CN117954707B - 半湿态铅蓄电池及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了半湿态铅蓄电池及其制造方法，属于铅蓄电池技术领域。其技术方案为：包括以下步骤：S1正生极板制造：正极板栅的筋条上安装排管，排管内挤入铅膏或灌入铅浆，排管底部安装封底，得湿态正生极板；S2半湿态铅蓄电池组装：将湿态正生极板做成正极群，将干态负生极板包覆隔板后做成负极群，正极群和负极群搭配后装入电池槽，安装电池盖和极柱密封圈，完成半湿态铅蓄电池的组装；S3半湿态铅蓄电池浸泡：将硫酸电解液灌入半湿态铅蓄电池，浸泡正极群和负极群10‑30min；S4半湿态铅蓄电池化成。本发明在保证产品质量的前提下，简化加工工艺，缩短生产时间，解决因生产周期长而供货不及时、生产成本高而市场占有率低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及铅蓄电池技术领域，具体涉及半湿态铅蓄电池及其制造方法。
背景技术
传统工艺生产管式铅蓄电池时，是分别制造正生极板和负生极板，然后再将其进行电池组装。此时的电池为干态，干态的电池需要进行灌酸、电池浸泡、充电等工序才具有荷电态，此时的电池才称为成品电池。
传统工艺生产正生极板时，首先将合金锭铸成正极板栅，在正极板栅的筋条上安装排管，排管内挤入铅膏或者灌入铅浆，然后底部安装封底，送入固化干燥窑内进行固化、干燥；随后进行电池的组装，电池组装完成后进行灌酸，由于正生极板为管式，正生极板的厚度一般为5.5-9.4mm，因此灌酸后浸泡时间不能少于1h，浸泡结束后再进行化成充电。
传统工艺在制造铅蓄电池时，工艺时间较长，生产成本高，存在因生产周期长而供货不及时、生产成本高而市场占有率低的问题。因此需要对传统工艺进行改进，以简化工艺流程，缩短生产周期，降低运行成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供半湿态铅蓄电池及其制造方法，在保证产品质量的前提下，无需对正生极板进行固化、干燥处理，简化了加工工艺，缩短了生产时间，解决了因生产周期长而供货不及时、生产成本高而市场占有率低的问题。
本发明的技术方案为：
一方面，本发明提供了半湿态铅蓄电池的制造方法，包括以下步骤：
S1正生极板制造：正极板栅的筋条上安装排管，排管内挤入铅膏或者灌入铅浆，排管底部安装封底，得湿态的正生极板；
S2半湿态铅蓄电池组装：将湿态的正生极板按电池设计的片数做成正极群，将经现有工艺制作的干态的负生极板包覆隔板后，按电池设计的片数做成负极群，正极群和负极群搭配后装入电池槽，安装电池盖和极柱密封圈，此时电池正极为湿态，负极为干态，因此可称为半湿态铅蓄电池，从而完成半湿态铅蓄电池的组装；
S3半湿态铅蓄电池浸泡：将硫酸电解液灌入半湿态铅蓄电池，在电池化成之前浸泡正极群和负极群10-30min；
S4半湿态铅蓄电池化成。
优选的，步骤S1中，湿态的正生极板制造出来后，直接进行步骤S2或于室温下贮存，贮存期间正生极板内的水分含量≥8wt.%。
优选的，步骤S4中，半湿态铅蓄电池化成包括以下步骤：将半湿态铅蓄电池在硫酸电解液中化成，第一阶段化成的电流密度为3.4-3.6mA/cm2，化成时间为7-8.5h，第一阶段化成结束时，α-PbO2与β-PbO2的质量比为(0.9-1):1。
优选的，步骤S3和S4中，硫酸电解液的密度为1.05-1.07g/cm3。
优选的，步骤S4中，半湿态铅蓄电池化成还包括第二阶段化成，第二阶段化成过程为：于电流密度17.7-19.2mA/cm2下化成15.5-16.5h，再于电流密度10.6-11.5mA/cm2下化成9.5-10.5h；再于电流密度7.09-7.7mA/cm2下化成9.5-10.5h。
另一方面，本发明提供了半湿态铅蓄电池，通过上述半湿态铅蓄电池的制造方法制造得到。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
1.采用本发明的半湿态铅蓄电池制造方法，在保证产品质量的前提下，无需对正生极板进行固化、干燥处理，简化了加工工艺，缩短了生产周期。并且，传统工艺中，正生极板的固化和干燥两道工序的生产周期约为3天，每个固化干燥窑的体积按41m3计算，则每个固化干燥窑每批次满负荷情况下，可摆放4800片正生极板（100Ah/片），该4800片正生极板进行固化和干燥时，需要消耗电4680度，蓄电池用水2吨，折算成自来水约3.3吨；用于额定电压2V的电池时，年生产100万kVAh正生极板，仅固化和干燥两道工序，需用电487万度，自来水3438吨。因此，采用本发明的制造方法，可缩短生产周期，大大降低生产成本，解决了因生产周期长而供货不及时、生产成本高而市场占有率低的问题。
2. 由于本发明制造的铅蓄电池为半湿态，因此化成开始前，可以缩短电池浸泡时间，且化成初期硫酸电解液浸入到正生极板微孔中后的反应液呈中性到弱碱性，在此环境下更有利于正生极板生成α-PbO2，提高了α-PbO2/β-PbO2质量比，弥补了正生极板不固化，铅膏内四碱式硫酸含量低，化成第一阶段生成的α-PbO2含量少的不良影响。而本发明制造的半湿态铅蓄电池在第一次容量试验和前十次容量试验的测试结果可以表明，本发明的半湿态铅蓄电池可与传统工艺制造的铅蓄电池相媲美。
3.本发明的半湿态铅蓄电池的制造方法，在电池组装过程中，由于正生极板为湿态，因此无铅尘产生，对环境不会造成污染，不会危害工作人员的身体健康。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
本实施例的5DB500半湿态铅蓄电池的制造方法，包括以下步骤：
S1正生极板制造：使用5DB500铅蓄电池的压铸模具，压铸正极板栅4800片，压铸的正极板栅使用套管机在筋条上安装涤纶排管，将安装上涤纶排管的正极板栅半成品送至挤膏机中，挤入提前和制的铅膏，挤膏量为1590g/片，然后自动安装塑料封底，得湿态的正生极板；采用喷淋的方式将安装封底后的正生极板进行表面清洗，然后以塑料封底朝上的方向，存放在架子上，分上下两层摆放；
S2负生极板制造：使用5DB500铅蓄电池的重力浇铸的模具，采用一锅双机的铸板机，铸造负极板栅，负极板栅经硬化2天后转入涂板工序；采用和膏机和制铅膏，并使用涂板机将和制的铅膏涂填到负极板栅上，经过表面快速干燥，制成负生极板；涂填后的负生极板送入固化干燥窑中于35℃下固化48h后，再于65℃下干燥20h，得到干态负生极板；
S3半湿态铅蓄电池组装：首先将6片干态负生极板采用隔板自动包封机将负生极板包裹起来，然后再将5片湿态的正生极板与6片负生极板按照相互交错的方式码放，放入铸焊模具中，采用铸焊的方式生产正极群和负极群，铸焊后将正极群和负极群放入电池槽中，安装电池盖，采用热封的方式将电池槽和电池盖热封，电池极柱上安装“O”型密封圈，完成半湿态铅蓄电池的组装，电池型号为5DB500；
S4半湿态铅蓄电池浸泡：将半湿态铅蓄电池转运至酸循环化成工序进行灌酸，灌酸所用硫酸电解液的密度为1.05g/cm3，灌酸后的电池浸泡30min；
S5半湿态铅蓄电池化成：半湿态铅蓄电池浸泡结束后，将半湿态铅蓄电池在密度为1.05g/cm3的硫酸电解液中化成，开启充放电机，运行化成参数进行化成充电，化成参数如表1所示：
表1化成参数
实施例2
本实施例的5PzS625半湿态铅蓄电池的制造方法，包括以下步骤：
S1正生极板制造：使用5PzS625铅蓄电池的压铸模具，压铸正极板栅2400片，压铸的正极板栅使用套管机在筋条上安装涤纶排管，将安装上涤纶排管的正极板栅半成品送至挤膏机中，挤入提前和制的铅膏，挤膏量为1960g/片，然后自动安装塑料封底，得湿态的正生极板；采用喷淋的方式将安装封底后的正生极板进行表面清洗，然后以塑料封底朝上的方向，存放在架子上，单层摆放；
S2半湿态铅蓄电池组装：首先将6片实施例1步骤S2制造的干态负生极板采用隔板自动包封机将负生极板包裹起来，然后再将5片湿态的正生极板与6片负生极板按照相互交错的方式码放，放入铸焊模具中，采用铸焊的方式生产正极群和负极群，铸焊后将正极群和负极群放入电池槽中，安装电池盖，采用热封的方式将电池槽和电池盖热封，电池极柱上安装“O”型密封圈，完成半湿态铅蓄电池的组装，电池型号为5PzS625；
S3半湿态铅蓄电池浸泡：将半湿态铅蓄电池转运至酸循环化成工序进行灌酸，灌酸所用硫酸电解液的密度为1.07g/cm3，灌酸后的电池浸泡10min；
S4半湿态铅蓄电池化成：半湿态铅蓄电池浸泡结束后，将半湿态铅蓄电池在密度为1.07g/cm3的硫酸电解液中化成，开启充放电机，运行化成参数进行化成充电，化成参数如表2所示：
表2化成参数
实施例3
本实施例的D-450半湿态铅蓄电池的制造方法，包括以下步骤：
S1正生极板制造：使用D-450铅蓄电池的压铸模具，压铸正极板栅4800片，压铸的正极板栅使用套管机在筋条上安装涤纶排管，将安装上涤纶排管的正极板栅半成品送至挤膏机中，挤入提前和制的铅膏，挤膏量为790g/片，然后自动安装塑料封底，得湿态的正生极板；采用喷淋的方式将安装封底后的正生极板进行表面清洗，然后以塑料封底朝上的方向，存放在架子上，分上下两层摆放；将湿态的正生极板于室温下贮存待用，贮存时间为5天，贮存过程中用湿毯子盖住，贮存后正生极板内的水分含量为10.5wt.%；
S2半湿态铅蓄电池组装：首先将6片实施例1步骤S2制造的干态负生极板采用隔板自动包封机将负生极板包裹起来，然后再将5片湿态的正生极板与6片负生极板按照相互交错的方式码放，放入铸焊模具中，采用铸焊的方式生产正极群和负极群，铸焊后将正极群和负极群放入电池槽中，安装电池盖，采用热封的方式将电池槽和电池盖热封，电池极柱上安装“O”型密封圈，完成半湿态铅蓄电池的组装，电池型号为D-450；
S3半湿态铅蓄电池浸泡：将半湿态铅蓄电池转运至酸循环化成工序进行灌酸，灌酸所用硫酸电解液的密度为1.06g/cm3，灌酸后的电池浸泡20min；
S4半湿态铅蓄电池化成：半湿态铅蓄电池浸泡结束后，将半湿态铅蓄电池在密度为1.06g/cm3的硫酸电解液中化成，开启充放电机，运行化成参数进行化成充电，化成参数如表3所示：
表3化成参数
对比例1
对比例1的5DB500铅蓄电池的制造方法，包括以下步骤：
S1正生极板制造：使用5DB500铅蓄电池的压铸模具，压铸正极板栅4800片，压铸的正极板栅使用套管机在筋条上安装涤纶排管，将安装上涤纶排管的正极板栅半成品送至挤膏机中，挤入提前和制的铅膏，挤膏量为1590g/片，然后自动安装塑料封底，得湿态的正生极板；采用喷淋的方式将安装封底后的正生极板进行表面清洗，然后以塑料封底朝上的方向，存放在架子上，分上下两层摆放；
S2正生极板固化及干燥：将正生极板转运至固化干燥窑中进行固化和干燥，固化参数如表4所示，干燥参数如表5所示，固化干燥后正生极板的含水量要求≤1wt.%，实测值为0.5wt.%；
表4对比例1正生极板固化参数
表5对比例1正生极板干燥参数
S3铅蓄电池组装：为防止正生极板表面的粉尘污染环境，将固化干燥后的正生极板，使用隔板自动包封机将其包裹，然后再将5片包裹隔板的正生极板与6片干态负生极板按照相互交错的方式码放，放入铸焊模具中，采用铸焊的方式生产正极群和负极群，铸焊后将正极群和负极群放入电池槽中，安装电池盖，采用热封的方式将电池槽和电池盖热封，电池极柱上安装“O”型密封圈，完成干态铅蓄电池的组装，电池型号为5DB500；
S4铅蓄电池浸泡：将干态铅蓄电池转运至酸循环化成工序进行灌酸，灌酸所用硫酸电解液的密度为1.05g/cm3，灌酸后的电池浸泡2h；
S5铅蓄电池化成：干态铅蓄电池浸泡结束后，将干态铅蓄电池在密度为1.05g/cm3的硫酸电解液中化成，开启充放电机，运行化成参数进行化成充电，化成参数如表6所示：
表6化成参数
对比例2
与实施例1的区别在于：步骤S4中，灌酸后的电池浸泡1h。
对比例3
与实施例2的区别在于：步骤S3中，灌酸所用硫酸电解液的密度为1.08g/cm3。
对比例4
与实施例2的区别在于：步骤S3中，灌酸所用硫酸电解液的密度为1.04g/cm3。
对比例5
与实施例1的区别在于：步骤S5中，化成第一阶段的电流密度为3.7mA/cm2。
对比例6
与实施例1的区别在于：步骤S5中，化成第一阶段的电流密度为3.3mA/cm2。
对比例7
与实施例3的区别在于：步骤S3中，将半湿态铅蓄电池于室温下贮存10天，贮存后正生极板内的水分含量为7wt.%。
将实施例1-3和对比例1-7的铅蓄电池进行性能测试，测试结果如表7所示：
表7实施例1-3和对比例1-7的铅蓄电池的性能测试结果
表7中，首放容量/额定容量指实际容量在第一次容量试验时与额定容量的百分比；放电容量/额定容量指前十次容量试验时，最高的一次实际容量与额定容量的百分比；GB/T 7403.1-2008指的是GB/T 7403.1-2008牵引用铅酸蓄电池 第1部分技术条件。
由表7可以看出，实施例1-3及对比例1的铅蓄电池的初期容量和循环耐久能力均满足GB/T 7403.1-2008的要求，且与对比例1通过现有制造方法制造的铅蓄电池相比，实施例1-3的半湿态铅蓄电池的性能与之相当，但由于实施例1-3的制造过程中，未对正生极板进行固化和干燥，且缩短了电池浸泡时间，因此本发明在保证电池产品质量的前提下，简化了加工工艺，缩短了工艺时间。
同时，由表7还可看出，与实施例1相比，对比例2制造的铅蓄电池的第一次容量和前十次容量试验中的最高容量基本一致，说明实施例1中灌酸后电池浸泡30min足以满足性能需求，更长的浸泡时间并不能提高铅蓄电池的性能。对比例3与实施例2相比，对比例5与实施例1相比，对比例3、对比例5制造的铅蓄电池的α-PbO2与β-PbO2质量比偏低，说明化成第一阶段生成的α-PbO2含量偏低而β-PbO2含量偏高，而由于α-PbO2晶体起到骨架传导电流和支撑活性物质的作用，当电池活性物质的量一定的情况下，β-PbO2含量高会造成电池初期容量高，因此对比例3、对比例5的第一次容量和前十次容量试验中的最高容量均分别高于实施例2和实施例1；β-PbO2含量高虽有利于初期容量的提升，但对电池的寿命不利。
与实施例2相比，对比例4制造的铅蓄电池的α-PbO2与β-PbO2质量比偏高，第一次容量不能满足GB/T 7403.1-2008中容量的要求。与实施例1相比，对比例6制造的铅蓄电池的α-PbO2与β-PbO2质量比偏高，第一次容量和前十次容量试验中的最高容量不能满足GB/T7403.1-2008中容量的要求。与实施例3相比，对比例7制造的铅蓄电池的第一次容量和前十次容量试验中的最高容量不能满足GB/T 7403.1-2008中容量的要求，分析原因认为，由于正生极板内的水分含量偏低，灌酸后的电池仅浸泡20min，正生极板内的铅膏无法浸透，导致铅膏与铅筋结合处生成的硫酸铅无法完全转换成二氧化铅，从而影响铅蓄电池的容量。
Claims (3)
1.半湿态铅蓄电池的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1正生极板制造：正极板栅的筋条上安装排管，排管内挤入铅膏或者灌入铅浆，排管底部安装封底，得湿态的正生极板；
S2半湿态铅蓄电池组装：将湿态的正生极板做成正极群，将干态的负生极板包覆隔板后做成负极群，正极群和负极群搭配后装入电池槽，安装电池盖和极柱密封圈，完成半湿态铅蓄电池的组装；
S3半湿态铅蓄电池浸泡：将硫酸电解液灌入半湿态铅蓄电池，浸泡正极群和负极群10-30min；
S4半湿态铅蓄电池化成；
步骤S1中，湿态的正生极板制造出来后，直接进行步骤S2或于室温下贮存，贮存期间正生极板内的水分含量≥8wt.%；
步骤S4中，半湿态铅蓄电池化成包括以下步骤：将半湿态铅蓄电池在硫酸电解液中化成，第一阶段化成的电流密度为3.4-3.6mA/cm2，化成时间为7-8.5h，第一阶段化成结束时，α-PbO2与β-PbO2的质量比为(0.9-1):1；
步骤S4中，半湿态铅蓄电池化成还包括第二阶段化成，第二阶段化成过程为：于电流密度17.7-19.2mA/cm2下化成15.5-16.5h，再于电流密度10.6-11.5mA/cm2下化成9.5-10.5h；再于电流密度7.09-7.7mA/cm2下化成9.5-10.5h。
2.如权利要求1所述的半湿态铅蓄电池的制造方法，其特征在于，步骤S3和S4中，硫酸电解液的密度为1.05-1.07g/cm3。
3.半湿态铅蓄电池，其特征在于，通过如权利要求1所述的半湿态铅蓄电池的制造方法制造得到。
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| CN105552364A (zh) * | 2016-01-07 | 2016-05-04 | 超威电源有限公司 | 一种铅酸蓄电池正极免固化铅膏的制备方法 |
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