鉛酸蓄電池內(nèi)化成工藝研究

1、鉛酸蓄電池內(nèi)化成工藝研究摘要：電池化成和槽化成相比，有著許多優(yōu)點，其工藝流程簡化了極板水洗、干燥和電池補充電以及槽式化成的裝片、焊接、取片等工序。節(jié)省了大量工時和能源，不用購置化成槽設(shè)備和防酸霧設(shè)備，電池成本能得到一定的降低。并且，極板不易為雜質(zhì)所污染，能降低電池自放電，電池質(zhì)量也可得到更好的控制，因此，電池化成值得推廣，而制定合理的電池化成工藝，是電池化成的關(guān)鍵。關(guān)鍵詞：電池化成化成制度 反充失水量添加劑一、實驗方法根據(jù)有關(guān)資料報道及相關(guān)的模擬試驗，確定電池化成加酸密度為l.25g/cm 3、（25C）,并添加1%NjaSO和一定量的2#添加劑（2#添加劑為公司機密在此不便公開），加酸量按公

2、司現(xiàn)行的加酸量執(zhí)行，最大充電電流為0.15C0.3C。本次試驗主要討不同化成制度對電池化成的影響。二、試驗分析及討論1、化成電量化成電量是影響電池化成的主要因素之一，化成電量過低，活性物質(zhì)未能充分轉(zhuǎn)換，二氧化鉛含量低，導(dǎo)致電池初期性能能不好。而化成電量高，除能量損耗增加外，化成過程的溫升不易控制，氣體對極板沖擊也較大，會影響電池壽命。因此，應(yīng)選擇合適的化成電量。以RA12-100為例，見表 1化成電量10小時率放電1C放電正極二氧化鉛含量5.0C10h23min36min14s83.02%5.5C10h57min38min07s90.23%6.0C11h19min40min33s92.41%從

3、表1可以看出，化成電量為 5.0C時、二氧化鉛含量偏低，化成電量為5.5C時，二氧化鉛含量比較合適；化成電量為6.0C時雖二氧化鉛含量較高，但充電時間稍長且充電過程電池溫升也較大。化成電量與活性物質(zhì)富裕量有關(guān)，如 RA12-100電池正極活性物質(zhì)為 9.8/Ah ,活性物質(zhì)富裕量越大，化成電量宜相應(yīng)提高。另外，化成電量與化成電流密度有關(guān)，化成電流密度越大，化成效率越低，則化成電量需提高；化成電流密度越小，化成效率越高，則化成電量可適當(dāng)降低。從上述分析可以看出，化成電量選用5.5C6.0C比較合適。.額定活性物質(zhì)量低極板較薄的電池，化成電量選用 5.5C。額定活性物質(zhì)量高極板較厚的電池，化成電量

4、選用 6.0C。2、化成制度2.1 反充（反極極化）在電池化成前，采取適當(dāng)?shù)姆闯鋵﹄姵貕勖幸欢ê锰帲瑢钚晕镔|(zhì)的轉(zhuǎn)換有促進作用，以RAI2-100電池為例，充量為 5.8C,見表2放電形式10小時放電1C放電反充11h19min39min19s不反充10h41min37min01s從表2可以看出，適量反充，可提高電池初始容量。但是，反充轉(zhuǎn)向正充需將電池完全去極化放電（放至接近0V最后可以短接一段時間），放電時間較長。因此，反充時間應(yīng)加以控制，可選擇0.51小時。2.2 化成方式由于電池化成酸量較低，酸比重較高，極化較大，電池反應(yīng)效率降低，特別是極板深處的活性物質(zhì)更不易轉(zhuǎn)換。因此，應(yīng)在化成過程

5、中，增加一次或多次的放電過程，這樣可降低極化，提高化成效率。并且增加充放電循環(huán)，可提高正極B-PbO2含量，能提高電池的初始容量。電池化成應(yīng)采用多次充放的化成方式， 特別是極板較厚的電池。本次試驗采用三種工藝進行， 從測試的結(jié) 果來看，電池放電性能均可以達到標準要求， 正極板硫酸鉛的白斑面積也大大降低，白斑面積約為極板表面積的1-3%.以RA12-100為例，見表 3工藝類型工藝1工藝2工藝310小時率放電10h36min10h42min11h3min1C放電38min19s39min52s40min50s電池內(nèi)阻3.8m Q3.8m Q3.6m Q正極PbQ%90.33%90.26%93.1

6、8%從表3可以看出工藝3的測試結(jié)果最好且化成時間也最短。工藝 1和工藝2最大充電電流為0.15C,工藝3最大充電電流為 0.3C,三種工藝都有多次放電過程。3 ,電池化成的失水量知道電池化成的失水量，可有效指導(dǎo)加酸量和加酸密度的選擇，并對確定電池化成后硫酸的 密度有幫助。單格電池額定失水量，見表 4電池型號化成電量備注5.0C5.5C6.0CRA12-651.031.281.36RT13ARA12-1001.071.331.42RT17ARA12-1001.141.371.55RT20A從表4可以看出，化成電量為 5.5C6.0C（電池溫度控制 < 55 C）其失水率約為l.28-1.5

7、5g/cell.Ah，井且采用相同的化成電量，極板越厚，失水量越大，這是因為較厚的極板，額定容量較大，而采用相同的化成電流其表現(xiàn)化成電流密度較大，因此失水較快。為了避免電池在化成時失水過多，可在化成過程中采取一些必要的措施來防止失水或酸霧外溢。如在安全閥上加冷凝管或加大一些的安全閥等。 4、關(guān)于化成溫度的控制由于電池化成電解液密度較高，電池?zé)岱磻?yīng)加快，而酸量又相對較低，不能及時散熱。因此，電池內(nèi)部溫度很高，加酸初期可達70C,化成中后期溫度會超過75 C,而溫度太高，加大失水量，對極板壽命不利，電池初期容量也低。因此，電池化成必須采用溫控措施。本次試驗采用循 環(huán)水冷卻方式，由于充電初期電流較大

8、，電池內(nèi)部溫度較高， 在化成過程中加點冰塊井用風(fēng)扇吹。加酸至充電時間控制在4小時以內(nèi)，若加酸后擱置時間過長則在后面的充電過程溫升將無法控制。要求水溫控制在 55 c以內(nèi)。對于批量生產(chǎn)，可采用循環(huán)水加冰冷卻。從這次試驗來看，采 用循環(huán)水加冰冷卻無論電池的初始容量還是電池的內(nèi)阻都過到了預(yù)期目的。5、電池化成與極板化成性能對比以RA12-100為例， 見表5項目電池化成極板化成10小時率放電11h13min11h37min1C放電39min51s40min09s電池內(nèi)阻3.6m Q4.1m Q浮充電壓差異（13.9V/只）士 0.23V士 0.14V表5可以看出，電池化成較極板化成而言，10小時率和

9、1C放電差異不大。內(nèi)阻較小，浮充電壓稍顯不均衡，這可與極板的化成質(zhì)量有密切關(guān)系。 在這次試驗中還發(fā)現(xiàn)經(jīng)過一次 C10循環(huán)后, 電池內(nèi)阻有適當(dāng)?shù)慕档停?浮充電壓差異無明顯變化。 而經(jīng)過三次 C10循環(huán)后，容量和浮充電壓的 一致性都很大的提高。5、添加劑對電池化成的影響（正極添加紅丹和天然磷片石墨）紅丹的主要成分是 PEQ,為PbO利PbO的混合物，作為添加劑加入正極活性物質(zhì)中，起成核作用，促進活性物質(zhì)的轉(zhuǎn)換，又因其本身處于高氧化狀態(tài)，能夠降低化成能量損耗和縮短化成時間。由于紅丹不易制備，并且受時間的影響，本次試驗未進行深入研究，只作了一次模擬試驗。添加天然磷片石墨主要考慮正極板導(dǎo)電性，在試驗中化成時間明顯縮短。以RA12-100為例，見表 6項目基本配方添加紅丹添加紅丹和天然磷片石墨10小時率放電10h21min10h53min11h44min1C放電35min0.9s38min18s41min07s正極PbO%84.17%90.54%92.65%從表6可以看出，正極添加適量的紅