專利名稱：鉛酸蓄電池極板化成工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉛酸蓄電池極板化成工藝，適宜于管狀、涂膏式板柵。
鉛酸蓄電池的生產(chǎn)工序包括合金的配制、鑄板、涂板、生板的固化與干燥、極板化成和蓄電池裝配。蓄電池的主要特性，如電池容量、電壓、電流、壽命、充電接受能力等，主要依賴于極板，尤其是正極板的活性物質(zhì)的含量，生產(chǎn)中的化成工藝對極板中活性物質(zhì)的含量起著至關(guān)重要的作用。
申請?zhí)枮?6120459.1的極板化成技術(shù)采用的是脈沖的方法，雖然可以達(dá)到一定的指標(biāo)要求，但需要反復(fù)測算其前一循環(huán)的電壓平均值，操作煩瑣，不便掌握，給實際的大批量生產(chǎn)造成諸多不便，實際可操作差，難于實施推廣。
本發(fā)明的目的在于提供一種既能產(chǎn)品參數(shù)達(dá)到或超過指標(biāo)要求，又便于操作實施的鉛酸蓄電池極板化成工藝，并且該工藝可以縮短化成時間，提高生產(chǎn)效率。
本發(fā)明所述的鉛酸蓄電池極板化成工藝，包括極板的準(zhǔn)備、板群組的制作、電解液的配制，將板群組置于電解液中，再進(jìn)行極板充電操作，其充電操作控制為正充一段時間后，插入反充操作，然后再進(jìn)行正充操作完成充電過程。
在常規(guī)化成操作過程中，當(dāng)充電形成活性物質(zhì)時，是不允許反充的操作，本發(fā)明打破了這一常規(guī)思路，在正充過程中插入反充操作，獲得異常的效果，明顯提高了正極板的二氧化鉛含量和負(fù)極板的鉛含量，既能實現(xiàn)產(chǎn)品參數(shù)高指標(biāo)要求，又能縮短化成時間，并且操作幾乎無變化，如極板的準(zhǔn)備、板群組的制作、硫酸溶液電解液的配制，將板群組置于電解液中，進(jìn)行極板充電操作等等，均沒有什么變化，如常規(guī)操作一樣，非常容易掌握，易于實施、推廣。
在本發(fā)明中正充、反充操作交替循環(huán)為3～10次，最好為3～5次，即可保證較好的充電性能，又能縮短充電時間。次數(shù)少時，則與普通的方法差別不大，而次數(shù)過多時，則每一次換極(交換極板，完成正充、反充的交換)形成的還原物質(zhì)硫酸鉛還來不及氧化為二氧化鉛(正極板活性物質(zhì))，對化成也不利。
控制較好的參數(shù)有正充時間為9.5～10.5小時，反充至槽壓降至1.75～1.85伏特(一般用5分鐘的時間，用時間控制較方便)，最后的正充時間以化成指標(biāo)或化成狀態(tài)確定。
正充電流為0.3～0.5C/n安培/片，反充電流為0.06～0.2C/n安培/片；其中C為電池容量，n為正極板板柵數(shù)。
最好將第一個正充過程分成兩段控制，以0.1～0.2C/n安培/片的電流充電2～2.5小時，然后轉(zhuǎn)成以0.3～0.5C/n安培/片的電流充至9.5～10.5。而將第一個充電循環(huán)(一個正充、反充為一個循環(huán))后的正充電流控制為0.4～0.6C/n安培/片，正充時間為3～5小時，一般根據(jù)換極次數(shù)而定。
下面結(jié)合實施例作進(jìn)一步分析說明(實驗在設(shè)定值的允許誤差范圍內(nèi)控制)。
1、極板的準(zhǔn)備取正常生產(chǎn)工序上的管式極板(已灌好氧化鉛鉛粉)或涂膏式正板柵。若是管式極板，則應(yīng)首先在蒸餾水中板耳朝下浸泡30分鐘，然后放掉水再放置(在一般自然條件下)18小時以上，待用。
2、制作板群組將處理過的板柵連接成板群組，放入電池槽中。
3、配制電解液配制濃度為1.040～1.070克/立方厘米，最好為1.050～1.065克/立方厘米硫酸溶液電解液，并將其中的鐵、錳以及有機(jī)物控制在微量狀態(tài)，即不超過0.1％，氯離子的含量控制在0.01％以下。
4、將電解液加入到電池槽中(也可以是專門的化成容器)，液面最好是剛淹沒板耳卻不完全淹沒電極條。
5、開路靜置3小時，均衡內(nèi)部電阻，并使硫酸和PbO充分滲透和反應(yīng)，以便能生成較多的硫酸鉛。
6、進(jìn)行充電操作。
7、充電操作控制按設(shè)定原則進(jìn)行，即以0.2C/n安培/片的電流正充充電2小時，然后轉(zhuǎn)成以0.4C/n安培/片的電流充至10小時；在10小時時以0.2C/n安培/片的電流進(jìn)行反充操作，至槽壓降至1.81伏特時停止，再進(jìn)行正充操作，并在20分鐘時間內(nèi)逐漸將電流調(diào)至為0.6C/n安培/片，對于不同型號的板柵，數(shù)值有所不同，以觀察到板柵橫梁上有均勻的白色煙霧狀物質(zhì)在電解液中升騰起為準(zhǔn)，一般此時的電流值比10小時充電時大。此時，以該電流充電的時間根據(jù)換極次數(shù)而定，例如總充電時間計劃為21小時，而換極次數(shù)為大于、等于3時，則每隔3～4小時要換極一次，在3～4小時的時間段內(nèi)以該大電流充電時間可為2小時左右，若其接受能力良好的時候，可延長該段時間，而不急于轉(zhuǎn)為10小時時的電流值，視具體電解液表面的反應(yīng)情況，如果出現(xiàn)有大氣泡浮出，應(yīng)改為小電流充至下一次換極。第二次換極同上一過程。其槽壓降為1.82伏特時，停止反充。為了方便操作，此次反充電流可以稍小一些，這樣可以延長反充時間便于測量。如果是一組電解槽應(yīng)選用槽壓下降最快的那一槽，如果規(guī)模較大，則可以通過控制時間來完成以上操作，例如第一次換極操作時，可反充電5分鐘時停止，第二次可反充7分鐘停止，第三次同第二次操作相同，槽壓降至1.75～1.85伏特時，時間約為7～8分鐘。正充電流以橫梁上有白霧均勻冒出為準(zhǔn)。一般此時電流比上次電流有所增大，充至計劃時間為止，也可以此大電流充至2小時后改為小電流充至化成結(jié)束，即符合四個特征A、電解液上部有均勻氣泡浮出；B、電解液密度連續(xù)2小時不變；C、電壓在1.26～1.28伏特；D、極板顏色均勻。
利用本發(fā)明工藝，可在短時間內(nèi)提高二氧化鉛的含量。一般管式極板充電時間在48小時以上，而采用本發(fā)明工藝，可將時間縮短一半，即使對實際中較難化成的玻璃絲管，也能在21小時時間內(nèi)使二氧化鉛量達(dá)到59％以上，而通常的標(biāo)準(zhǔn)為50％，因此，本發(fā)明工藝可以使正板柵二氧化鉛含量提高18％以上，負(fù)板柵鉛含量提高28％以上。本發(fā)明工藝還可顯著增加β-PbO2的含量，因此可大大提高電池容量。采用本方案即使在縮短時間的情況下，所獲得的二氧化鉛的量比常規(guī)工藝獲得的二氧化鉛的量為高，這樣在后續(xù)工作的初充電時間可以因此而縮短。一般蓄電池的活性物質(zhì)利用率不超過50％，如果活性物質(zhì)總量提高后，則其實際可利用的活性物質(zhì)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，即減輕電池重量或縮小其體積。
在第一個正充過程中直接以0.4C/n安培/片的電流充至10小時，經(jīng)試驗證實，也可獲得較好的結(jié)果。
下面給出一組用D-250型號電池板柵的實驗記錄，對于其它型號的電池板柵，只是尺寸大小不同，沒有實質(zhì)性的差別，不再一一列舉。D-250型電池板柵為玻璃絲管的管式正板，比現(xiàn)在多采用的滌綸排管直徑約大1毫米，質(zhì)地比滌綸排管密實，透氣、透水性不如滌綸排管好，實踐證實，在這一方面滌綸排管優(yōu)于玻璃絲管，因此用玻璃絲管的實驗情況來說明，具有更好的說服力。
D-250型號電池的電池容量為250Ah，電池極板的板柵數(shù)為正板柵10片，負(fù)板柵11片，而本實施例采用的是正板柵5片，負(fù)板柵6片。
實驗工藝參數(shù)及實際測量數(shù)據(jù)見表1。
表1時間記錄電流(安培)槽壓(伏特)電解液比重溫度(℃)備注(g/cm)1400 253.15 1.056 281600 轉(zhuǎn)至503.00 1.053 302400 20下降至1.80 1.055 35反充(約5分鐘)2420 712.18 1.055 35100502.80 1.056 3740020下降至1.82 1.055 35(約7分鐘)420轉(zhuǎn)至842.30 1.055 32520502.82 1.055 3073020下降至1.82 1.055 28(約7分鐘)750862.80 1.055 27900302.69 1.057 271100 結(jié)束 2.89 1.057 27總計化成時間21個小時，不足原來48小時的一半時間，正板柵的二氧化鉛含量達(dá)到了59％，較原來的50％提高了18％，負(fù)板柵的鉛含量達(dá)到了64％，較原來的50％提高了28％，且本化成工藝操作與常規(guī)的操作控制基本相同。
本發(fā)明蓄電池極板化成工藝打破了慣例，采取了一種創(chuàng)新思路，使得化成工藝容易掌握，便于操作，又能使產(chǎn)品參數(shù)達(dá)到或超過要求指標(biāo)，并且該工藝大大縮短了化成時間，提高了生產(chǎn)效率，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種鉛酸蓄電池極板化成工藝，包括極板的準(zhǔn)備、板群組的制作、電解液的配制，將板群組置于電解液中，再進(jìn)行極板充電操作，其特征在于充電操作控制為正充一段時間后，插入反充操作，然后再進(jìn)行正充操作完成充電過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極板化成工藝，其特征在于正充、反充操作交替循環(huán)3～10次。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的極板化成工藝，其特征在于正充時間為9.5～10.5小時，反充至槽壓降至1.75～1.85伏特，最后的正充時間以化成指標(biāo)或化成狀態(tài)確定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的極板化成工藝，其特征在于正充電流為0.3～0.5C/n安培/片，反充電流為0.06～0.2C/n安培/片；其中C為電池容量，n為正極板板柵數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的極板化成工藝，其特征在于第一個正充過程分成兩段控制，以0.1～0.2C/n安培/片的電流充電2～2.5小時，然后轉(zhuǎn)成以0.3～0.5C/n安培/片的電流充至9.5～10.5。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的極板化成工藝，其特征在于第一個充電循環(huán)后的正充電流為0.4～0.6C/n安培/片。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的極板化成工藝，其特征在于第一個充電循環(huán)后的正充時間為3～5小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的極板化成工藝，其特征在正充、反充操作交替循環(huán)次數(shù)為3～5次。
全文摘要
本發(fā)明鉛酸蓄電池極板化成工藝，適宜于管狀、涂膏式板柵，包括極板的準(zhǔn)備、板群組的制作、電解液的配制，將板群組置于電解液中，再進(jìn)行極板充電操作，其充電操作控制為正充一段時間后，插入反充操作，然后再進(jìn)行正充操作完成充電過程。本發(fā)明蓄電池極板化成工藝容易掌握，便于操作，又能產(chǎn)品參數(shù)達(dá)到或超過指標(biāo)要求，并且該工藝大大縮短了化成時間，提高了生產(chǎn)效率，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。
文檔編號H01M4/16GK1391295SQ0111501
公開日2003年1月15日 申請日期2001年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月7日
發(fā)明者任亞娥 申請人:任亞娥