CN1391295A - 铅酸蓄电池极板化成工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明铅酸蓄电池极板化成工艺，适宜于管状、涂膏式板栅，包括极板的准备、板群组的制作、电解液的配制，将板群组置于电解液中，再进行极板充电操作，其充电操作控制为正充一段时间后，插入反充操作，然后再进行正充操作完成充电过程。本发明蓄电池极板化成工艺容易掌握，便于操作，又能产品参数达到或超过指标要求，并且该工艺大大缩短了化成时间，提高了生产效率，具有广阔的推广应用前景。
Description
本发明涉及一种铅酸蓄电池极板化成工艺，适宜于管状、涂膏式板栅。
铅酸蓄电池的生产工序包括合金的配制、铸板、涂板、生板的固化与干燥、极板化成和蓄电池装配。蓄电池的主要特性，如电池容量、电压、电流、寿命、充电接受能力等，主要依赖于极板，尤其是正极板的活性物质的含量，生产中的化成工艺对极板中活性物质的含量起着至关重要的作用。
申请号为96120459.1的极板化成技术采用的是脉冲的方法，虽然可以达到一定的指标要求，但需要反复测算其前一循环的电压平均值，操作烦琐，不便掌握，给实际的大批量生产造成诸多不便，实际可操作差，难于实施推广。
本发明的目的在于提供一种既能产品参数达到或超过指标要求，又便于操作实施的铅酸蓄电池极板化成工艺，并且该工艺可以缩短化成时间，提高生产效率。
本发明所述的铅酸蓄电池极板化成工艺，包括极板的准备、板群组的制作、电解液的配制，将板群组置于电解液中，再进行极板充电操作，其充电操作控制为正充一段时间后，插入反充操作，然后再进行正充操作完成充电过程。
在常规化成操作过程中，当充电形成活性物质时，是不允许反充的操作，本发明打破了这一常规思路，在正充过程中插入反充操作，获得异常的效果，明显提高了正极板的二氧化铅含量和负极板的铅含量，既能实现产品参数高指标要求，又能缩短化成时间，并且操作几乎无变化，如极板的准备、板群组的制作、硫酸溶液电解液的配制，将板群组置于电解液中，进行极板充电操作等等，均没有什么变化，如常规操作一样，非常容易掌握，易于实施、推广。
在本发明中：
正充、反充操作交替循环为3～10次，最好为3～5次，即可保证较好的充电性能，又能缩短充电时间。次数少时，则与普通的方法差别不大，而次数过多时，则每一次换极(交换极板，完成正充、反充的交换)形成的还原物质硫酸铅还来不及氧化为二氧化铅(正极板活性物质)，对化成也不利。
控制较好的参数有：
正充时间为9.5～10.5小时，反充至槽压降至1.75～1.85伏特(一般用5分钟的时间，用时间控制较方便)，最后的正充时间以化成指标或化成状态确定。
正充电流为0.3～0.5C/n安培/片，反充电流为0.06～0.2C/n安培/片；其中：C为电池容量，n为正极板板栅数。
最好将第一个正充过程分成两段控制，以0.1～0.2C/n安培/片的电流充电2～2.5小时，然后转成以0.3～0.5C/n安培/片的电流充至9.5～10.5。而将第一个充电循环(一个正充、反充为一个循环)后的正充电流控制为0.4～0.6C/n安培/片，正充时间为3～5小时，一般根据换极次数而定。
下面结合实施例作进一步分析说明(实验在设定值的允许误差范围内控制)。
1、极板的准备：取正常生产工序上的管式极板(已灌好氧化铅铅粉)或涂膏式正板栅。若是管式极板，则应首先在蒸馏水中板耳朝下浸泡30分钟，然后放掉水再放置(在一般自然条件下)18小时以上，待用。
2、制作板群组：将处理过的板栅连接成板群组，放入电池槽中。
3、配制电解液：配制浓度为1.040～1.070克/立方厘米，最好为1.050～1.065克/立方厘米硫酸溶液电解液，并将其中的铁、锰以及有机物控制在微量状态，即不超过0.1％，氯离子的含量控制在0.01％以下。
4、将电解液加入到电池槽中(也可以是专门的化成容器)，液面最好是刚淹没板耳却不完全淹没电极条。
5、开路静置3小时，均衡内部电阻，并使硫酸和PbO充分渗透和反应，以便能生成较多的硫酸铅。
6、进行充电操作。
7、充电操作控制：按设定原则进行，即以0.2C/n安培/片的电流正充充电2小时，然后转成以0.4C/n安培/片的电流充至10小时；在10小时时以0.2C/n安培/片的电流进行反充操作，至槽压降至1.81伏特时停止，再进行正充操作，并在20分钟时间内逐渐将电流调至为0.6C/n安培/片，对于不同型号的板栅，数值有所不同，以观察到板栅横梁上有均匀的白色烟雾状物质在电解液中升腾起为准，一般此时的电流值比10小时充电时大。此时，以该电流充电的时间根据换极次数而定，例如总充电时间计划为21小时，而换极次数为大于、等于3时，则每隔3～4小时要换极一次，在3～4小时的时间段内以该大电流充电时间可为2小时左右，若其接受能力良好的时候，可延长该段时间，而不急于转为10小时时的电流值，视具体电解液表面的反应情况，如果出现有大气泡浮出，应改为小电流充至下一次换极。第二次换极同上一过程。其槽压降为1.82伏特时，停止反充。为了方便操作，此次反充电流可以稍小一些，这样可以延长反充时间便于测量。如果是一组电解槽应选用槽压下降最快的那一槽，如果规模较大，则可以通过控制时间来完成以上操作，例如第一次换极操作时，可反充电5分钟时停止，第二次可反充7分钟停止，第三次同第二次操作相同，槽压降至1.75～1.85伏特时，时间约为7～8分钟。正充电流以横梁上有白雾均匀冒出为准。一般此时电流比上次电流有所增大，充至计划时间为止，也可以此大电流充至2小时后改为小电流充至化成结束，即符合四个特征：A、电解液上部有均匀气泡浮出；B、电解液密度连续2小时不变；C、电压在1.26～1.28伏特；D、极板颜色均匀。
利用本发明工艺，可在短时间内提高二氧化铅的含量。一般管式极板充电时间在48小时以上，而采用本发明工艺，可将时间缩短一半，即使对实际中较难化成的玻璃丝管，也能在21小时时间内使二氧化铅量达到59％以上，而通常的标准为50％，因此，本发明工艺可以使正板栅二氧化铅含量提高18％以上，负板栅铅含量提高28％以上。本发明工艺还可显著增加β-PbO2的含量，因此可大大提高电池容量。采用本方案即使在缩短时间的情况下，所获得的二氧化铅的量比常规工艺获得的二氧化铅的量为高，这样在后续工作的初充电时间可以因此而缩短。一般蓄电池的活性物质利用率不超过50％，如果活性物质总量提高后，则其实际可利用的活性物质增多，使其一方面增加了容量，另一方面因此可以增加它的重量比能量，即减轻电池重量或缩小其体积。
在第一个正充过程中直接以0.4C/n安培/片的电流充至10小时，经试验证实，也可获得较好的结果。
下面给出一组用D-250型号电池板栅的实验记录，对于其它型号的电池板栅，只是尺寸大小不同，没有实质性的差别，不再一一列举。D-250型电池板栅为玻璃丝管的管式正板，比现在多采用的涤纶排管直径约大1毫米，质地比涤纶排管密实，透气、透水性不如涤纶排管好，实践证实，在这一方面涤纶排管优于玻璃丝管，因此用玻璃丝管的实验情况来说明，具有更好的说服力。
D-250型号电池的电池容量为250Ah，电池极板的板栅数为正板栅10片，负板栅11片，而本实施例采用的是正板栅5片，负板栅6片。
实验工艺参数及实际测量数据见表1。
表1：
时间记录 电流(安培) 槽压(伏特) 电解液比重 温度(℃) 备注
(g/cm)
14：00 25 3.15 1.056 28
16：00 转至50 3.00 1.053 30
24：00 20 下降至1.80 1.055 35 反充
(约5分钟)
24：20 71 2.18 1.055 35
1：00 50 2.80 1.056 37
4：00 20 下降至1.82 1.055 35
(约7分钟)
4：20 转至84 2.30 1.055 32
5：20 50 2.82 1.055 30
7：30 20 下降至1.82 1.055 28
(约7分钟)
7：50 86 2.80 1.055 27
9：00 30 2.69 1.057 27
11：00 结束 2.89 1.057 27
总计化成时间21个小时，不足原来48小时的一半时间，正板栅的二氧化铅含量达到了59％，较原来的50％提高了18％，负板栅的铅含量达到了64％，较原来的50％提高了28％，且本化成工艺操作与常规的操作控制基本相同。
本发明蓄电池极板化成工艺打破了惯例，采取了一种创新思路，使得化成工艺容易掌握，便于操作，又能使产品参数达到或超过要求指标，并且该工艺大大缩短了化成时间，提高了生产效率，具有广阔的推广应用前景。
Claims (8)
1、一种铅酸蓄电池极板化成工艺，包括极板的准备、板群组的制作、电解液的配制，将板群组置于电解液中，再进行极板充电操作，其特征在于充电操作控制为正充一段时间后，插入反充操作，然后再进行正充操作完成充电过程。
2、根据权利要求1所述的极板化成工艺，其特征在于正充、反充操作交替循环3～10次。
3、根据权利要求1或2所述的极板化成工艺，其特征在于正充时间为9.5～10.5小时，反充至槽压降至1.75～1.85伏特，最后的正充时间以化成指标或化成状态确定。
4、根据权利要求3所述的极板化成工艺，其特征在于正充电流为0.3～0.5C/n安培/片，反充电流为0.06～0.2C/n安培/片；其中：C为电池容量，n为正极板板栅数。
5、根据权利要求4所述的极板化成工艺，其特征在于第一个正充过程分成两段控制，以0.1～0.2C/n安培/片的电流充电2～2.5小时，然后转成以0.3～0.5C/n安培/片的电流充至9.5～10.5。
6、根据权利要求4或5所述的极板化成工艺，其特征在于第一个充电循环后的正充电流为0.4～0.6C/n安培/片。
7、根据权利要求6所述的极板化成工艺，其特征在于第一个充电循环后的正充时间为3～5小时。
8、根据权利要求2所述的极板化成工艺，其特征在正充、反充操作交替循环次数为3～5次。
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|---|---|---|---|---|
| CN100369299C (zh) * | 2005-12-30 | 2008-02-13 | 浙江南都电源动力股份有限公司 | 一种铅酸蓄电池极板化成方法 |
| CN102263307A (zh) * | 2011-06-22 | 2011-11-30 | 吉林汇能科技有限公司 | 采用复合负极的铅酸电池预充放电方法 |
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| CN103715396B (zh) * | 2012-09-29 | 2016-03-02 | 天能电池(芜湖)有限公司 | 铅酸蓄电池极板化成工艺 |
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