CN113659116A - 一种铅酸蓄电池极板及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的名称为一种铅酸蓄电池极板及制造方法。属于铅酸蓄电池技术领域。它主要是解决在深放电循环过程中铅酸蓄电池存在泥状铅膏从板栅上脱落，同时也会向AGM隔板扩散，堵塞隔板通道的问题。它的主要特征是：包括由板栅及涂覆在板栅上的铅膏构成的极板主体，所述板栅包括边框和设置在边框内的竖筋、横筋；所述铅膏为高温和制和高视密度的铅膏；所述极板主体外包覆有无纺布；还包括制备上述极板的制造方法，包括板栅制造、铅膏和制和极板涂填。本发明具有方法简单、可以实现连续化涂填和延长电池使用寿命的特点，主要用于铅酸蓄电池极板的制造。
Description
技术领域
本发明属于铅酸蓄电池技术领域，具体涉及一种铅酸蓄电池极板及极板制造方法。
背景技术
铅酸蓄电池广泛应用于汽车、邮电通讯、电力、备用电源等各种领域，铅酸蓄电池极板的生产目前有两种方式，一种是涂膏平板式，一种是管状灌粉式。涂膏方式生产以其容量大、比能量高等优点占整个生产方式的95%以上。涂膏式工艺是基于用铅粉、水、硫酸、添加剂和制成铅膏，将其涂抹在板栅上，然后再在外层包覆一层专用涂覆膜最终形成电池极板。
现有极板制成技术中使用的涂覆膜主要作用是保护涂填在板栅上的铅膏，将极板与极板隔开，防止极板堆叠码放时出现粘连现象。该涂覆膜在电池化成后溶解在电解液中，不再对极板进行保护。深放电循环过程中铅酸蓄电池随着使用时间增加活性物质逐渐由具有支撑骨架结构的颗粒状向稀泥状转化（铅膏泥化），泥状铅膏在无保护状态下极易从板栅上脱落，同时泥状铅膏也会向AGM隔板扩散，堵塞隔板通道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种铅酸蓄电池极板和制造方法，使用该极板制造的铅酸蓄电池能有效延长使用寿命。
本发明极板的技术解决方案是：一种铅酸蓄电池极板，包括由板栅及涂覆在板栅上的铅膏构成的极板主体，所述板栅包括边框和设置在边框内的竖筋、横筋，其特征在于：所述铅膏为高温和制和高视密度的正极铅膏；所述极板主体外包覆有无纺布。无纺布将存在于整个电池使用寿命期限内，起到维持极板形态，阻止铅膏泥化脱落，同时保护隔板防止被铅膏侵入。
本发明极板的技术解决方案中所述的竖筋为呈放射状分布的竖筋条；所述横筋为呈波浪状的横筋条。
本发明极板的技术解决方案中所述的高温和制的正极铅膏为正极铅膏原料在真空合膏机中、在65-75℃合膏温度下维持30分钟合制而成的铅膏。
本发明极板的技术解决方案中所述的高视密度的正极铅膏为膏视密度在4.2-4.6的正极铅膏。
本发明极板的技术解决方案中所述的无纺布为聚丙烯（PP料）材质、厚度为0.02-0.06mm和孔径为30-60um微孔结构的无纺布，无纺布材料是与电池槽原料相同，具有耐腐蚀、耐高温的特点，可以阻止泥状铅膏进入AGM隔板，同时又不影响电解液流动，存在于整个电池使用周期内。
本发明极板的技术解决方案中所述的板栅是先将合金调配的熔融态的铅形成较厚的铅带，然后经过5-7轧形成0.9±0.05mm的薄铅带，再冲压成形的。
本发明极板的技术解决方案中所述的边框内设有中部支撑框。
本发明极板的技术解决方案中所述的正极铅膏原料包含铅粉和纤维，铅粉为氧化度为72-79%的电解铅铅粉，纤维占铅粉的0.025-0.035%。
本发明方法的技术解决方案是：一种制造铅酸蓄电池极板的方法，其特征在于包括以下步骤：
板栅制造：
(1) 首先将铅锭熔化，然后将熔融态的铅调配至所需合金比例；
(2) 将熔融态合金先形成较厚的铅带，然后经过5-7轧形成与板栅等厚的薄铅带；
(3) 将薄铅带进行冲压形成板栅，板栅的竖筋为呈放射状分布的竖筋条，板栅的横筋为呈波浪状的横筋条；
铅膏和制：
(4) 采用由铅粉、纤维、硫酸和水组成的正极铅膏原料，其中，铅粉为氧化度为72-79%的电解铅铅粉，纤维占铅粉的0.025-0.035%；将铅粉放入真空合膏机中，同时加入纤维，进行搅拌；
(5) 再加入占铅粉7-10%的纯水，然后加入密度为1.38g/cm3占铅粉8%的硫酸，在65-75℃的合膏温度下维持30分钟；
(6) 将出膏视密度调整为4.2-4.6的高视密度；
极板涂填：
极板涂填：
(7) 将步骤(6)得到的正极铅膏涂覆在步骤(3)中的板栅上，形成极板主体，然后在极板主体上再包覆一层无纺布，无纺布材质为聚丙烯、厚度为0.02-0.06mm和微孔结构的孔径为30-60um，构成正极极板。
本发明方法的技术解决方案中所述的步骤(2)中所述的薄铅带厚度范围为0.9±0.05mm；所述步骤(4)中的铅粉为氧化度为75%或-78%的电解铅铅粉，纤维占铅粉的0.03%。
本发明首先要提高的是铅膏与板栅的结合效果。为此，本发明将板栅竖筋设计成放射状，以便提高电流的汇集效果。将横筋设计为波浪形或波浪状，以便提高铅膏与板栅的结合效果。
本发明要解决的一个技术问题是延长铅膏泥化时间。为此本发明将铅膏制成使用高温合膏，同时提高铅膏视密度。
本发明要解决的另一个技术问题是铅膏泥化后脱落和向AGM隔板扩散问题。为此本发明在极板正方体外包覆无纺布形成极板。
本发明主要用于延长铅酸蓄电池的使用寿命。
附图说明
图1为本发明板栅的主结构图。
图2为本发明板栅“波浪状”横筋结构图。
图3为本发明极板结构图。
图4为本发明实施例电池寿命曲线对比图。
图5为本发明极板在电池中的实际状态。
图中：图中：1. 板栅；2. 竖筋；3. 横筋；4. 中部支撑框；5. 边框；6. 无纺布；7.负极板；8. AGM隔板；9. 正极板。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和附图对本发明的极板制造过程：板栅制造、铅膏和制和极板涂填，做进一步的说明。
1、板栅制造：
1）首先将铅锭熔化，然后将熔融态的铅调配至合适合金比例；
2）该合金先形成较厚的铅带，然后经过5-7轧形成与板栅等厚的薄铅带；
3）板栅冲压：将步骤2）中得到的薄铅带进行冲压制成板栅1；区别与其它板栅，本发明的板栅1在板栅冲压模具上提前设计出波浪形结构，以达到冲压后横筋3为波浪状的目的，具体结构图示见图2；波浪状的结构在铅膏涂填后可以与板栅1更紧密的结合，提高结合效果，减缓铅膏脱落；竖筋2设计成放射状提高电流的汇集效果；设计中部支撑框4可使边框5和竖筋2结构更稳固。
2、铅膏和制：
1）采用由铅粉、纤维、硫酸和水组成的正极铅膏原料，将氧化度为75%左右的电解铅铅粉放入真空合膏机中，同时加入0.03%左右的纤维，进行搅拌，纤维的主要作用为提高铅膏与铅膏的结合，同时利于涂填是的铅膏分散，以提高双面涂填效果；
2）先加入7-10%的纯水，然后加入密度为1.38g/cm3的硫酸8%，维持和膏温度65-75℃30分钟；
3）需要调整出膏视密度在4.2-4.6的高视密度。
3、极板涂填：
1）将步骤2得到的正极铅膏涂覆在步骤1中的板栅1上，形成极板主体，然后在极板主体上再包覆一层专用无纺布6，无纺布6材质为聚丙烯、厚度为0.02-0.06mm和微孔结构的孔径为30-60um，构成正极极板。
实施例
将铅锭在熔铅锅内进行熔解，然后将熔融态的铅调配至合适比例的合金，形成厚铅带后再经过7轧制成厚度范围为0.9±0.05mm的薄铅带。然后使用带有波浪形横筋压条的模具进行冲压，横筋3为呈波浪状的横筋条，竖筋2为呈放射状分布的竖筋条，边框5内中下部设有横向的中部支撑框4，连冲形成板栅并成卷储存待用。将1000Kg氧化度为78%的电解铅加入到真空合膏机中并和0.03%的纤维进行搅拌混合均匀。搅拌的同时加入88Kg水搅拌15分钟，再慢加入85Kg 1.38g/cm3的硫酸。此时通过控制加酸速度和和膏机冷却水流量将和膏机温度稳定在65-75℃并持续30分钟。继续搅拌直至温度降低到50℃以下后，检测铅膏视密度为4.45，然后出正极铅膏待用。将得到的正极铅膏和板栅在涂填机上进行涂填，涂填后形成极板主体，在极板主体外包覆材质为聚丙烯、厚度为0.02-0.06mm和微孔结构的孔径为30-60um的无纺布构成正极板。
使用以上方法得到的极板经过包封、组装和化成后得到的12V12Ah电池，其中，正极板9位于两AGM隔板8之间，正极板9的中间为极板主体，极板主体两侧为无纺布6，两AGM隔板8外侧为负极板7，如图5所示。按照标准进行50%DOD循环寿命测试。采用本发明极板制成的12V12Ah电池寿命接近标准要求的360次循环的2倍，寿命曲线见图4。电池检测完成后对电池进行解剖分析，电池寿命改善原因如下：使用本发明极板制成的电池铅膏泥化后被无纺布保护良好，寿命结束时极板本身仍保持基本形态不变。同时AGM隔板未被泥化后的铅膏侵入，仍然保持了良好的吸附电解液的能力。
Claims (10)
1.一种铅酸蓄电池极板，包括由板栅（1）及涂覆在板栅（1）上的铅膏构成的极板主体，所述板栅（1）包括边框（5）和设置在边框（5）内的竖筋（2）、横筋（3），其特征在于：所述铅膏为高温和制和高视密度的正极铅膏；所述极板主体外包覆有无纺布（6）。
2.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池极板，其特征在于：所述的竖筋（2）为呈放射状分布的竖筋条；所述横筋（3）为呈波浪状的横筋条。
3.根据权利要求1或2所述的一种铅酸蓄电池极板，其特征在于：所述的高温和制的正极铅膏为正极铅膏原料在真空合膏机中、在65-75℃合膏温度下维持30分钟合制而成的铅膏。
4.根据权利要求1或2所述的一种铅酸蓄电池极板，其特征在于：所述的高视密度的正极铅膏为膏视密度在4.2-4.6的正极铅膏。
5.根据权利要求1或2所述的一种铅酸蓄电池极板，其特征在于：所述的无纺布（6）为聚丙烯材质、厚度为0.02-0.06mm和孔径为30-60um微孔结构的无纺布（6）。
6.根据权利要求1或2所述的一种铅酸蓄电池极板，其特征在于：所述的板栅（1）是先将合金调配的熔融态的铅形成较厚的铅带，然后经过5-7轧形成0.9±0.05mm的薄铅带，再冲压成形的。
7.根据权利要求1或2所述的一种铅酸蓄电池极板，其特征在于：所述的边框（5）内设有中部支撑框（4）。
8.根据权利要求3所述的一种铅酸蓄电池极板，其特征在于：所述的正极铅膏原料包含铅粉和纤维，铅粉为氧化度为72-79%的电解铅铅粉，纤维占铅粉的0.025-0.035%。
9.一种制造权利要求1所述的铅酸蓄电池极板的方法，其特征在于包括以下步骤：
板栅制造：
(1) 首先将铅锭熔化，然后将熔融态的铅调配至所需合金比例；
(2) 将熔融态合金先形成较厚的铅带，然后经过5-7轧形成与板栅等厚的薄铅带；
(3) 将薄铅带进行冲压形成板栅，板栅的竖筋（2）为呈放射状分布的竖筋条，板栅的横筋（3）为呈波浪状的横筋条；
铅膏和制：
(4) 采用由铅粉、纤维、硫酸和水组成的正极铅膏原料，其中，铅粉为氧化度为72-79%的电解铅铅粉，纤维占铅粉的0.025-0.035%；将铅粉放入真空合膏机中，同时加入纤维，进行搅拌；
(5) 再加入占铅粉7-10%的纯水，然后加入密度为1.38g/cm3占铅粉8%的硫酸，在65-75℃的和膏温度下维持30分钟；
(6) 将出膏视密度调整为4.2-4.6的高视密度；
极板涂填：
(7) 将步骤(6)得到的正极铅膏涂覆在步骤(3)中的板栅上，形成极板主体，然后在极板主体上再包覆一层无纺布（6），无纺布（6）材质为聚丙烯、厚度为0.02-0.06mm和微孔结构的孔径为30-60um，构成正极极板。
10.根据权利要求9所述的一种制造铅酸蓄电池极板的方法，其特征在于：所述的步骤(2)中所述的薄铅带厚度范围为0.9±0.05mm；所述步骤(4)中的铅粉为氧化度为75%或-78%的电解铅铅粉，纤维占铅粉的0.03%。
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