一种适合高温使用的铅酸电池制备工艺制造技术

一种适合高温使用的铅酸电池制备工艺，715‑735铅粉；170‑180红丹；101‑111去离子水；92‑96硫酸溶液，密度为1.38 g/cm

【技术实现步骤摘要】
一种适合高温使用的铅酸电池制备工艺
本专利技术属于铅酸蓄电池
，具体涉及一种适合高温使用的铅酸电池制备工艺。
技术介绍
目前，市场上的蓄电池主要为汽车启动用免维护铅酸蓄电池，铅酸电池主要由电池外壳、电解液、集流体、活性物质及其他铅零件组成。其中集流体使用扩展拉网方式生产。蓄电池用于汽车启动时一般安装于汽车发动机附近，使用环境温度较高。扩展拉网方式所生产集流体表面光滑但节点处存在肉眼无法观察的细微裂纹，集流体表面光滑导致其与活性物质的连接处存在空隙。加上节点处的细微裂纹使得集流体在电池化成与使用过程中极易遭受电解液(硫酸溶液)侵蚀。导致集流体结构损坏，电池失效。该情况在高温条件下尤其明显。在低温或常温条件下不是拉网板栅铅酸电池主要失效模式，但在高温环境中立刻上升为主要失效模式。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对铅酸电池高温使用环境下的失效模式进行的铅酸电池制备工艺的改进，以期达到延长铅酸电池在高温条件下的使用寿命的目的的适合高温使用的铅酸电池制备工艺。本专利技术的设计思想是铅酸电池高温主要失效模式为正板栅腐蚀与长大，腐蚀直接导致电池失效，正板栅长大后与负极汇流排接触产生短路造成电池失效。本专利技术从4BS铅膏配方与和膏、固化工艺、内化成工艺进行改进，可以缓解前者正板栅腐蚀。本专利技术的技术方案包括：4BS铅膏配制质量份为：715-735kg铅粉；170-180kg红丹；101-111kg去离子水；92-96kg硫酸溶液，密度为1.38g/cm3；2.5-2.6kg过硼酸钠、6.15-6.35kg4BS(PbSO4*4PbO)晶种、0.8-1.0kg聚酯纤维；本专利技术的和膏工艺为：A：和膏机搅拌釜内先后加入铅粉与去离子水，匀速搅拌，持续320±5秒；B：再搅拌240±5秒，匀速加入硫酸溶液总量的5分之1，同时搅拌；C：加入添加剂、4BS晶种、聚酯纤维、红丹搅拌300±5秒；D：再搅拌1260±5秒，匀速加入余下的5分之4的硫酸溶液，同时匀速搅拌；E：匀速搅拌480±5秒；将上述铅膏转移至涂膏斗内通过涂膏机均匀涂填于铅网表面，而后对铅网进行分切生产出单片湿极板，单片湿极板经干燥窑快速干燥后转移至固化室，经固化工艺固化后，进行反向内化成工艺，所述反向内化成工艺为在电池充电化成前增加反向化成。本专利技术的固化工艺为：第一阶段：温度75±2℃；相对湿度：98±2％；时间：7±0.1h；第二阶段：温度50±2℃；相对湿度：50±2％；时间：10±0.1h；第三阶段：温度55±2℃；相对湿度：98±2％；时间：7±0.1h；第四阶段：温度70±2℃；相对湿度：30±2％；时间：8±0.1h；第五阶段：温度75±2℃；相对湿度：20±2％；时间：4±0.1h；第六阶段：温度80±2℃；相对湿度：10±2％；时间：12±0.1h；加热方式采用电加热，增湿采用雾化水，相对湿度控制通过循环风机系统控制。本专利技术所述反向化成为将电池充电化成的第一阶段为反向充电阶段。本专利技术的反向内化成工艺为：第一阶段：以10A电流恒流反向充电30±2min后静置20±2min；第二阶段：以10A电流恒流正向充电20±2min；第三阶段：以24A电流恒流正向充电4±0.1h后静置10±2min；第四阶段：以17A电流恒流正向充电2±0.1h后静置10±2min；第五阶段：以20A电流恒流放电30±2min后静置2±2min；第六阶段：以24A电流恒流正向充电3±0.1h后静置10±2min；第七阶段：以17A电流恒流正向充电6±0.1h后静置30±2min；第八阶段：以10A电流恒流正向充电4±0.1h。本专利技术所述的铅粉为73％的α-PbO+27％的Pb。本专利技术所述的红丹为65％PbO+35％PbO2。本专利技术所述的添加剂为过硼酸钠。本专利技术的4BS铅膏配方，电池化成前的正负极组分主要是硫酸铅，电池化成时，正极发生电化学反应PbSO4-2e→PbO2,PbSO4+2e→Pb，Pb物质状态远比PbO2稳定，正极反应的活化能远高于负极，因此电池化成的主要控制步骤在正极。正极电化学反应的完成需要输出电子，PbSO4不具备导电能力，正极电子无法及时输出降低反应速度，正极化成电位升高，电解液温度上升，正板栅腐蚀加剧。因此我们在铅膏添加红丹，红丹含有PbO2，正面作用：a:降低化成电量；b：PbO2具备一定导电能力，可以降低正极化成电位，减少正板栅腐蚀。c：PbO2分散在活性物质中，电池正极化成时生成PbO2会聚集在现有的PbO2上，形成覆盖面更广的活性物质骨架。由于红丹中的PbO2会和铅粉中的Pb在酸性条件下发生化学反应生成PbSO4。针对该问题本专利技术的和膏工艺，在投加红丹前先加入少量的酸先将铅粉中的Pb降低至最低。为增加正板栅与活性物质之间粘合强度，以强化板栅与活性物质之间的导电性能，降低电池化成过程对板栅的腐蚀，本专利技术延长固化工艺的第3、4阶段时间并调整相应的温湿度工艺以增强正板栅与活性物质之间粘合强度；本专利技术的反向内化成工艺为对电池常规内化成进行调整优化并将首阶段(第一阶段)变更为反向充电阶段。本专利技术的反向内化成工艺：在正常充电化成前增加30min的反向化成，反向化成在正极活性物质内生成少量的Pb，Pb导电能力强，在后续正向化成阶段有效降低正极化成电势，降低正极板栅化成过程所承受的电解液腐蚀。本专利技术采用4BS铅膏，优化固化工艺并使用反向化成工艺，本专利技术电池高温寿命对比比较案例提高60％。采用4BS铅膏并优化固化工艺后板栅与活性物质的连接加强，活性物质脱落不再成为电池高温寿命的主要失效模式。具体实施方式实施例14BS铅膏配方为：725kg铅粉(73％的α-PbO+27％的Pb)、175kg红丹(65％PbO+35％PbO2)、106kg去离子水、96kg硫酸溶液(密度：1.38g/cm3)、2.6kg过硼酸钠、6.25kg4BS(PbSO4*4PbO)晶种、1.0kg聚酯纤维；本专利技术的和膏工艺为：A：和膏机搅拌釜内先后加入725kg铅粉与106kg去离子水，匀速搅拌，持续320秒；B：再搅拌240秒，匀速加入20kg硫酸溶液(密度为1.38g/cm3)，同时搅拌；C：加入2.6kg添加剂、6.25kg4BS晶种、1.0kg聚酯纤维、175kg红丹搅拌300秒；D：再搅拌1260秒，匀速加入76kg硫酸溶液(密度为1.38g/cm3)，同时匀速搅拌；E：匀速搅拌480秒；固化工艺为：第一阶段：温度75℃；相对湿度：98％；时间：7h；第二阶段：温度50℃；相对湿度：50％；时间：10h；第三阶段：温度55℃；相对湿度：98％；时间：7h；第四阶段：温度70℃；相对湿度：30％；时间：8h；...

【技术保护点】
1.一种适合高温使用的铅酸电池制备工艺，其特征在于包括：/n4BS铅膏配制质量份为：715-735kg铅粉； 170-180 kg红丹； 101-111 kg去离子水；92-96 kg硫酸溶液，密度为1.38 g/cm

【技术特征摘要】
1.一种适合高温使用的铅酸电池制备工艺，其特征在于包括：
4BS铅膏配制质量份为：715-735kg铅粉；170-180kg红丹；101-111kg去离子水；92-96kg硫酸溶液，密度为1.38g/cm3；
2.5-2.6kg添加剂、6.15-6.35kg4BS晶种、0.8-1.0kg聚酯纤维；
和膏工艺为：
A：和膏机搅拌釜内先后加入铅粉与去离子水，匀速搅拌，持续320±5秒；
B：再搅拌240±5秒，匀速加入硫酸溶液总量的5分之1，同时搅拌；
C：加入添加剂、4BS晶种、聚酯纤维、红丹搅拌300±5秒；
D：再搅拌1260±5秒，匀速加入余下的5分之4的硫酸溶液，同时匀速搅拌；
E：匀速搅拌480±5秒；
将上述铅膏转移至涂膏斗内通过涂膏机均匀涂填于铅网表面，而后对铅网进行分切生产出单片湿极板，单片湿极板经干燥窑快速干燥后转移至固化室，经固化工艺固化后，进行反向内化成工艺，所述反向内化成工艺为在电池充电化成前增加反向化成。


2.根据权利要求1所述的适合高温使用的铅酸电池制备工艺，其特征在于：
固化工艺为：第一阶段：温度75±2℃；相对湿度：98%；时间：7±0.1h；
第二阶段：温度50±2℃；相对湿度：50%；时间：10±0.1h；
第三阶段：温度55±2℃；相对湿度：98%；时间：7±0.1h；
第四阶段：温度70±2℃；相对湿度：30%；时间：8±0.1h；
第五阶段：温度75±2℃；相对湿度：20%；时间：4±0.1h；

【专利技术属性】
技术研发人员：刘长来，夏诗忠，李斌，高国兴，孙龙，汪展，李国清，阮佳飞，
申请(专利权)人：骆驼集团蓄电池研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42