用滚轮滚压后进行固化；
S3：负极板制作：将负极铅膏填涂到负极板栅上，然后置于硫酸溶液中淋洗，用滚轮滚压后进行固化；
S4：蓄电池装配：将正极板和负极板装入电池壳内；
S5：化成：将硫酸电解质溶液加入蓄电池中，进行化成。
进一步的，所述步骤S2和S3中，硫酸溶液浓度均为35-40%。
进一步的，所述步骤S2和S3中，淋洗时间均为3-5s。
进一步的，所述步骤S2和S3中，固化均分为三个阶段，第一阶段温度为40-45℃，湿度为95-98%，时间为6-8h；第二阶段温度为50-55℃，湿度为80-90%，时间为2-4h；第三阶段温度为60-65℃，湿度为10-30%，时间为2-3h。
进一步的，所述步骤S5中，化成：第一次充电，入过量的电量，然后进行第一次放电，放电至1.8 v，属于浅放电；放电完成后继续充入约2.5倍电量随后进行第二次放电，放电至1.7V，属于深放电；随后进行第三次充电，同样充入过量电量。
进一步的，所述步骤S5中，充电结束后，静置2 h，随后抽去浮酸，即可进行封盖，待测。
19世纪60年代，普兰特发明了铅酸蓄电池，直至今天，铅酸蓄电池仍广泛使用。铅酸蓄电池是第一个在全世界范围内成功商业化的二次电池，也是最古老的化学电源，具有最悠久历史和最完善发展历程的可充电电池。二战之后，受到交通、汽车和通信工业发展的驱动，铅酸蓄电池的产量迅猛发展，后来随着镍氢电池、锂离子电池等新型电池走进我们日常生活，铅酸蓄电池仍然以其无安全隐患、低温效果好、高倍率性能优异、价格便宜等优点，在我们生活中仍然为主要使用的二次电源。目前，本领域的技术人员热衷于超薄极板、质轻、高体积比能量等方面的研究，例如，公开号为CN108631005A的专利文献公开了一种超薄极板高性能卷绕式密封铅酸蓄电池制备方法，主要利用喷涂的流体铅膏使极板单元的隔板、板栅之间相互粘结叠加复合成一体化结构。然后通过压滤排出极板中多余水分，趁湿软将极板集群卷绕成松软电芯，再用密封抽气技术，使湿软电芯收缩瘦身实心化后装入电池外壳，然后反向给电芯充氧增加隔板内氧气浓度，进行电芯的整体固化。该发明利用流体铅膏喷涂工艺实现了极板超薄化，不仅强化了铅膏与隔板的粘结，避免了铅膏脱落，而且大大增加了极板的有效面积，特别是通过负压抽气提高了极板集群的密实度，增进了铅膏与板栅的贴合，强化了电芯整体固化，也方便了机械组装，大大提高了所述电池的容量、充放电速度和产品性能一致性。公告号为CN102610780B的专利公开了一种高体积比能量阀控密封蓄电池及制备方法，用于解决蓄电池容量受限、体积比能量低问题。所述蓄电池包括蓄电池槽、蓄电池盖、密封大盖、极群组、端子，蓄电池槽并排设有六个单格电池槽，各单格电池槽内设有极群组，特别之处是：所述极群组上部高出单格电池槽，相邻两单格电池槽内的极群组由汇流排串联连接，位于两端单格电池槽的极群组上部设有端汇流排，端汇流排设有端子焊接平台。该发明还提供了所述蓄电池制备方法，该发明在有效空间的情况下，通过取消中间极柱跨桥连接单体电池的传统结构，使板栅高度最大化，实现阀控密封电池在有效的体积内实现容量最大化，使电池体积比能量得到提高。因此，迫切需要研制一种铅酸蓄电池提高电池的循环使用寿命。
本发明的有益效果是：板栅是活性物质的载体，也是导电的集流体，采用铅锑合金或者铅钙合金铸造，放入铅炉内加热熔化，然后将铅液铸入金属模具内，冷却后出模，经修整后码放，便于分类和保持板栅的完整。将正极和负极板分开制作，不混淆，将铅膏均匀涂在板栅上，确保不露出板栅筋条，用稀硫酸淋洗后，用滚轮挤压，使活性物质之间连接紧密。然后放入高低温湿热交变固化箱内按照一定的固化工艺进行固化。本发明采用三个阶段固化，使极板的水分蒸发，铅膏活性物质之间形成无数小孔，同时，湿铅膏含有大量胶粒的胶体溶液，在温度和硫酸的作用下发生相互聚集形成更大更坚固的颗粒。从而形成强度较好的生极板。固化结束后将板栅极耳及四周打磨干净，防止电池内部短路，然后将极板正负极进行搭配组装，完成电池组装后将定量的硫酸电解质溶液加入到电池中，按照化成工艺进行内化成，该过程结束后将余酸抽去，并封装，即可得到铅酸蓄电池。本发明严格控制工艺过程，蓄电池的充电接受能力测试，高达3.64以上，循环耐久试验，循环放电次数达到130次以上，电荷保持能力达到55天以上，循环使用寿命长，具有优异的综合性能。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种铅酸蓄电池的制备方法，包括以下步骤：
S1:板栅铸造：将合金铅放入铅炉内加热熔化，然后铸入模具内，冷却出模，得到正极板栅和负极板栅，经修整后码放，正极板栅厚度为2.15mm，负极板栅厚度为1.95mm，正极板栅和负极板栅上均设有圆形小孔，正极板栅上小孔直径为10mm，负极板栅上小孔直径为8mm，正极板栅上开孔面积总和与正极板栅总面积比为1:2，负极板栅上开孔面积总和与负极板栅总面积比为1:2.5；
S2：正极板制作：将正极铅膏填涂到正极板栅上，厚度为3.95mm，然后置于硫酸溶液中淋洗，用滚轮滚压后进行固化；硫酸溶液浓度均为35%，淋洗时间均为5s，固化均分为三个阶段，第一阶段温度为40℃，湿度为98%，时间为6h；第二阶段温度为50℃，湿度为90%，时间为2h；第三阶段温度为60℃，湿度为30%，时间为2h，固化结束后将板栅极耳及四周打磨干净；
S3：负极板制作：将负极铅膏填涂到负极板栅上，厚度为3.7mm，然后置于硫酸溶液中淋洗，用滚轮滚压后进行固化；硫酸溶液浓度均为35%，淋洗时间均为5s，固化均分为三个阶段，第一阶段温度为40℃，湿度为98%，时间为6h；第二阶段温度为50℃，湿度为90%，时间为2h；第三阶段温度为60℃，湿度为30%，时间为2h，固化结束后将板栅极耳及四周打磨干净；
S4：蓄电池装配：将正极板和负极板装入电池壳内；
S5：化成：将硫酸电解质溶液加入蓄电池中，进行化成：第一次充电，入过量的电量，然后进行第一次放电，放电至1.8 v，属于浅放电；放电完成后继续充入约2.5倍电量随后进行第二次放电，放电至1.7V，属于深放电；随后进行第三次充电，同样充入过量电量；充电结束后，静置2 h，随后抽去浮酸，即可进行封盖，待测。
实施例2
一种铅酸蓄电池的制备方法，包括以下步骤：
S1:板栅铸造：将合金铅放入铅炉内加热熔化，然后铸入模具内，冷却出模，得到正极板栅和负极板栅，经修整后码放，正极板栅厚度为2.10mm，负极板栅厚度为1.90mm，正极板栅和负极板栅上均设有圆形小孔，正极板栅上小孔直径为9mm，负极板栅上小孔直径为7mm，正极板栅上开孔面积总和与正极板栅总面积比为1:2.5，负极板栅上开孔面积总和与负极板栅总面积比为1:3；
S2：正极板制作：将正极铅膏填涂到正极板栅上，厚度为3.85mm，然后置于硫酸溶液中淋洗，用滚轮滚压后进行固化；硫酸溶液浓度均为36%，淋洗时间均为5s，固化均分为三个阶段，第一阶段温度为42℃，湿度为97%，时间为6h；第二阶段温度为52℃，湿度为83%，时间为3h；第三阶段温度为62℃，湿度为25%，时间为2h，固化结束后将板栅极耳及四周打磨干净；
S3：负极板制作：将负极铅膏填涂到负极板栅上，厚度为3.60mm，然后置于硫酸溶液中淋洗，用滚轮滚压后进行固化；硫酸溶液浓度均为36%，淋洗时间均为5s，固化均分为三个阶段，第一阶段温度为42℃，湿度为97%，时间为6h；第二阶段温度为52℃，湿度为83%，时间为3h；第三阶段温度为62℃，湿度为25%，时间为2h，固化结束后将板栅极耳及四周打磨干净；
S4：蓄电池装配：将正极板和负极板装入电池壳内；
S5：化成：将硫酸电解质溶液加入蓄电池中，进行化成：第一次充电，入过量的电量，然后进行第一次放电，放电至1.8 v，属于浅放电；放电完成后继续充入约2.5倍电量随后进行第二次放电，放电至1.7V，属于深放电；随后进行第三次充电，同样充入过量电量；充电结束后，静置2 h，随后抽去浮酸，即可进行封盖，待测。
实施例3
一种铅酸蓄电池的制备方法，包括以下步骤：
S1:板栅铸造：将合金铅放入铅炉内加热熔化，然后铸入模具内，冷却出模，得到正极板栅和负极板栅，经修整后码放，正极板栅厚度为2.05mm，负极板栅厚度为1.85mm，正极板栅和负极板栅上均设有圆形小孔，正极板栅上小孔直径为9mm，负极板栅上小孔直径为7mm，正极板栅上开孔面积总和与正极板栅总面积比为1:2.5，负极板栅上开孔面积总和与负极板栅总面积比为1:3；
S2：正极板制作：将正极铅膏填涂到正极板栅上，厚度为3.65mm，然后置于硫酸溶液中淋洗，用滚轮滚压后进行固化；硫酸溶液浓度均为38%，淋洗时间均为4s，固化均分为三个阶段，第一阶段温度为43℃，湿度为96%，时间为7h；第二阶段温度为53℃，湿度为85%，时间为3h；第三阶段温度为63℃，湿度为20%，时间为3h，固化结束后将板栅极耳及四周打磨干净；
S3：负极板制作：将负极铅膏填涂到负极板栅上，厚度为3.50mm，然后置于硫酸溶液中淋洗，用滚轮滚压后进行固化；硫酸溶液浓度均为38%，淋洗时间均为4s，固化均分为三个阶段，第一阶段温度为43℃，湿度为96%，时间为7h；第二阶段温度为53℃，湿度为85%，时间为3h；第三阶段温度为63℃，湿度为20%，时间为3h，固化结束后将板栅极耳及四周打磨干净；
S4：蓄电池装配：将正极板和负极板装入电池壳内；
S5：化成：将硫酸电解质溶液加入蓄电池中，进行化成：第一次充电，入过量的电量，然后进行第一次放电，放电至1.8 v，属于浅放电；放电完成后继续充入约2.5倍电量随后进行第二次放电，放电至1.7V，属于深放电；随后进行第三次充电，同样充入过量电量；充电结束后，静置2 h，随后抽去浮酸，即可进行封盖，待测。
实施例4
一种铅酸蓄电池的制备方法，包括以下步骤：
S1:板栅铸造：将合金铅放入铅炉内加热熔化，然后铸入模具内，冷却出模，得到正极板栅和负极板栅，经修整后码放，正极板栅厚度为2.00mm，负极板栅厚度为1.80mm，正极板栅和负极板栅上均设有圆形小孔，正极板栅上小孔直径为8mm，负极板栅上小孔直径为6mm，正极板栅上开孔面积总和与正极板栅总面积比为1:2，负极板栅上开孔面积总和与负极板栅总面积比为1:2.5；
S2：正极板制作：将正极铅膏填涂到正极板栅上，厚度为3.50mm，然后置于硫酸溶液中淋洗，用滚轮滚压后进行固化；硫酸溶液浓度均为40%，淋洗时间均为3s，固化均分为三个阶段，第一阶段温度为45℃，湿度为95%，时间为8h；第二阶段温度为55℃，湿度为80%，时间为4h；第三阶段温度为65℃，湿度为10%，时间为3h，固化结束后将板栅极耳及四周打磨干净；
S3：负极板制作：将负极铅膏填涂到负极板栅上，厚度为3.35mm，然后置于硫酸溶液中淋洗，用滚轮滚压后进行固化；硫酸溶液浓度均为40%，淋洗时间均为3s，固化均分为三个阶段，第一阶段温度为45℃，湿度为95%，时间为8h；第二阶段温度为55℃，湿度为80%，时间为4h；第三阶段温度为65℃，湿度为10%，时间为3h，固化结束后将板栅极耳及四周打磨干净；
S4：蓄电池装配：将正极板和负极板装入电池壳内；
S5：化成：将硫酸电解质溶液加入蓄电池中，进行化成：第一次充电，入过量的电量，然后进行第一次放电，放电至1.8 v，属于浅放电；放电完成后继续充入约2.5倍电量随后进行第二次放电，放电至1.7V，属于深放电；随后进行第三次充电，同样充入过量电量；充电结束后，静置2 h，随后抽去浮酸，即可进行封盖，待测。
实施例1-4中，每组制成两种型号，型号1其他尺寸及参数参照型号6-GFM-200Ah制成，型号2其他尺寸及参数参照型号6-GFM-300Ah制成。
本发明实施例1-4中，正极铅膏由以下重量份数的组分制成：铅粉100份、99%的浓硫酸5份、水15份、碳纤维3份、红丹0.4份、三氧化二锑0.08份、硫酸亚钴0.05份。
本发明实施例1-4中，负极铅膏由以下重量份数的组分制成：铅粉100份、99%的浓硫酸5份、水15份、铜纤维4份、硫酸钡0.8份、苯甲酸苄酯0.05份。
对比例1
本对比例提供一种铅酸蓄电池的制备方法同实施例1，但与实施例1不同的是，本对比例中，正极板涂铅膏后厚度为3.35mm，负极板涂铅膏后厚度为3.20mm。
对比例2
本对比例提供一种铅酸蓄电池的制备方法同实施例1，但与实施例1不同的是，本对比例中，正极铅膏不含红丹和硫酸亚钴，负极铅膏不含苯甲酸苄酯和铜纤维。
电池测试方法
待测试铅酸蓄电池参照GB／T19638.2—2005、GB/T5008.1-2013的测试方法和标准，对电池性能进行以下测试，测试结果见表1。
表1 蓄电池测试结果
Figure 432461DEST_PATH_IMAGE002
结合表1，对本发明实施例和对比例蓄电池性能进行测试，充电接受能力测试，高达3.64以上，循环耐久试验，循环放电次数达到130次以上，电荷保持能力达到55天以上，循环使用寿命长，具有优异的综合性能。对比例1降低了正极板和负极板的厚度，对比例2正极铅膏中省略了红丹和硫酸亚钴，负极铅膏中省略了苯甲酸苄酯和铜纤维，电池的性能下降，说明本发明配方和工艺适配性好。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种铅酸蓄电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：板栅铸造：将合金铅放入铅炉内加热熔化，然后铸入模具内，冷却出模，得到正极板栅和负极板栅；
S2：正极板制作：将正极铅膏填涂到正极板栅上，然后置于硫酸溶液中淋洗，用滚轮滚压后进行固化；
S3：负极板制作：将负极铅膏填涂到负极板栅上，然后置于硫酸溶液中淋洗，用滚轮滚压后进行固化；
S4：蓄电池装配：将正极板和负极板装入电池壳内；
S5：化成：将硫酸电解质溶液加入蓄电池中，进行化成。
2.如权利要求1所述的一种铅酸蓄电池的制备方法，其特征在于：所述步骤S2和S3中，硫酸溶液浓度均为35-40%。
3.如权利要求2所述的一种铅酸蓄电池的制备方法，其特征在于：所述步骤S2和S3中，淋洗时间均为3-5s。
4.如权利要求3所述的一种铅酸蓄电池的制备方法，其特征在于：所述步骤S2和S3中，固化均分为三个阶段，第一阶段温度为40-45℃，湿度为95-98%，时间为6-8h；第二阶段温度为50-55℃，湿度为80-90%，时间为2-4h；第三阶段温度为60-65℃，湿度为10-30%，时间为2-3h。
5.如权利要求4所述的一种铅酸蓄电池的制备方法，其特征在于：所述步骤S5中，化成：第一次充电，入过量的电量，然后进行第一次放电，放电至1.8 v，属于浅放电；放电完成后继续充入约2.5倍电量随后进行第二次放电，放电至1.7V，属于深放电；随后进行第三次充电，同样充入过量电量。
6.如权利要求5所述的一种铅酸蓄电池的制备方法，其特征在于：所述步骤S5中，充电结束后，静置2 h，随后抽去浮酸，即可进行封盖，待测。
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