CN113823769A - 一种铅酸蓄电池极板的固化方法 - Google Patents

Abstract

一种铅酸蓄电池极板的固化方法，包括：配制极板铅膏；将所述铅膏填涂在板栅表面形成极板；对所述极板进行淋酸、表面干燥并置于固化室内进行固化：控制固化室温度在80℃，湿度为(95～100)％，固化6小时；控制固化室温度在50℃，(65～80)％，固化18小时；对所述固化完成的极板进行干燥。本发明的极板固化工艺不但节约了能耗，缩短了极板生产周期，极大的降低了极板生产成本，且有更长的使用寿命，高温固化下，板栅形成了更厚的腐蚀层，腐蚀层保证了铅膏和板栅间的接触更好，使活性物质具有更好的放电性能。

Description

一种铅酸蓄电池极板的固化方法

技术领域

本发明属于蓄电池加工技术领域，特别涉及一种铅酸蓄电池极板的固化方法。

背景技术

随着铅酸蓄电池原材料价格的上涨，铅酸蓄电池市场竞争越来越严峻，各铅酸蓄电池生产企业只有通过不断降低生产成本，缩短电池生产周期来提升电池的综合竞争能力；极板固化作为影响电池性能和对电池成本影响较大的工序，因而对高温固化工艺进行研究，以达到提升产品性能，降低能耗，缩短电池生产周期具有重要的意义。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种铅酸蓄电池极板的固化方法，具体技术方案如下：

一种铅酸蓄电池极板的固化方法，包括：

配制极板铅膏；

将所述铅膏填涂在板栅表面形成极板；

对所述极板进行淋酸、表面干燥并置于固化室内进行固化：所述固化包括：

控制固化室温度在80℃，湿度(95～100)％，固化6小时；

控制固化室温度在50℃，湿度(65～80)％，固化18小时；

对所述固化完成的极板进行干燥。

进一步的，所述配制极板铅膏包括配制正极极板铅膏和负极极板铅膏；所述正极极板铅膏包括粉料和液体料；所述粉料包括铅粉、化学短纤维；所述液体料包括硫酸和纯水；所述负极极板铅膏包括粉料和液体料，所述粉料包括铅粉、化学短纤维、硫酸钡、炭黑、木素磺酸钠；所述液体料包括硫酸和纯水。

进一步的，所述铅膏的配制方法包括：

将粉料置于和膏机内干搅拌(5～6)分钟；

将纯水加入和膏机内搅拌(1～2)分钟；

将硫酸加入到和膏机中，加硫酸及搅拌时间(10～15)分钟，加酸结束，继续搅拌(10～15)分钟；

进一步的，所述对所述极板进行淋酸、表面干燥包括：

将所述极板进行淋酸(1～2)秒，淋酸后的极板送入到表面干燥窑进行表面干燥。

进一步的，所述表面干燥窑的温度为(100～120)℃，极板在表面干燥窑内干燥到铅膏含水率为(9～12)％。

进一步的，对所述固化完成的极板进行干燥包括：

在75℃的条件下，对所述极板干燥24小时。

本发明的有益效果是：本发明的极板固化工艺不但节约了能耗，缩短了极板生产周期，极大的降低了极板生产成本，且有更长的使用寿命，高温固化下，板栅形成了更厚的腐蚀层，腐蚀层保证了铅膏和板栅间的接触更好，使活性物质具有更好的放电性能。

附图说明

图1示出了本发明的不同固化温度极板放大5000倍的SEM扫描照片图；

图2示出了本发明实施案例中12V100Ah阀控铅酸蓄电池不同固化温度 C₁₀100％DOD循环曲线图；

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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种铅酸蓄电池极板的固化方法，包括以下步骤：

步骤一：配制极板铅膏；

具体的，所述配制极板铅膏包括配制正极极板铅膏和负极极板铅膏；

所述正极极板铅膏包括粉料和液体料；所述粉料包括铅粉、化学短纤维；所述液体料包括硫酸和纯水；所述硫酸采用密度1.325g/ml(25℃)的硫酸；所述铅粉、化学短纤维、硫酸和纯水的质量配比为1：0.001：0.12： 0.1；

所述负极极板铅膏包括包括粉料和液体料，所述粉料包括铅粉、化学短纤维、硫酸钡、炭黑、木素磺酸钠；液体料包括硫酸和纯水；所述铅粉、化学短纤维、硫酸钡、炭黑、木素磺酸钠、硫酸和纯水的质量配比为：1： 0.001：0.006：0.002：0.0025：0.125：0.12；所述的化学短纤维包括聚丙烯短纤维。

所述铅膏的配制方法包括：

1.1、将粉料置于和膏机内干搅拌(5～6)分钟；示例性的，在和成正极极板铅膏时，将铅粉、化学短纤维进行干搅拌；在和成负极极板铅膏时将铅粉、化学短纤维、硫酸钡、炭黑和木素磺酸钠进行干搅拌；

1.2、将纯水加入到所述和膏机内搅拌(1～2)分钟；

1.3、将硫酸加入所述和膏机中，加硫酸及搅拌时间(10～15)分钟，加酸结束，继续搅拌(10～15)分钟。

步骤二：将所述铅膏填涂在板栅表面形成极板；具体的，采用涂板机，将铅膏按照规定的数量均匀地涂填到板栅格体内，使铅膏与板栅良好结合。

步骤三：对所述极板进行淋酸、表面干燥并置于固化室内进行固化：

淋酸、表面干燥包括：

3.1、将所述极板淋酸(1～2)秒；

3.2、将淋酸后的极板送入到表面干燥窑内进行干燥到铅膏含水率为 (9～12)％。其中表面干燥窑的温度为温度为(100～120)℃。

固化包括：

3.3、控制固化室温度在80℃，湿度为(95～100)％，固化6小时；

3.4、控制固化室温度在50℃，湿度为(65～80)％，固化18小时；

具体的，涂板后的极板进行表面干燥，极板表面干燥的目的有两个方面，一方面是要充分除去极板表面的水分，防止收板时极板粘连。另一方面要保证极板内部铅膏含有一定量的水分以利于极板固化时铅膏内金属铅的氧化；而极板淋酸目的是为了在生极板的表面形成一层薄的硫酸铅，防止干燥后出现裂纹；淋酸后的极板立即进入表面干燥窑，表面干燥窑的温度一般控制在(100～120)℃，干燥时间为(2～5)mi n，使极板表面失去一部分水，以避免在后面的操作中极板互相粘连，极板在出表面干燥窑时铅膏含水率应控制在(9-12)％。

在固化开始时，高湿度有利于铅膏的重结晶，固化过程的开始阶段即所述固化6小时的过程中固化室内的湿度为(95～100)％。

Pb在(65～80)％的相对湿度下氧化速率最高，因此，铅膏在完成重结晶后需要把湿度降至此湿度范围内，需要在固化工艺中设置一段(65～ 80)％的相对湿度的过程，即固化18小时的过程中固化室内的湿度为(65～ 80)％。

步骤四：对所述固化完成的极板进行干燥。

具体的，极板经过干燥后，含水量小于1％，正极板中的金属铅含量小于2.5％，负极板中的金属铅含量小于3.5％；由于游离铅的氧化需要氧气，所以在固化过程中要不断向固化室补充适当的空气；干燥温度75℃，干燥时间24小时。

实施例

1选用15Ah极板按照表1三种固化条件分别进行固化实验；固化干燥完成后对生极板取样，研磨筛析后对样品进行XRD成分及SEM电镜分析；极板分刷后按照相同的工艺组装12V100Ah阀控铅酸蓄电池进行循环寿命检测。

表1实验编号及参数

2XRD检测

分别对固化干燥后的正生极板取样，用PE袋盛取干铅膏；用玛瑙研钵研磨成粉末状，再用200目筛网筛析过滤大的铅膏和短纤维，对处理的铅膏粉末进行压片制样；TD-3500X射线衍射仪的参数设定：采用连续扫描、双轴联动的方式，使用Cu靶作为射线源，管压30kV，管流20mA，2θ扫描范围(5°～90°)，采样时间0.5s；然后分析物相组成，并进行半定量分析。

3SEM电镜扫描

200目筛析处理的铅膏粉末，采用SU3500型电镜扫描仪观察物质的微观形貌。

4电池循环寿命测试

使用UC-XCF-6·12V/30A型号充电机对电池进行充放电化成，及电池的循环寿命检测。

5实验结果与分析

5.1不同固化温度极板外观

从不同的温度中制备的极板中，编号1(即50℃固化极板)外观呈淡黄色，编号2(即80℃固化极板)外观橙黄色，编号3(即100℃固化极板) 外观橙黄色偏黑，板面存在少许细裂纹，并有轻微鼓包现象。

5.2XRD检测

XRD的检测结果如下表2所示，从表2的结果分析看，编号1(即 50℃固化极板)极板3BS较多，4BS较少；编号2(即80℃固化极板)极板 4BS较多，3BS较少；编号3(即100℃固化极板)固化极板成分以4BS为止。编号1和编号2固化极板的铅膏结合力强度较好，与3BS或者4BS和 PbO连接，形成坚固的骨架有关。编号3固化极板结合力不如编号1固化极板和80℃固化极板，极板板面有少许裂纹、鼓包现象可能与高温下极板筋条受热导致水分蒸发形成气泡，挤开铅膏中最近的4BS晶体有关。

表2生极板样品XRD成分分析及含量对比

5.3SEM电镜扫描

图1示出了不同固化温度极板放大5000倍的SEM扫描照片，示例性的如图1所示，从左到右依次为：编号1实验的照片、编号2实验的照片、编号3实验的照片；其中编号1(即50℃固化极板)固化极板颗粒小，1-2 μm左右的颗粒占主导，与极板生成的3BS含量较高有关，颗粒分布均匀，大部分簇成小团。编号2(即80℃固化极板)固化极板颗粒有大有小，小颗粒与大颗粒紧密粘附在一起，极板中形成了较多的4BS颗粒，大颗粒长度在5-8μm左右。编号3(即100℃固化极板)固化生极板颗粒明显很大很多，生成了更多的大颗粒4BS，颗粒与颗粒之间松散无粘连，颗粒长度大小不一，有的甚至超过10μm。

5.4电池循环寿命测试

不同固化温度极板组装12V100Ah阀控铅酸蓄电池采用内化成工艺进化成,电池化成完成后做100％DOD检测；从图2可以看出：编号2(即80℃固化极板)固化电池循环性能明显优于编号1(即50℃固化极板)和编号3 (即100℃固化极板)固化电池，循环寿命超过300次；编号3(即100℃固化极板)固化的电池不到90次；编号1(即50℃固化极板)固化电池循环寿命210次左右。编号2(即80℃固化极板)固化的电池循环寿命最长，这可能与高温固化生成大量的4BS有关，并与3BS和PbO形成坚固的骨架，增强极板的机械强度，避免活性物质过早的软化脱落，增加了电池的循环寿命；采用3BS经固化而转化为4BS的极板生产的电池具有很高的初始容量，然而这种电池的循环寿命比4BS极板生产的电池寿命短；从图2看出，编号3(即100℃固化极板)固化的极板电池初始容量高，循环性能差，原因是极板固化后有鼓包现象，极板结合力差引起。通过对编号3(即100℃固化极板)固化电池循环寿命失效后进行解剖，发现正极板活性物质分层脱落、板栅筋条腐蚀断裂。

本实施案例的结论

⑴通过不同固化温度进行工艺实验表明，极板高温固化可行。相比于传统50℃固化、干燥时间72h，采用编号2(即80℃固化极板)固化、干燥时间为48h，不但节约了能耗，缩短了极板生产周期，极大的降低了极板生产成本，且电池循环性能优于传统编号1(即50℃固化极板)固化。因固化温度高，对固化室的要求比较高，固化室生产厂商需对固化室进行研究，以满足未来固化工艺的发展趋势的工艺条件；

⑵通过实验证明，编号2(即80℃固化极板)固化的极板有更长的使用寿命，因为高温固化下，板栅形成了更厚的腐蚀层，腐蚀层保证了铅膏和板栅间的接触更好，使活性物质具有更好的放电性能。

本发明的极板固化工艺不但节约了能耗，缩短了极板生产周期，极大的降低了极板生产成本，且有更长的使用寿命，高温固化下，板栅形成了更厚的腐蚀层，腐蚀层保证了铅膏和板栅间的接触更好，使活性物质具有更好的放电性能。

需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种铅酸蓄电池极板的固化方法，其特征在于：包括：

配制极板铅膏；

将所述铅膏填涂在板栅表面形成极板；

对所述极板进行淋酸、表面干燥并置于固化室内进行固化：

控制固化室温度在80℃，湿度为(95～100)％，固化6小时；

控制固化室温度在50℃，湿度为(65～80)％，固化18小时；

对所述固化完成的极板进行干燥。

2.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池极板的固化方法，其特征在于：所述配制极板铅膏包括配制正极极板铅膏和负极极板铅膏；

所述正极极板铅膏包括粉料和液体料；所述粉料包括铅粉、化学短纤维；所述液体料包括硫酸和纯水；

所述负极极板铅膏包括粉料和液体料；所述粉料包括铅粉、化学短纤维、硫酸钡、炭黑、木素磺酸钠；所述液体料包括硫酸和纯水。

3.根据权利要求2所述的一种铅酸蓄电池极板的固化方法，其特征在于：所述铅膏的配制方法包括：

将粉料置于和膏机内干搅拌(5～6)分钟；

将纯水加入到所述和膏机内搅拌(1～2)分钟；

将硫酸加入到所述和膏机中，加硫酸及搅拌时间(10～15)分钟，加酸结束，继续搅拌(10～15)分钟。

4.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池极板的固化方法，其特征在于：所述对所述极板进行淋酸、表面干燥包括：

将所述极板淋酸(1～2)秒；

将淋酸后的极板送入到表面干燥窑内进行干燥。

5.根据权利要求4所述的一种铅酸蓄电池极板的固化方法，其特征在于：所述表面干燥窑的温度为(100～120)℃，所述极板在表面干燥窑内干燥到极板铅膏的含水率为(9～12)％。

6.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池极板的固化方法，其特征在于：所述对所述固化完成的极板进行干燥包括：

在75℃的条件下，对所述极板干燥24小时。

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