阀控式铅酸蓄电池生产的过程控制

　　研究与设计阀控式铅酸蓄电池生产的过程控制刘军贤杨秀与元21.深圳安圣电气有限公司，广东深圳518129；2.深圳理士奥电源技术有限公司，广东深圳518，67问除了和阀控式铅酸蓄电池的设计与使用条件有关外。还和阀控式铅酸蓄电池的生产过程有很大关系。通过查阅文献并结合生产实际，对8生产过程中需要控制的因素加以论述。并论述了控制这些因素的原因。指出铅粉中铁杂质含量宜控制在0.0007以内。铅粉的氧化度应控制在要求指标的±5以内，灌酸密度应控制在技术要求的±，5阀控式铅酸蓄电池，人8，国外于20世纪70年代开始研制生产，我国大致于1985年生产。与普通铅酸蓄电池相比，此；因具打无需补充水。产生酸雾少。可任点位置1用。不漏液等优点。至今已广泛应用，然而。经过10余年的实际使用。发现在8这些优点快。寿命短。可诏性差等；如设计寿命可达20年的实际使用23年后就出现了问。质量较好的。大多数寿命也只有5年左右；设计寿命25年的起动用人8仅用了几个月。就不能再使用了。

　　达些问，除了和财勺设计。忡1心外。和41入6生产过程的控制有很大关系。

　　1阀控式铅酸蓄电池与普通铅酸蓄电池的区别阀控式铅酸蓄电池与普通铅酸蓄电池除了结构。原材料的酸蓄电池研宄开发工作。

　　差异外，在性能与技术上还有如下区别，i.i富液式铅酸蓄电池，大多都是干态储存，使用时注入心304即可，此类电池对自放电性能虽有要求，但不很严格。

　　而只8由于大多数均为湿荷电。即带液出厂。为保证用户使用时电池仍有足够的电性能，8对电池自放电性能有严格的要求。如日本工业标准18087071992规定，财8形放置0，255电搦荷电保心申。作801.以上；因此在制造8的过程中，必须严格控制引起电池自放电的1素。

　　1.21技术的核心是免维沪。分电时。1极1产生的试气在负极上还原为水。即进行了再化合。与富液式铅酸蓄电池相比。它采用了以下特殊技术氧气再化合技术使用人隔板或胶体电解液。使正极产生的氧能通过隔板孔隙或胶体裂缝顺利到达负极。与海绵铅发生氧化反应；采用单向阀阻止外部空气进入电池体内。避免外界氧气与负极铅反应而使负极早期失效。并且单向阀可以排出电池体内多余的气体。防止电池外壳变形与爆炸，电源拮术研究与设计。3此人6和，液式诏酸岙屯池通然1成组兮。但富浪体，对单体电池的均性要求不很严格。只8则不同，般是成组使用。少则几十只，多则上百只单体。这就要求电池有很好的均性。防止少数电池失效带动其他电池快速失效的恶性循环。

　　由于只人8与富液式铅酸蓄电池的这些区别。所以要严格拧制，肌的生产过程，2，乩六巳生产过程的工艺控制2.1杂质含量的控制对杂质加以控制。并非使用的原材料越纯越好。因为些杂质对人8不但无害反而有益。这里所讲的杂质控制，主要是对有害杂质的控制。是将杂质控制在极低的水平，是重点控制些降低比的析出电位增大自放电的杂质，如31只人8中的有害杂质，主要来源于以下几个方面原材料生产过程中的工装设备及半成品生产储存过程的灰尘。

　　要生产出优质的1人8，使用高品质的原材料是必要的。

　　就肌8而言。对匣村料杂贡含量耍求要比富液式铅酸蓄电池严格得多，般高个数量级以上。对富液式铅酸蓄电池，金属铅及合金的杂质含量要求小于0.001；而对于，108则要求杂质含量小于0.0001或0.00005.1只有对主要原材料都要求纯度很高。才能保证小的水分解和自放电。但痕量杂质的测量很困难，需要贵重仪器。

　　为此许多厂家采用对比实验的方法对原材料进行分析筛选，根据实验结果，对各种原材料加以控制。

　　对生产过程中的工装设备。也应加以控制，否则有些工装设备就会成为6的杂质源。如国产和膏机。不少是衬套不锈钢板的，经过长期的和膏磨损。不锈钢套会出现不易查觉锈的酸液从底部或其他地方混入铅膏，使铅膏铁含量，大而污染。不锈钢的材质不同，其耐酸性也不同，1018如91不锈frmHlHCrl3lCrlSiUH.AMLinZi这种材质的不锈钢。还有其他铁制的工装器具生锈也会使铅膏极板电解液等受到污染。

　　半成品生产及储存过程中的灰尘，也会给只！人6带来危害，它使电池的开路电压在放置过程中下降速度加快。自放电，大，为此。队。！产过程中储存的乍成品。应，用喂料布等加以遮盖以免杂质混入……国内外。10忡的原材料大邰搡到戌超过1的规定121.

　　2.2板栅制造过程工艺控制铸造铅锑合金的技术不能直接用于铅钙合念铅钙合金的冷却范围较窄，因此铅钙合金要比铅锑合金难治得多。首先应控制含量。合金中心含量往往难以控制。因为当金属熔化时。钙与空气中的氧接触形成氧化物，并且氧化物要被经常撇出铅锅外。为了获得快速时效硬化的板栅。控制钙的含量极其重要。旦钙含量降得过低0，板栅将呈现出混合不稳定的颗板栅合金13心，电阻率心心1.6粒状态分布，易被腐蚀。并且钙含量降得过低，合金中含锡的板栅有可能硬化不了。

　　其次要控制合金温度及模具温度。铸板质量和铸板速度是板栅制造中的两个环节。控制合金温度和模具温度是板栅制造的关键。根据板栅要求的厚度不同和合金成分的不同，调节合金锅的温度和模具温度。尤其是铸板开始模具温度定要达到要求的范围，浇注合金的速度要快。定模时间应该短。减少模具温度的变化。在铸板顺利时。温度控制低些可减少金属饶注损失，降低热能消耗和环境污染。

　　要获得耐腐蚀性能好的细晶粒合金，而又不至于使板栅出现裂纹。缩孔等。必须适当地控制合金的冷却速度。也就是控制好模具的温度。过冷度是与合金温度模具温度和冷却速度有关的物理量。1出晶核形成和晶体生长速度与过冷度过冷度城正比。

　　K常数。由合金性质决定tm合金拟固点t含实际温投速度与过冷度的关系了合金凝固中晶体变化关系。在铸板中我们要求的是晶核生成速度快，晶体生长速度慢，晶体细小，所以过冷度为3时比较合适。过冷度在1时，两者速度都慢，过冷度在12时，形成粗大晶粒，有时会有缩孔气孔，甚至出现裂纹，同时由于晶粒形成得慢，杂质有时进行聚集集中于晶体界面上，引起晶界腐蚀或点蚀，造成耐腐蚀性能较差。要浇铸强度和耐腐蚀性能较好的板栅，除了控制好合金和模具的温度以外，还要掌握好适当的过冷度，这些要在实践中体会。

　　此外还应对板栅的尺寸质量成分外观缺陷等因素加以控制。为使电池达到均匀致，般控制板栅厚度差不得大于0.05质量不得超过2.合金成分含量严格控制在工艺范围之内，并控制板栅使之无影响电池质量的严重缺陷。

　　2.3铅粉生产过程的工艺控制首先应保持铅粉的均衡生产。要保持在定温度下铅粉热量的因素除化学反应的焓变外。还有机械能转变为热能。消耗热量的因素主要是通风系统送入室温的气体而带走高温的气体和铅粉进料铅块的升温以及铅粉机向环境散热。在实际生产操作中，升温的操作有关闭正。负风机，进料以增加负载。降温的措施是加大负压和正压风机的风压和风量。打开夹层风机，停止进料等。要保持物料平衡须注意均匀进料。使其与出粉速度致。

　　其次应控制铅粉的理化性能。为保证铅粉的质量，在生产过程中。铅粉的氧化度视密度吸水量。粒度吸酸量等理化指标均应加以控制。如果铅粉的视密度低，铅粉中游离铅含量较高。极板固化期间。放热反应产生太多的热，这可能引起固化的极板水分损失太快。其结果是固化后的极板中游离铅含量高。

　　活性物质裂纹和收缩的可能性，大。相反，如果铅粉的视密度较高，游离铅含量太低，不能放出足够的热，导致形成的碱式硫酸铅或碱式硫酸铅含量较低，并且降低了活性物质与极板面的粘接。这将使化成效率降低。电池性能下降，铅粉氧化度视密度吸酸值的控制范围般分别为技术2.4生极板生产过程的工艺控制铅膏配方和膏的工艺条件。生极板的固化条件对生极板作用，因此在生产过程中必须严格加以控制。

　　铅酸蓄电池的制造过程中。铅膏的制造是个关键过程。

　　它是影响电池容量寿命。生产成本。质量稳定等关键指标。因此必须控制和膏过程的化学与物理变化及正确的和膏工艺。

　　和膏开始就产生晶体骨架结构，这种晶体骨架从和膏机内直持续到固化阶段。铅膏中的晶体骨架适当。才会有满意的电池性能，首先，应根据财8的用处性能要求来确定铅膏配方。

　　并严格控制各种原材料的添加量。

　　其次，要对和膏过程加以控制。和膏过程不是简单的混合。般需要3，6，这期间伴有大量的化学反应发生。并放出热。必要时应对其加以降温。防止铅膏过热。如果铅膏温度太高，不但影响相组成，而且易生成硬结的硫酸铅，不能用于涂板。

　　为了和制出合格的铅膏，和制前，水酸和铅粉的温度应控制在30以下，和制过程中铅膏的温度应控制在50601之间，铅膏的视密度应控制在技术要求的0.181之间。这样才可获得质地均匀细腻便于涂板的优质铅膏，第，要对生板涂制过程加以控制。为获得均匀性好的极板，国外对只1入6生极板的填涂质量控制在技术要求的±3，片以内。厚度控制在技术要求的±0.08以内5.国内虽然存在着设备条件差等问。但应尽可能缩小控制公差，涂板后，极板要进入快速面干燥机，进行极板面干燥机械涂板目的是使涂好的极板而+政粘也提面燥是需要的。在极板面形成层薄薄的固态物，这样才能确保极板在紧密排放时。不致相互之间彼此粘连，弄坏极板面。

　　更重要的是保证极板内还有相当的水分。这个水分含量在9左右，若太低，会影响固化进行。

　　至于面快速干燥前的淋酸或浸酸工序，可有可无。

　　般根据工艺要求进行。其目的是使极板面生成层薄薄的体积较大的，1办，4层。极板不易粘连，又不会裂纹。淋酸或浸酸的酸浓度不宜太高。淋浸酸时间不宜太长。否则极板化成时特别是正极板，2不易形成。会有残余，13，4留在极板第，应对固化室的温度和湿度加以控制。铅膏固化由两个主要阶段组成。在第阶段发生铅膏的结晶和再结晶。在第阶段进行干燥。

　　固化是个复杂的化学过程，但它主要是铅膏与氧在湿润于在铅膏和板栅之间生成结合层腐蚀层。通过温湿度控制可以使铅膏生成383或488.因此在固化过程中应严格控制内化电的温度技度和时⑴划册极板具打相同的相饥成。

　　使极板中游离铅含量小于3.这样才能使化成后的电池具有品质致性。

　　2.5电池装配过程的工艺控制人8装配过程般包括以下工序1正负极板配组；2包叠玻璃纤维隔板；3焊接汇流排；4将极群组入壳；5槽盖密封等。在装配过程中应对以下几个方面进行控制。

　　首先。应控制每个极群组中正。负极板的总质量，用计量分检装置将正负极板分别称量配组。保证每个极群组活性物质均匀致。各极群组质量差控制在2以内。

　　次。要严格抒制装配压力。货使电池工作特性优兄。隔板应紧紧依附在极板上。有种压缩接触6.这种接触是在正负极板间对隔板产生压缩而来。这种良好的压缩接触对阀控密封电池非常重要1可以防止气泡沿极板面上窜到电池顶部；2保证活性物质湿润；3减少正极活性物质脱落，这种压缩接触常用压缩比来评估，太松会使极板与隔板接触不良。过紧又会使他们之间的空隙减少。影响气体扩散。因此。

　　160，1范围，在此压力下隔板被压缩到原厚度的1035.在同种电池中，隔板的压缩度应力求致，差别越小越好。

　　再次。要控制电池的密封性能。电池槽盖各国所用材料不同。其密封方式也不同。日本国41！与，塑料槽盖，通过粘接剂来密封；英国和美国公司如；阳06等卯用，槽盖。采用热封工艺。国内目前两种方式都存在，只人8系列产品为延长使用寿命。控制密封性与电解液中水的损耗是极为重要的，为保证极柱与盖的密封。在欧洲广泛采用所谓安全型极柱工艺。该工艺在极柱的柱外注塑层薄的塑料保护层，然后通过0型胶圈及封口剂将盖密封，美国6公司则用在塑料盖内嵌入铅套，使极柱与铅套焊焰体，达到密封效果。两种方式国内均有厂家采用在生产中，应对每只电池进行密封性检测，发现漏气电池坚决剔除，气密性检测压力因电池而异。大电池小些。20 2.6电池化成过程工艺控制1；内生产1化。主要有两种化成方式，种为极板化成组装成电池后再进行加液补充电种为电池化成直接得到电池成品。为减少生产过程的杂质污染降低生产成本，专家建议采用电池化成方式为宜。正确化成对保证极板质量非常重要。

　　电池化成关键的问之，是电解液难以控制。因电解液量和电解液密度在化成过程中受许多因素制约。如极板内含酸量。化成过程的温度。化成过程的控制水平等，如果能控制电池化成的电解液量与电解液密度。那么用此法生产阀控电池可以获得容量较好杂质污染少的优异电池产品。

　　在电池化成过程中。首先应控制电池的灌酸量及灌酸前电解液的密度及温度。只1人8的酸液量大小是个关键参数。

　　靠正确的装配工艺确定的压缩比松紧度。靠隔板材质的优劣程度来控制。确定电池的酸液量比较复杂。总体考虑分为1电化学反应所需要的酸量，要确保电池容量；2满足导电的需要。保持定贫液，有利电池内部气体复合。通常以两个工艺参数综合评估其所加的酸液量1般每人需要添加性物质的量为基准每克正极活性物质35酸液量，电解液密度对化成后电池性能有很大的影响。电解液密度低。有利于低温高率放电，深放电后恢复性好。电池有较长的循环寿命；电解液密度高，则电池容量较高。循环寿命较低，深放电后恢复性较差。

　　电池化成到底用什么浓度电解液为佳，国内大多数厂家都致认为1.270，3为宜国外推荐1.24，滓3为好。

　　确记；入酸的浓度的砧准是化成终纟电，液浓度庄1.3001.左右为宜，对小型密封电池，电解液量应控制在技术要求的±1之内，大密封电池应控制在加液量的5之内。灌酸密度应控制在技术要求的士，53以内，电解液温度在灌酸前应其次散热是电池化成的另重要问。电池内有限的体积有限的电液，使散热面很有限，应该考虑电池化成的温升问，必须采用有效的降温措施，在化成过程中。温升不宜太激烈般控制温升45较好，第应控制电池的充电量及充放电制度。

　　电池化成的充电量。有两种确定方法每人额定容量充入24li.iXgliO.2O.5Ah，负极较容易化成。正极较难化成，对于完全化成来说，15，2含量应大于90.至于充放电制度。般采用两充放或充两放等制度。应根据实际情况确定相应的方式。

　　电池化成完毕后吸出电池内过剩的比304电解液。然后进行所谓调整充电。目的是建立电池内部氧循环通道，使之开始循环作用，即通过调整充电后把电池内部氧循环建立起来。

　　第。安全阀的控制。人8都装有单向阀，单向阀的开闭压7，直接影响到电池的性能。开启压力过低。容易造成人8因内部电解液干涸，早期失效。开启压力过大，可导致壳体变形或电池爆炸。选取安全阀开闭压力的原则是低到足以防止2进入电池体内。高到足以避免电池壳膨胀变形。

　　安全阀开闭压力的均性也是电池致性的关键。因此。

　　还应控制安全阀的均性可靠性和灵敏性。这与安全阀与注液孔的配合有很大关系，实际过程中，往往由于安全阐与注液孔的模具加工误差。导致安全阀的致性较差。实际经验明单向阀好采用整体阀，并逐测定其开闭压九只有这样才能保证肌的，饥均出躯肌。！纪组拧社从作实际1用中。殷均为成组使用。为保证电池在使用中的可靠性。电池出厂前要进行筛选，把性能致的电池编排在起进行使用。匹配要求1电压匹配应使电池组中高和低的浮充电压差别不超过0.1每只电池的平均浮充电压应在规定的要求范围之内。

　　2容量匹配电池组中高与低容量差异应小于8，并且电池组中小容量的电池实际容量不低于额定容量的903电池内阻应趋于致，4特性曲线尽可能靠近。好是重合在起。

　　后。还应在个固定温度下对电池进行大电流检测，以检查电池的焊接性能及内部缺陷，方法是用50放电5，或用10放电2电压不低于1单格为合格，只有这样。才能保证此人6在各电池组中达到浮充电压的均衡性，3结束语以上对只1人8生产过程中应控制的主要因素及其原因作了简要的介绍。由于篇幅所限。不能涉及到只1人8整个生产过程的所有方而。不妥之处欢迎批评指。

　　财8在应用中出现的问。除制造因素外。设计使用因素也不容忽视。在今后只1人8的发展过程中，只有几方面结合起来。提高产品设计水平，加强生产过程控制，并对用户进行使用指导。才能消除只认8问的产生，Ij朱松然。蓄电池手册1天津天津大学出版社，1998.229.

　　2张尺控铅箧蓄电池迮精度打1浩。池。19如。33振和。铅酸蓄电池的制造。使用和修理北京中国科学技术出版社，1991.5962.

　　4张新河。阀控铅酸蓄电池浮充电压致性研宄与过程质量控制人。坑23，乍1化学与杓3电源学术会义论文集；1.南新王泽力。阀控铅酸蓄电池理论与实用工艺讲义。北京北京科技大学腐蚀教研室，1999.