CN203929595U

CN203929595U - 一种快速测定铅合金板栅耐腐蚀性能的装置

Info

Publication number: CN203929595U
Application number: CN201420355613.2U
Authority: CN
Inventors: 陈飞; 马换玉; 刘松; 王晶; 方明学
Original assignee: Tianneng Group Jiangsu Technology Co Ltd
Current assignee: Tianneng Group Jiangsu Technology Co Ltd
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2024-06-30

Abstract

本实用新型公开了一种快速测定铅合金板栅耐腐蚀性能的装置，所述装置包括盛有电解液的电解槽，还包括能够进行恒流和恒压充、放电的充放电机，所述电解槽内的一端设有与待测板栅面积相同、尺寸一致的纯铅板，电解槽内的另一端为待测板栅放置位置，所述待测板栅放置位置的上方设有定滑轮，拉绳穿过定滑轮，所述拉绳的一端悬挂有配重块，另一端下垂拉直后位于待测板栅顶部中央；测试时，所述充放电机的正、负极分别与待测板栅、纯铅板相连接形成测试回路。

Description

一种快速测定铅合金板栅耐腐蚀性能的装置

技术领域

本发明涉及铅蓄电池领域，具体涉及一种快速测定铅合金板栅耐腐蚀性能的装置。

背景技术

板栅是蓄电池的集流体，也是蓄电池活性物质的骨架；作为铅蓄电池中最重要的非活性成分，板栅的耐腐蚀性能对蓄电池的使用寿命具有非常重要的意义。在板栅合金的耐腐蚀性能测试方面，传统的方法主要有以下两种：一是采用恒电流或恒电压方法对板栅合金进行腐蚀，通过计算腐蚀前后板栅重量来表征合金的耐腐蚀性能；二是采用新型合金制备电池，通过测量电池循环寿命的方法表征合金的耐腐蚀性能。采用第一种方法进行测量时，测试时间约为20-30天，但由于不同合金的腐蚀方式不同，其最终结果和电池真实运行时的结果差异较大；采用第二种方法进行测量时，数据结果准确，但耗费时间较长，一般需要4个月以上。

为解决检测时间长的问题，现有技术先对待测板栅进行恒流腐蚀，待其产生一定厚度的腐蚀层后，再通过充放电循环进行腐蚀，使所测定结果更接近于电池真实运行情况，且大大缩短了测试时间。采用上述方法速测定蓄电池板栅合金耐腐蚀性能时，若不同合金的晶粒尺寸差异小，能够保证测定结果的准确；若不同合金的晶粒尺寸差异较大，测定结果差异也较大或完全相反。因为蓄电池板栅合金的腐蚀主要为晶界腐蚀，随着腐蚀加剧，导致板栅沿晶界处断裂，最终失去导电能力。如果合金晶粒细，晶界的总面积就大，相同电流进行腐蚀时，相较于粗晶粒其失重总量较大，但晶界的腐蚀深度相对较浅；而晶粒较粗的合金，晶界总面积较小，相同腐蚀失重量时，其晶界的腐蚀深度远大于细晶粒合金，从而导致测定结果的不准确。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种快速测定铅合金板栅耐腐蚀性能的装置及其方法，利用该装置及其方法测定蓄电池板栅合金耐腐蚀性能，不仅测试速度快，且测试结果准确、可靠，与电池实际运行时腐蚀状况一致。

本发明通过以下技术方案实现：

一种快速测定铅合金板栅耐腐蚀性能的装置，包括盛有电解液的电解槽，还包括能够进行恒流和恒压充、放电的充放电机，所述电解槽内的一端设有与待测板栅面积相同、尺寸一致的纯铅板，电解槽内的另一端为待测板栅放置位置，所述待测板栅放置位置的上方设有定滑轮，拉绳穿过定滑轮，所述拉绳的一端悬挂有配重块，另一端下垂拉直后位于待测板栅顶部中央；测试时，所述充放电机的正、负极分别与待测板栅、纯铅板相连接形成测试回路。

所述电解槽内电解液的液面略高于待测板栅、纯铅板高度。

所述电解槽内的电解液浓度为1.10～1.30g/mL硫酸溶液。

所述电解槽放置于25～60℃的恒温水浴箱内。

所述电解槽内的底部和上口分别设有待测板栅、纯铅板的夹持架。电解槽内的底部用于待测板栅的夹持架为粘接于电解槽底部的梳齿板，测试时，梳齿插入待测板栅下端固定。

所述配重块的重量是待测板栅重量的40-60倍。如果配重块的重量轻，虽然板栅已经腐蚀，但拉断时间较长，测试效率低，因此，配重块的重量应把握在适当范围，即不能将还没有腐蚀的板栅拉断。

用上述的装置测定铅合金板栅耐腐蚀性能的方法，包括以下步骤：

1）将待测板栅从上向下插入电解槽的夹持架固定，将拉绳系于待测板栅顶部孔内；在电解槽内加入浓度为1.10～1.30g/mL硫酸溶液，使电解液的液面略高于待测板栅的顶端，然后将电解槽放置在25～60℃的恒温水浴箱内；

2）开启充放电机的充电程序，以恒定电流密度10～100mA/cm²对测试回路充电2-5天；

3）调节充放电机以恒定电流密度10～100mA/cm²对测试回路充电2min然后静置10s；

4）调节充放电机以恒定电流密度10～80mA/cm²对测试回路进行放电操作，放电至回路电压为0.6V后静置10s；

5）无限次循环步骤3、4直至待测板栅在配重块的拉拽下断开，记录步骤2开始时至步骤5结束时所耗费的时间。

优选，步骤3中的恒定电流密度60mA/cm²。

优选，步骤4中的恒定电流密度40mA/cm²。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明中先采用恒定电流密度腐蚀2～5天，使合金表面产生一定厚度的腐蚀层，再通过充放电循环，使板栅产生一定厚度的硫酸盐层，产生的硫酸盐层一方面可以使合金腐蚀层内部的PH值发生改变，使腐蚀方式不同于单纯的恒电流腐蚀；另一方面通过配重块对板栅施加一定的拉力，加快晶界腐蚀，也更接近板栅的使用过程，使测试结果更加准确，对于不同测试合金晶粒尺寸差异较大的板栅时，在保证测试准确的同时，可显著缩短测试时间。

对测试板栅施加拉力，可以加快晶界腐蚀的深度，从而加快不耐腐蚀的板栅断裂。（研究显示，电池在使用时，因为铅膏的膨胀，板栅会承受一定的拉力。）

例如：假如合金1晶粒尺寸为10单位，合金2的晶粒尺寸为100单位，那个，相同腐蚀面积下，合金1的晶界总面积为100，合金2的晶界总面积就是10。施加相同腐蚀电量（电流和时间都相同）时，合金2的腐蚀深度肯定是合金1的10倍，那么，合金2肯定先断开。

附图说明

图1为发明结构示意图。

1电解槽；2电解液；3正极接线；4 负极接线；5 恒温水浴箱；6夹持架；7定滑轮；8配重块。

具体实施方式

现有技术对比例1

将两种不同合金板栅称重，板栅A合金（质量百分数）：Ca 0.08%，Sn 1.2%，Al 0.03%，其余为铅，平均晶粒尺寸大于150μm。板栅B合金（质量百分数）：Ca 0.08%，Sn 1.2%，Al 0.03%，稀土金属a%，其余为铅，平均晶粒尺寸小于10μm。

板栅A的重量为10.6g，板栅B的重量为10.5g，分别以板栅A、B为正极、与板栅A、B相同面积的纯铅板为负极，组成电解回路，连接好导线，放入电解槽，在电解槽中加入1.25g/mL的硫酸溶液，使其液面稍高于板栅顶端，将电解槽放置于45℃的恒温水浴箱中，然后将电解回路接到可进行恒流和恒压充、放电的充放电机上，先以恒定电流密度60mA/cm²腐蚀3天，再以如下步骤进行充放电循环：Ⅰ.恒定电流密度40mA/cm²充电2min；Ⅱ.静置10s；Ⅲ.恒定电流密度60mA/cm²放电至单体电压0.6V；Ⅳ.静置10s；重复步骤Ⅰ～Ⅳ，循环15天。

上述腐蚀结束后，将正极板栅取下，放在煮沸的糖碱溶液中浸泡，将腐蚀产物剥离，其中糖碱溶液为葡萄糖、氢氧化钠和蒸馏水的混合溶液，混合溶液中葡萄糖：氢氧化钠：蒸馏水的重量比为1：5：50。

最后对腐蚀产物剥离后的正极板栅进行干燥、称重，称得板栅A的重量为8.3g，板栅B的重量为8.1g，则板栅A的腐蚀失重为：10.6g -8.3g=2.3g，腐蚀失重率为:2.3g÷10.6g=21.9%；

B的腐蚀失重为：10.5g-8.1g=2.4g，腐蚀失重率为:2.4g÷10.5g=22.8%。

采用上述方法测得B的耐腐蚀性稍差于A。

现有技术对比例2

在本对比例中，用现有技术对比例中的板栅A、B，进行电池真实运行测试。通过电池真实运行测试，采用板栅A制备的电池100%DOD循环300次时，解剖发现正极板栅严重腐蚀；而采用B制备的电池100%DOD循环300次时，解剖发现正极板栅腐蚀较少。说明现有技术对比例1测试结果与真实情况不符。

实施例1

本发明包括盛有电解液的电解槽，还包括能够进行恒流和恒压充、放电的充放电机，所述电解槽内的一端设有与待测板栅面积相同、尺寸一致的纯铅板，电解槽内的另一端为待测板栅放置位置，所述待测板栅放置位置的上方设有定滑轮，拉绳穿过定滑轮，所述拉绳的一端悬挂有配重块，另一端下垂拉直后位于待测板栅顶部中央。

用现有技术对比例1中的板栅A作为本实施例的待测试板栅。

将待测板栅A从上向下插入电解槽的夹持架固定（粘结于电解槽底部的梳齿板的梳齿，插入待测板栅A下部格栅孔内连接固定），将拉绳悬挂500 g配重块，拉绳另一端系于待测板栅顶部栅格孔；将充放电机的正、负极分别与待测板栅A、纯铅板相连接形成测试回路；在电解槽内加入浓度为1.25 g/mL硫酸溶液，使得电解液的液面略高于待测板栅、纯铅板的顶端（极耳露出液面，便于与导线连接），将电解槽放置在45℃的恒温水浴箱内；

2）开启充放电机的充电程序，以恒定电流密度60mA/cm²对测试回路充电3天；

3）调节充放电机以恒定电流密度60mA/cm²对测试回路充电2min然后静置10s；

4）调节充放电机以恒定电流密度40mA/cm²对测试回路进行放电操作，放电至回路电压为0.6V后静置10s；

5）无限次循环步骤3、4，直至待测板栅A在配重块的拉拽下断开，记录步骤2开始时至步骤5结束时所耗费的时间为12天。

实施例2

用现有技术对比例1中的板栅B作为本实施例的待测板栅。

5）无限次循环实施例1中的步骤3、4，直至待测板栅B在配重块的拉拽下断开，记录步骤2）开始时至步骤5）结束时所耗费的时间为20天。其余实施如实施例1。

从上述实施例一和实施例二，待测板栅A、B从步骤2）开始时至步骤5）结束时所耗费的时间，可知待测板栅B的耐腐蚀性强于待测板栅A。这种测试结果与现有技术对比例2得到的真实情况相符。

实施例3

1）在电解槽内加入硫酸溶液浓度为1.10g/mL然后将电解槽放置在25℃的恒温水浴箱内；2）以恒定电流密度60mA/cm²2天；3）调节充放电机以恒定电流密度10mA/cm²进行充电操作，充电2min后静置10s；4）调节充放电机以恒定电流密度10mA/cm²进行放电操作，放电至单体电压0.6V后静置10s；无限次循环步骤3）、4）直至板栅在配重块的拉拽下断开，从步骤2开始时至步骤5结束时待测板栅A耗费50天，待测板栅B耗费95天。其余实施如实施例一。

得出待测板栅B的耐腐蚀性强于待测板栅A。

实施例4

1）在电解槽内加入硫酸溶液浓度为1.30g/mL然后将电解槽放置在60℃的恒温水浴箱内；2）以恒定电流密度60mA/cm²5天；3）调节充放电机以恒定电流密度100mA/cm²进行充电操作，充电2min后静置10s；4）调节充放电机以恒定电流密度80mA/cm²进行放电操作，放电至单体电压0.6V后静置10s；无限次循环步骤3）、4）直至板栅在配重块的拉拽下断开，从步骤2开始时至步骤5结束时待测板栅A耗费5天，待测板栅B耗费12天。其余实施如实施例一。

得出待测板栅B的耐腐蚀性强于待测板栅A。

Claims

1. 一种快速测定铅合金板栅耐腐蚀性能的装置，其特征在于：包括盛有电解液的电解槽，还包括能够进行恒流和恒压充、放电的充放电机，所述电解槽内的一端设有与待测板栅面积相同、尺寸一致的纯铅板，电解槽内的另一端为待测板栅放置位置，所述待测板栅放置位置的上方设有定滑轮，拉绳穿过定滑轮，所述拉绳的一端悬挂有配重块，另一端下垂拉直后位于待测板栅顶部中央；测试时，所述充放电机的正、负极分别与待测板栅、纯铅板相连接形成测试回路。

2.如权利要求1所述的一种快速测定铅合金板栅耐腐蚀性能的装置，其特征在于：电解槽内电解液的液面略高于待测板栅、纯铅板高度。

3.如权利要求1所述的一种快速测定铅合金板栅耐腐蚀性能的装置，其特征在于：所述电解槽放置于25～60℃的恒温水浴箱内。

4.如权利要求1所述的一种快速测定铅合金板栅耐腐蚀性能的装置，其特征在于：所述电解槽内的底部和上口分别设有待测板栅、纯铅板的夹持架。

5.如权利要求4所述的一种快速测定铅合金板栅耐腐蚀性能的装置，其特征在于：电解槽内的底部用于待测板栅的夹持架为粘接于电解槽底部的梳齿板，测试时，梳齿插入待测板栅下端固定。

6.如权利要求1所述的一种快速测定铅合金板栅耐腐蚀性能的装置，其特征在于：所述配重块的重量是待测板栅重量的40-60倍。