一种铅酸蓄电池薄型板栅的制备方法技术

一种铅酸蓄电池薄型板栅的制备方法，在电解铅熔炼过程中添加合金元素，熔炼后浇铸成铅合金锭，先将铅合金锭冷轧制成可供冲压的薄铅带；电解铅熔炼过程中添加的合金元素为铈元素、钙元素、锡元素、钇元素、硅元素中的一种或多种，添加的各元素质量含量为：铈元素0.05％～0.15％、钙元素0.05％～0.1％、锡元素1％～3％、钇元素0.05％～0.15％、硅元素0.01％～0.05％；然后将薄铅带冲压成薄型板栅。本发明专利技术能显著降低合金熔炼过程中的金属烧损，减少铅烟尘排放和铅蒸汽蒸发，降低劳动者职业病风险。制备的薄型板栅厚度比浇铸板栅厚度减少50％以上，电阻降低30％左右，耐腐蚀性能和机械强度明显增加。

A Method for Preparing Thin Grid of Lead-acid Battery

A method for preparing thin grids of lead-acid batteries by adding alloy elements in the smelting process of electrolytic lead, melting and casting lead alloy ingots, cold rolling lead alloy ingots into thin lead strips for stamping, and adding alloying elements in the smelting process of electrolytic lead are cerium, calcium, tin, yttrium and silicon elements. One or more of the elements added are cerium 0.05%-0.15%, calcium 0.05%-0.1%, tin 1%-3%, yttrium 0.05%-0.15% and silicon 0.01%-0.05%. Then the thin lead strip is stamped into thin grids. The invention can significantly reduce metal burning loss in alloy smelting process, reduce lead dust emission and lead vapor evaporation, and reduce occupational disease risk of workers. The thickness of the prepared thin grids is reduced by more than 50% compared with that of the cast grids, and the resistance is reduced by about 30%. The corrosion resistance and mechanical strength of the prepared thin grids are obviously increased.

【技术实现步骤摘要】
一种铅酸蓄电池薄型板栅的制备方法
本专利技术涉及铅酸蓄电池板栅制备
，具体涉及薄型铅酸蓄电池板栅制备方法。技术背景板栅在铅酸蓄电池中的主要作用是支撑活性物质和起导电作用。板栅的构造应使电流分布均匀，活性物质与板栅结合牢固，这样可以提高活性物质的利用率，防止极板翘曲和活性物质脱落。如果电流分布不均匀，会造成充放电过程中变化不均匀(活性物质膨胀与收缩不一致)，从而导致极板翘曲和活性物质的脱落。铅酸蓄电池放电时电流在极板上的分布是不均匀的，电化学反应电流优先分布在离主题溶液最近的表面上，这样就导致在电极表面形成硫酸铅而堵塞孔口，电解液扩散困难，不能充分供应电极内部的需要，导致电池所给出的容量降低。又由于极化和内阻的存在，在高电流密度下的电压降损失增加，使电池端电压迅速下降，导致容量降低。减小极板厚度，能使电解液的扩散距离减小，降低浓差极化和电化学极化，使极板内部的活性物质能更多的参加成流反应，最终提高电池容量。目前的板栅生产主要使用重力浇铸方法，一般铸板机生产速度可以达到每分钟20片左右。重力浇铸法存在主要缺陷有：浇铸时铅液需要具备良好的流动性，因此铅液和模具都必须保持高温，浇铸的铅液量需要超过板栅本身的重量，浇铸完成后多余部分需要剪切后回炉，因此该工艺耗能较高。同时，浇铸时需要将铅液保持在高温使铅液具备良好的流动性，导致生产场所中铅蒸汽量较高，增加了操作人员的职业病风险。此外，采用浇铸方法难以获得筋条尺寸较细的板栅，加之脱模剂的使用对板栅尺寸影响较大，生产的板栅尺寸误差难以控制。现有技术还采用冲压方法制备板栅，是用带密集矩形冲头的上模下压到下模的落料孔中，在薄铅板上一次冲压出密集的矩形孔，形成板栅。其方法简单、冲压效率较高，但仍存在一些问题，主要是模具上模的冲头排列密集，与冲头对应的下模中的落料孔也排列密集，不仅组合成模具的各部件需要精确配合，而且如果模具中落料孔之间的间距过近，在冲压中极易受力导致模具损坏。冲压完成后分模时冲头还可能带动板栅筋条随之运动，导致板栅损坏。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种具有高析氢、析氧过电位、良好耐腐蚀性能和机械性能、备过程中能降低铅蒸汽污染、减少能源和材料消耗、提高产品质量的铅酸蓄电池薄型板栅的制备方法。本专利技术的目的通过如下技术方案实现：一种铅酸蓄电池薄型板栅的制备方法，方法步骤如下：a.在电解铅熔炼过程中添加合金元素，熔炼后浇铸成铅合金锭，将铅合金锭冷轧制成可供冲压的薄铅带；电解铅熔炼过程中添加的合金元素为铈元素、钙元素、锡元素、钇元素、硅元素中的一种或多种，添加的各元素质量含量为：铈元素0.05％～0.15％、钙元素0.05％～0.1％、锡元素1％～3％、钇元素0.05％～0.15％、硅元素0.01％～0.05％；b.将薄铅带冲压成薄型板栅。上述步骤b所述将薄铅带冲压成薄型板栅，是将薄铅带送至冲压设备，冲压设备带动冲压模具经四步冲压，形成给定规格的薄型板栅；所述冲压模具包括上模和下模，在下模型腔内设有均布的落料孔，各落料孔为矩阵排列；在上模夹板固定有与下模落料孔位置及数量对应的冲头，冲头上套有带冲头孔的压料板，冲头沿冲头孔上下动作，压料板通过导柱与上模本体连接，在导柱上套有聚氨酯弹簧；在下模上设有固定薄铅带位置的若干个定位孔及可插入定位孔的定位销；在压料板与下模定位孔及定位销的对应位置设置避空；所述四步冲压工艺如下：第一步，将薄铅带输送到冲压模具的下模型腔后用两个定位销固定，上模向下运动，压料板在聚氨酯弹簧作用下将薄铅带压紧，同时冲头开始冲孔，沿下模落料孔边缘切割薄铅带，获得带矩阵排列矩形冲孔的薄铅板栅，此时的矩阵排列矩形冲孔，各列矩形冲孔中，相邻两个矩形冲孔之间的距离大于矩形冲孔的高度，各行矩形冲孔中，相邻两个矩形冲孔之间的距离大于矩形冲孔的宽度；第二步，取开定位销，将薄铅板栅沿纵向推移，至第一步冲成的矩形冲孔与上模的冲头沿纵向错位的位置，再用定位销固定，冲头开始第二次冲孔，在第一步形成的各列矩形冲孔相邻的矩形冲孔之间错位冲出第二组矩阵排列矩形冲孔；第三步，取开定位销，将薄铅板栅沿横向推移，至第二步冲成的矩形冲孔与上模的冲头横向错位的位置，再用定位销固定，冲头开始第三次冲孔，在第二步形成的各行矩形冲孔相邻的矩形冲孔之间错位冲出第三组矩阵排列矩形冲孔；第四步，取开定位销，将薄铅板栅沿纵向推移，至第三步冲成的矩形冲孔与上模的冲头纵向错位的位置，再用定位销固定，冲头开始第四次冲孔，在第三步形成的各列矩形冲孔相邻的矩形冲孔之间错位冲出第四组矩阵排列矩形冲孔，形成冲孔呈密集的矩阵排列的薄型板栅。本专利技术具有以下优点：1、本专利技术采用冲压薄铅带方式直接制造得到薄型板栅，不需要将铅液长时间保持高温状态用于浇铸，能有效减少铅蒸汽对环境的污染，减少铅烟尘的排放，降低操作人员的职业病风险；2、能显著降低合金熔炼过程中的金属烧损，减少材料和能源的消耗，铅合金成份一致性好；3、采用冲压方法制备的板栅，厚度比浇铸板栅厚度减少50％以上，在蓄电池中采用多片薄板栅结构，能够有效增加活性物质利用率，提高电池容量，电阻降低30％左右，耐腐蚀性能和机械强度明显增加；4、铅合金板通过轧制，制备的板栅厚度和质量一致性好，进而可提高电池容量和重量的一致性；5、采用成分优化后的铅合金制作的薄型正极板栅，抗腐蚀能力强，负极板栅能有效抑制氢气析出；熔炼中添加的各种合金元素所起的作用分别如下：金属铈和钇能提高铅钙合金的析氢、析氧过电位和合金的耐蚀性能，并且可以抑制放电时腐蚀膜中PbO2的还原及非化学计量PbOn的生成，使腐蚀膜更具导电性，提高板栅合金的深循环性能；Si的加入有利于消除因腐蚀产生的结构内应力，增强板栅的抗生长能力，减少腐蚀的产生，改善合金的耐腐蚀性能；由于铅钙合金为沉淀硬化型合金，钙基本上以Pb-Ca金属间化合物的形式沉淀在铅基中形成为硬化网络，当钙含量超过0.01％时，不需要热处理就可以使合金产生良好的结晶颗粒，使板栅在常温储存中有着稳定的强度。将Sn添加到板栅合金中，可以改善板栅力学性能，提高可充电性，减轻腐蚀，提高板栅与活性物质界面的导电性，也能改善板栅材料的晶粒结构，并且明显减少在界面上的PbSO4或α-PbO2量，此外，含Sn的板栅加工延展性良好，适用于本专利技术的技术方案。6、冲压板栅时，采用分次冲压、四步成型，能够避免一次冲压成型时模具易损坏、板栅筋条易变形断裂等问题，提高板栅的冲压生产效率；7、模具设计和制造简单，使用寿命长，板栅成型性能好。8、可实现高速连续冲压加工，提高铅酸蓄电池板栅产品质量和生产效率。附图说明图1为本专利技术所述冲压模具的上模和冲头结构图；图2为本专利技术所述冲压模具的下模和定位销结构图；图3为薄铅带经第一步冲压后的薄型板栅示意图；图4为薄铅带经第二步冲压后的薄型板栅示意图；图5为薄铅带经第三步冲压后的薄型板栅示意图；图6为薄铅带经第四步冲压后的薄型板栅示意图。具体实施方式实施例1铅酸蓄电池薄型板栅的制备方法，方法步骤如下：a.在电解铅熔炼过程中添加合金元素，熔炼后浇铸成铅合金锭，将铅合金锭冷轧制成可供冲压的薄铅带；电解铅熔炼过程中添加的合金元素为铈元素、钙元素、锡元素、钇元素、硅元素中的一种或多种，添加的各元素质量含量为：铈元素0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铅酸蓄电池薄型板栅的制备方法，其特征在于，方法步骤如下：a.在电解铅熔炼过程中添加合金元素，熔炼后浇铸成铅合金锭，将铅合金锭冷轧制成可供冲压的薄铅带；电解铅熔炼过程中添加的合金元素为铈元素、钙元素、锡元素、钇元素、硅元素中的一种或多种，添加的各元素质量含量为：铈元素0.05％～0.15％、钙元素0.05％～0.1％、锡元素1％～3％、钇元素0.05％～0.15％、硅元素0.01％～0.05％；b.将薄铅带冲压成薄型板栅。

【技术特征摘要】
1.一种铅酸蓄电池薄型板栅的制备方法，其特征在于，方法步骤如下：a.在电解铅熔炼过程中添加合金元素，熔炼后浇铸成铅合金锭，将铅合金锭冷轧制成可供冲压的薄铅带；电解铅熔炼过程中添加的合金元素为铈元素、钙元素、锡元素、钇元素、硅元素中的一种或多种，添加的各元素质量含量为：铈元素0.05％～0.15％、钙元素0.05％～0.1％、锡元素1％～3％、钇元素0.05％～0.15％、硅元素0.01％～0.05％；b.将薄铅带冲压成薄型板栅。2.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池薄型板栅的制备方法，其特征在于，步骤b所述将薄铅带冲压成薄型板栅，是将薄铅带送至冲压设备，冲压设备带动冲压模具经四步冲压，形成给定规格的薄型板栅；所述冲压模具包括上模(1)和下模(2)，在下模型腔内设有均布的落料孔(3)，各落料孔为矩阵排列；在上模夹板固定有与下模落料孔位置及数量对应的冲头(4)，冲头上套有带冲头孔的压料板(5)，冲头沿冲头孔上下动作，压料板通过导柱(6)与上模本体连接，在导柱上套有聚氨酯弹簧(7)；在下模上设有固定薄铅带位置的若干个定位孔(8)及可插入定位孔的定位销(9)；在压料板与下模定位孔及定位销的对应位置设置避空；所述四步冲压工艺如下：第一步，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭忠诚，黄惠，周建峰，陈步明，
申请(专利权)人：昆明理工恒达科技股份有限公司，昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53