CN113300015A - 一种改进型铅酸蓄电池的化成工艺 - Google Patents

一种改进型铅酸蓄电池的化成工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及能源材料技术领域，公开了一种改进型铅酸蓄电池的化成工艺，包括以下步骤：A、准备工作，B、制备正负极铅膏，C、制备正负极生板，D、制取成品：①将正极生板、负极生板置于硫酸电解液中，中间用隔膜隔开，构成一个模拟的铅酸蓄电池，②利用新威尔充电放电仪，在硫酸溶液中进行恒流化成操作，E、放电检测。本发明在常规工艺基础上，将小电流改为1.0～1.3mA·cm‑2、中电流不变，并在总量不变的前提下使大电流增加到10.0～11.0mA·cm‑2，形成新型化成工艺，经过放电检测，可发现改进型铅酸蓄电池的首次放电和充放电循环10圈后的容量分别提升15％～30％，因而此改进的化成工艺具有无需改变现有设备、操作简单、性能优异等优点。

Description

一种改进型铅酸蓄电池的化成工艺
技术领域
本发明涉及能源材料技术领域，具体是一种改进型铅酸蓄电池的化成工艺。
背景技术
在以锂离子电池为代表的等各种新型电池层出不穷的今天，铅酸电池因其具有生产成本低廉、操作简便、安全可靠、性能良好等诸多优点，在电池领域仍发挥着其他电池不可替代的作用。
现有技术中，铅酸蓄电池的制备过程一般由和膏、涂板、干燥、化成等工序构成。其中，化成工序是铅酸电池制备工艺中最重要的一部分，与电池的实用性能密切相关。因而，合理分配的化成工艺既可以保证电池的性能良好，同时还可以节能降耗，提高电池的生产能力。
传统的恒流化成工艺一般是按照小电流、大电流、中电流、小电流四个阶段的充电方式进行的。而在实际生产及检测环节，相关技术人员发现，采用常规化成工序所制成的铅酸蓄电池的首次放电和充放电循环容量已存在一定的提升瓶颈，导致产品质量无法得到进一步提升。
因此，本领域技术人员提供了一种改进型铅酸蓄电池的化成工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改进型铅酸蓄电池的化成工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种改进型铅酸蓄电池的化成工艺，包括以下步骤：
A、准备工作：
①原材料：工业铅粉、蒸馏水、短纤维、硫酸溶液、硫酸钡、氧化锌、木素、炭黑、正负极板栅、隔膜；
②仪器：新威尔充电放电仪；
B、制备正负极铅膏：
①制备正极铅膏：称取一定质量的工业铅粉于研钵中研磨40～60min，取适量加有少量短纤维的蒸馏水加入研磨好的铅粉中，充分混合形成稀膏状液体，再量取一定容量的硫酸溶液，倒入研钵中继续搅拌充分，制成正极铅膏；
②制备负极铅膏：将工业铅粉、硫酸钡、氧化锌、木素、炭黑等物质，按照一定比例混合构成混合物，将该混合物于研钵中研磨40～60min，然后加入少量含有短纤维的蒸馏水和一定容量的硫酸溶液，混合制成负极铅膏；
C、制备正负极生板：将制备好的正极铅膏、负极铅膏分别涂抹到正板板栅、负极板栅上，经过13～15h的自然风干后，再于鼓风干燥箱中干燥2.5～3.0h，即得到制备好的正负极生板；
D、制取成品：
①将正极生板、负极生板置于硫酸电解液中，中间用隔膜隔开，构成一个模拟的铅酸蓄电池；
②利用新威尔充电放电仪，在硫酸溶液中进行恒流化成操作；
E、放电检测：
①取改进型铅酸蓄电池和常规型铅酸蓄电池各一组(数量若干)；
②将电解质溶液换为相同容量的硫酸溶液，然后在0.1C条件下对改进型铅酸蓄电池和常规型铅酸蓄电池分别进行首次放电，再将改进型铅酸蓄电池和常规型铅酸蓄电池各自放电循环10圈，分别记录各阶段数据，并取平均值绘制曲线图。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤B中硫酸溶液的密度皆为1.50～1.70g/mL。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤C中干燥温度为90～100℃。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤D-②中硫酸溶液的密度为1.15～1.25g/mL。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤D-②中恒流化成操作的具体流程如下：
a、先搁置30min，以1.0～1.3mA·cm-2的电流恒流充电5～7h；
b、再搁置5min，以10.0～11.0mA·cm-2的电流恒流充电7～9h；
c、再搁置5min，以5.0～6.0mA·cm-2的电流恒流充电4～6h；
d、再搁置5min，以1.0～1.3mA·cm-2的电流恒流充电4～6h。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤E-②中硫酸溶液的密度为1.35～1.50g/mL。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
在其他条件与常规工艺基本保持不变的情况下，将小电流改为1.0～1.3mA·cm-2、中电流不变，并在总量不变的前提下使大电流增加到10.0～11.0mA·cm-2，形成新型化成工艺，经过放电检测，可发现改进型铅酸蓄电池的首次放电和充放电循环10圈后的容量分别提升15％～30％，因而此改进的化成工艺可直接应用到现有的铅酸蓄电池生产工序中，具有无需改变现有设备、操作简单、性能优异等优点，潜在商业价值较高。
附图说明
图1为本发明首次放电的曲线图；
图2为本发明充放电循环的曲线图。
具体实施方式
请参阅图1～2，本发明实施例中，一种改进型铅酸蓄电池的化成工艺，包括以下步骤：
A、准备工作：
①原材料：工业铅粉、蒸馏水、短纤维、硫酸溶液、硫酸钡、氧化锌、木素、炭黑、正负极板栅、隔膜；
②仪器：新威尔充电放电仪；
B、制备正负极铅膏：
①制备正极铅膏：称取一定质量的工业铅粉于研钵中研磨40～60min，取适量加有少量短纤维的蒸馏水加入研磨好的铅粉中，充分混合形成稀膏状液体，再量取一定容量的硫酸溶液(密度为1.60g/mL)，倒入研钵中继续搅拌充分，制成正极铅膏；
②制备负极铅膏：将工业铅粉、硫酸钡、氧化锌、木素、炭黑等物质，按照一定比例混合构成混合物，将该混合物于研钵中研磨40～60min，然后加入少量含有短纤维的蒸馏水和一定容量的硫酸溶液(密度为1.60g/mL)，混合制成负极铅膏；
C、制备正负极生板：将制备好的正极铅膏、负极铅膏分别涂抹到正板板栅、负极板栅上，经过14h的自然风干后，再于鼓风干燥箱(温度为90℃)中干燥3.0h，即得到制备好的正负极生板；
D、制取成品：
①将正极生板、负极生板置于硫酸电解液中，中间用隔膜隔开，构成一个模拟的铅酸蓄电池；
②利用新威尔充电放电仪，在硫酸溶液(密度为1.20g/mL)中进行恒流化成操作；
E、放电检测：
①取改进型铅酸蓄电池(A)和常规型铅酸蓄电池(B)各一组(数量若干)；
②将电解质溶液换为相同容量的硫酸溶液(密度为1.35g/mL)，然后在0.1C条件下对改进型铅酸蓄电池(A)和常规型铅酸蓄电池(B)分别进行首次放电，再将改进型铅酸蓄电池(A)和常规型铅酸蓄电池(B)各自放电循环10圈，分别记录各阶段数据，并取平均值绘制曲线图。
实施例一：
恒流化成操作的具体流程如下：
a、先搁置30min，以1.1mA·cm-2的电流恒流充电6h；
b、再搁置5min，以10.7mA·cm-2的电流恒流充电8h；
c、再搁置5min，以5.5mA·cm-2的电流恒流充电5h；
d、再搁置5min，以1.1mA·cm-2的电流恒流充电5h。
如图1，改进后，首次放电容量由257mAh提高到305mAh，提高了大约19％；
如图2，改进后，充放电循环10圈后容量由199mAh提高到243mAh，提高了大约22％。
实施例二：
恒流化成操作的具体流程如下：
a、先搁置30min，以1.2mA·cm-2的电流恒流充电6h；
b、再搁置5min，以10.5mA·cm-2的电流恒流充电8h；
c、再搁置5min，以5.5mA·cm-2的电流恒流充电5h；
d、再搁置5min，以1.2mA·cm-2的电流恒流充电5h。
如图1，改进后，首次放电容量由254mAh提高到300mAh，提高了大约18％；
如图2，改进后，充放电循环10圈后容量由205mAh提高到257mAh，提高了大约25％。
实施例三：
恒流化成操作的具体流程如下：
a、先搁置30min，以1.3mA·cm-2的电流恒流充电6h；
b、再搁置5min，以10.3mA·cm-2的电流恒流充电8h；
c、再搁置5min，以5.5mA·cm-2的电流恒流充电5h；
d、再搁置5min，以1.3mA·cm-2的电流恒流充电5h。
如图1，改进后，首次放电容量由251mAh提高到288mAh，提高了大约15％；
如图2，改进后，充放电循环10圈后容量由208mAh提高到262mAh，提高了大约26％。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种改进型铅酸蓄电池的化成工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A、准备工作：
①原材料：工业铅粉、蒸馏水、短纤维、硫酸溶液、硫酸钡、氧化锌、木素、炭黑、正负极板栅、隔膜；
②仪器：新威尔充电放电仪；
B、制备正负极铅膏：
①制备正极铅膏：称取一定质量的工业铅粉于研钵中研磨40～60min，取适量加有少量短纤维的蒸馏水加入研磨好的铅粉中，充分混合形成稀膏状液体，再量取一定容量的硫酸溶液，倒入研钵中继续搅拌充分，制成正极铅膏；
②制备负极铅膏：将工业铅粉、硫酸钡、氧化锌、木素、炭黑等物质，按照一定比例混合构成混合物，将该混合物于研钵中研磨40～60min，然后加入少量含有短纤维的蒸馏水和一定容量的硫酸溶液，混合制成负极铅膏；
C、制备正负极生板：将制备好的正极铅膏、负极铅膏分别涂抹到正板板栅、负极板栅上，经过13～15h的自然风干后，再于鼓风干燥箱中干燥2.5～3.0h，即得到制备好的正负极生板；
D、制取成品：
①将正极生板、负极生板置于硫酸电解液中，中间用隔膜隔开，构成一个模拟的铅酸蓄电池；
②利用新威尔充电放电仪，在硫酸溶液中进行恒流化成操作；
E、放电检测：
①取改进型铅酸蓄电池和常规型铅酸蓄电池各一组(数量若干)；
②将电解质溶液换为相同容量的硫酸溶液，然后在0.1C条件下对改进型铅酸蓄电池和常规型铅酸蓄电池分别进行首次放电，再将改进型铅酸蓄电池和常规型铅酸蓄电池各自放电循环10圈，分别记录各阶段数据，并取平均值绘制曲线图。
2.根据权利要求1所述的一种改进型铅酸蓄电池的化成工艺，其特征在于，所述步骤B中硫酸溶液的密度皆为1.50～1.70g/mL。
3.根据权利要求1所述的一种改进型铅酸蓄电池的化成工艺，其特征在于，所述步骤C中干燥温度为90～100℃。
4.根据权利要求1所述的一种改进型铅酸蓄电池的化成工艺，其特征在于，所述步骤D-②中硫酸溶液的密度为1.15～1.25g/mL。
5.根据权利要求1所述的一种改进型铅酸蓄电池的化成工艺，其特征在于，所述步骤D-②中恒流化成操作的具体流程如下：
a、先搁置30min，以1.0～1.3mA·cm-2的电流恒流充电5～7h；
b、再搁置5min，以10.0～11.0mA·cm-2的电流恒流充电7～9h；
c、再搁置5min，以5.0～6.0mA·cm-2的电流恒流充电4～6h；
d、再搁置5min，以1.0～1.3mA·cm-2的电流恒流充电4～6h。
6.根据权利要求1所述的一种改进型铅酸蓄电池的化成工艺，其特征在于，所述步骤E-②中硫酸溶液的密度为1.35～1.50g/mL。
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