阀控铅酸蓄电池生极板的高温固化_唐征

收稿日期:2003-02-19

作者简介:唐征(1975—),男,湖南省人,工程师,硕士,主要研究方向为电化学。

Biography :TANG Zheng (1975—),male ,engineer ,master .

阀控铅酸蓄电池生极板的高温固化

唐　征1

,　毛贤仙1

,　王　瑜

1,2

,　项文敏

1

(1.浙江南都电源动力股份有限公司,浙江杭州310013;2.哈尔滨工业大学应用化学系,黑龙江哈尔滨150001)

摘要:综述了铅酸蓄电池生产中生极板高温固化的机理和作用,以及固化温度对极板固化质量和电池性能的影响,得出采用高温固化的关键是3PbO ·PbSO 4(3BS )向4PbO ·PbSO 4(4BS )转化,4BS 铅膏的生成和腐蚀层改善了板栅/正极活性物质(PAM )界面的连接性能的结论。提出了采用高温固化工艺后,其它相应工艺(包括正极铅膏中加入添加剂、化成方式等)应该进行调整以及高温固化所应该注意的问题和解决方法。采用高温固化工艺,提高极板固化的温度和湿度,将有效地提高阀控铅酸蓄电池的循环寿命。

关键词:阀控铅酸蓄电池;高温固化;循环寿命;板栅/正极活性物质界面;三碱式硫酸铅;四碱式硫酸铅中图分类号:T M 912.1 文献标识码:A 文章编号:1002-087X (2003)06-0539-06

High temperature curin g of un formed plate in valve -regulated lead -acid battery

TANG Zheng 1,MAO Xian -xian 1,WANG Yu 1,2,XIANG Wen -min 1

(1.Zhejiang Narada Power Source Co .,Ltd ,Hangz hou Zhejiang 310013,China ;2.Departmen t of Ap plied Chem istry ,HIT ,Harbin Heilongjiang 150001,China )

Abstract :Mechanism and effect of unfo rmed plate of high temperature curing on the perform ance of valve -reg u -lated lead -acid (VRLA )battery w ere elaborated ,effect of curing temperature on the curing quality of plates and

the performance of batteries w ere also discussed .Results show that key to use the proc ess of hig h temperature is conversion of 3PbO ·PbSO 4(3BS )into 4PbO ·PbSO 4(4BS ),the form ation of 4BS and corrosion layer ,which improve the connection performance of the interface between grid and positive active m aterial (PAM ).The deter -mination that the other technologies should be revised ,including paste additive and formation method w as sug -gested ;points for attention and solutions to it w ere summarized at last .Results show that the cy cle life of VRLA battery can be improved efficiently by means of improving the curing temperature and humidity .

Key words :valve -regulated lead -acid (V RLA );high temperature curing ;cycly life ;interface betw een grid and positive active material (PAM );3PbO ·PbSO 4(3BS );4PbO ·PbSO 4(4BS )

阀控密封铅酸(V RLA )蓄电池在一些应用场合,如电动车、风能、太阳能储能系统、铁路车辆等对V RLA 蓄电池的循环寿命有着较高要求的使用领域中,循环寿命明显缩短,并且在一

般充电制度下容量难以恢复,即早期容量损失(PCL )[1]。V R -

LA 蓄电池的循环寿命缩短一直困扰着国内外许多铅酸蓄电池厂家,为此国内外一些知名厂家已经投入大量资金开发高性能的V RLA 蓄电池,提高V RLA 蓄电池的循环寿命,促进V RLA 蓄电池在这些新领域的成功推广。然而要解决V RLA 蓄电池的循环寿命问题还需要一定的时间,从影响其循环寿命的情况来看,电池失效主要发生在正极板,所以业内人士大多是从正极着手,如改善正极铅膏配方、在板栅合金中加入合金添加剂、

采用高温固化工艺等改善板栅与活性物质之间的界面来改善电池性能,提高电池的循环寿命。合金添加剂和铅膏配方等在很多文献[2～8]中均有报道。在此,本文主要对固化机理进行阐述,提出高温固化的必要性,并对其它工艺作相应的调整和匹配,同时也从多方面研究了固化温度对极板固化质量以及电池性能的影响,最后提出高温固化所应注意的问题,以供同行参考。1　固化机理

固化工序对极板质量的影响非常重要,是V RLA 蓄电池生产中的重要环节,它关系到铅酸蓄电池的容量和寿命,因此认识生极板固化过程机理是十分重要的[9]。传统的固化工艺是极板在一定温度、湿度和氧气条件下,使板栅快速氧化,形成腐蚀层(CL ),固化形成的3PbO ·PbSO 4(3BS )化成得到细颗粒的β-PbO 2,由活性聚集层(AM CL )连接正极活性物质(PA M )和CL 的骨架由细枝条组成。涂板时,涂填在极板上的铅膏颗粒之间及颗粒和板栅之间的连接不是很紧密,颗粒被薄液膜和水

化粒子包围,代表了铅膏的单个结构元素,通过固化(包括干燥过程)工序,使这些单个结构元素连接成一张连续的、坚固的骨架结构。而采用高温时,固化炉中接入热蒸汽和提高温度至75℃以上,可加速腐蚀层的形成,固化形成4PbO·PbSO4(4BS),使个别晶粒进入骨架保证了相互连接,保证得到的腐蚀层在连接板栅与PAM时具有良好的结合力,4BS化成得到的正极活性物质是晶体较大的α-P bO2,形成的A MCL层连接PA M与CL的骨架是由粗枝条组成,这时板栅的腐蚀层也有足够的厚度,与活性物质的结合性更好。同时腐蚀层中有的PbO n的n 值提高,电池的容量及寿命均得到提高[10,11]。

固化过程经过物理过程和电化学腐蚀过程,完成了铅膏的硬化、游离铅的氧化和板栅的腐蚀,达到极板固化的目的[12],即极板固化过程主要发生以下三个基本过程:(a)湿处理阶段,使极板间湿度达到平衡,并生成3BS或4BS,形成致密的骨架结构;(b)板栅腐蚀层的形成和游离铅的氧化,使腐蚀层与骨架的连接更紧密;(c)干燥阶段,使得活性物质中水分减少至能保证活性物质有良好的稳定性。这一过程在中等的温度和很低的湿度下进行,边缘的水分蒸发,颗粒之间形成连续的多孔物质,增加了固化铅膏的粘接强度和结合力。

2　高温固化作用

https://www.wendangku.net/doc/c29766536.html,ruelle等[13]论述了高温固化反应机理:由硫酸盐Pb-SO4、1BS和PbO组成的混合物,在局域(固液表面)pH值允许范围内,首先生成3BS中间态,再由剩余的PbO和3BS反应形成4BS,在3BS的表面形成4BS的晶核过程,再由3BS转化成4BS。同时,聚合现象快速在宽度方向生长(有表面活性剂存在时,情形不同),最后,因PbO溶解或小颗粒碱式硫酸铅离解而提供铅粒扩散,致使针状4BS纵向生长,这与O stwald 效应相似。高温固化就是在一般固化的基础上,提高了温度和湿度来形成性能好的4BS铅膏,达到更好的固化效果,这一方法已被世界上许多公司,如G NB、Delphi、FA M M、Johson等采用,这主要因为高温固化起到以下作用。

2.1　形成性能良好的腐蚀层

固化的主要目的是形成性能良好的腐蚀层,这主要与板栅合金的组成和工艺,使用铅膏(3BS,4BS)的类型、固化温度和湿度以及化成制度有关,高温固化使这一目的得以充分实现。在涂膏固化时板栅腐蚀层开始与铅膏连接,在高温和高湿下固化24h,金属的氧化加速,腐蚀的过程是铅和空气中的氧气反应形成了氧化铅,为固化铅膏骨架提供了良好的连接。D. Pavlov对高温固化不同温度条件下固化的正极板进行20h率的三种容量测试[14],结果表明固化温度越高,极板的初始容量越高,这主要是由于高温下板栅和极板界面形成的腐蚀层的速率更快,而与铅膏本身的关系不大。高温固化下,形成了更厚的腐蚀层,腐蚀层保证了正极活性物质之间及板栅和正极活性物质之间的接触更良好。板栅腐蚀层在涂膏时开始与PAM连接,固化时逐步形成板栅与PAM的连接。涂膏后极板铅膏中游离铅的氧化和板栅的腐蚀,这两个过程之间是相互关联的,其本质是相同的,但是以不同的速率进行,因为合金添加剂影响了板栅的氧化,而水作为铅氧化放热反应的催化剂,由于热量的产生,导致了铅膏中水分的蒸发。

通常情况的固化,水分含量在7%～8.5%的范围内氧化速率最高,铅膏中的水分保持在这个范围的时间很短。如果初始的铅膏水分含量在9.5%～10.5%时,铅氧化的过程可以被延长,它的速率达到最大。如果初始的水分含量高于10.5%,大量的热量使得蒸发加速,铅膏的水分含量急剧降到8.5%,在这种条件下,固化开始氧化速率是低的,没有释放可利于铅膏干燥的热量,游离铅仅仅部分被氧化。而在高温和高湿条件下固化,有高的温度和足够量的水分,保证了游离铅氧化和板栅腐蚀所需的热量和湿度,金属的氧化加速,形成性能良好的腐蚀层,为固化铅膏的骨架提供了连接。

因此高温固化下形成了更厚的腐蚀层,保证了铅膏之间及板栅和正极活性物质之间良好的接触,可以说性能好的腐蚀层的形成是极板固化生产的重要目标,而高温固化使这一目标得以实现。

2.2　形成性能更好的4BS晶体

在不同的和膏和固化温度下,获得了两种结构类型的铅膏:(1)当和膏温度为30～60℃下,固化也在相同温度范围下,形成3BS铅膏结构;(2)当铅膏在温度为75～95℃下制备,获得的铅膏由4BS组成,固化过程主要是小颗粒的4BS长成大颗粒的4BS,这个过程发生在80～95℃下在6～8h之间,或者固化在40～65℃下,约需24h;(3)而在50℃下制备的铅膏由3BS组成,当固化在75℃以上进行,发生了3BS向4BS的转化,固化开始时,初始的铅膏由3BS、正方晶的PbO和Pb组成,固化8h后3BS晶粒转化为4BS,直到固化10h时还保持着4BS晶粒的成长,正方晶PbO的数量由于参与4BS和斜方晶的PbO的形成而减少,4BS晶粒在8h内完全形成。如果初始的铅膏中含有一定的3BS、斜方晶的PbO、正方晶的PbO和一定量的4BS晶核,固化的温度足够高(90℃以上),可以形成均匀的4BS,充分有效地保证了4BS晶核在铅膏中空间上的均匀分布。固化时在铅膏中形成了多孔结构,是影响电池容量和电性能的第二因素[14]。由于重结晶和化学转化过程使铅膏的孔的分布发生了变化,固化后的铅膏形成了孔径为0.6～4μm的孔,这表明小晶粒消失(或者它们的数量突然减少),形成了大颗粒和大孔。4BS的量和平均孔径均达到最大值,因为4 BS晶粒比3BS晶粒更大,4BS的铅膏与3BS铅膏相比有更大的平均孔径。随着湿度的降低,大直径的孔开始失水,然后是小的孔,铅膏含水量为11.3%时,水从平均孔径大于11μm的孔中蒸发,水含量为3.9%时,水从孔径大于0.34μm的孔中开始蒸发。在固化时,孔体积约增加15%～30%,铅膏视密度由7.0～7.1g/cm3增加到7.8～8.0g/cm3,约增加10%,差热分析(DT A)显示化学结合水的数量由1.2%减少到0.5%,这部分质量的损失可能是由于3BS和斜方晶PbO的结合水的蒸发。负极板固化时4BS的成核过程受到膨胀剂的阻碍,即使在增加固化温度的情况下,仍然没有4BS形成。

4BS晶体可以在正极板生产的两个阶段进行[15,16]:(1)温度高于80℃进行的正极铅膏制备,即高温合膏,4BS和膏取决于H2SO4和氧化铅比例;(2)极板采用高于80℃的温度进行固

化,即高温固化。这两种方法都有利于形成4BS,但在生产投资方面,前者需要更多的成本,因此目前多数厂家都采用对固化炉进行改造,利用高温固化来达到形成4BS的目的。由于高温固化效果好,工艺简单,容易实现,而高温合膏工艺很难控制,这导致生产商更愿意采用高温固化工艺来生产4BS极板。

2.3　有利于铅膏干燥时形成结合力和粘接强度良好的极板

在固化工艺的铅膏干燥阶段发生了如下现象[14]:(1)水从毛细孔中蒸发,先从大孔中蒸发,然后从小孔中蒸发;(2)然后水蒸气从颗粒间的薄液膜蒸发,结果导致这些液膜厚度减小。 水蒸发导致了孔截面积的减少,最后铅膏缩小,当铅膏体积突然减少,将会导致铅膏裂纹甚至铅膏从板栅上脱落。为了防止铅膏裂纹,采用下列两种方法:(1)使用合适的干燥条件;

(2)使用化学法在极板上喷上硫酸、碳酸盐或硫酸盐溶液。这种处理的结果是形成了厚度为20～30μm的硫酸铅或碳酸铅层,这些化合物有大的摩尔体积,导致孔的截面积减小,从而使干燥速率下降。在固化阶段,碳酸铅和硫酸铅与铅膏的其它组分反应分别形成了2PbCO3·Pb(OH)2和3PbO·PbSO4·H2O或者4PbO·PbSO4。

在铅膏干燥的第一阶段,填充在毛细孔中与颗粒之间束缚不紧密的水分首先蒸发,形成了大的通孔,发生再结晶现象,使强度略有增加(提高到2kg/cm2),进一步干燥,颗粒之间薄液层的水分蒸发,极板收缩,结合力从2kg/cm2增加到4.8kg/ cm2,但是残留在铅膏中的唯一液相以环或楔状液形式,被表面张力所保持,如果继续干燥,包含在氢氧化铅内的楔状液也蒸发,颗粒之间沉淀物使它们相互联结成多孔状的物质,随后骨架结构变硬,结合强度从4.8kg/cm2增加到6.0kg/cm2。

在铅膏干燥的第二个阶段,水蒸气从类楔形环处发生,铅膏的体积和孔率在这一步保持不变,这一阶段发生铅的氧化,被溶解的铅在颗粒边缘的分界处沉积,因而将它们“焊接”成连续的多孔状物质。在该阶段,粘结强度和结合力的增加速度很慢,为了加速这一过程,最重要的是允许缩短固化工序的时间。 当铅膏处于半悬浮态,因为颗粒之间存在厚的液层,所以颗粒之间的交互作用非常微弱,当大量的水蒸发掉后,铅膏的密度达到了3.7g/cm3,颗粒之间形成了薄的液膜,毛细孔内被溶液填充,在这种条件下,颗粒之间交互作用形成了稳定的物质———铅膏。

同样高温固化提供了铅氧化所需的足够的湿度,从而形成了结合力和粘接强度良好的极板,而结合强度的变化影响到腐蚀层的形成,固化的4BS铅膏与3BS相比,有更高的孔体积,孔体积和固化铅膏的视密度也呈线性关系。铅膏干燥后,形成更大更多的孔,使得板栅表面有充分的氧气,加强了腐蚀。通过改变固化炉的温度和湿度改变铅膏的水分和游离铅的氧化速率,即板栅表面腐蚀层的成长速率。当铅膏的水分含量在7%～8.5%,游离铅氧化和腐蚀的速率最大,这时产生大量的热量,促进了铅膏中水分的蒸发,因此高温固化决定了铅膏的结合力和粘接强度。结合强度的变化影响到腐蚀层的形成,在铅膏干燥的第8h后,孔张开使氧气进入,在干燥的第10h到24h,铅膏的结合力和粘结强度增加迅速,因为那时有铅氧化所需的足够的湿度和板栅表面所需要的氧气。

然而,一些过程是与大气有关的:如铅膏游离铅的氧化、板栅的腐蚀和极板的干燥,这些过程的速率将依赖于一个系数,用“β”表示,这个系数表示与环境空气接触的每平方厘米的表面积上铅膏的数量,这个系数将决定大气依赖过程的速率,当一片极板被固化,β系数很小,固化过程的速率是高的,当一堆极板被固化,β值急剧增加,因此大气的依赖过程降低,极板固化是一个很慢的过程(不同湿度和氧气通道的区域将形成)。固化时极板的堆放影响β系数,这个系数值越接近单片极板固化的参数,固化过程的速率越高,极板固化阶段的周期越短。从上述可以知道铅的氧化、板栅腐蚀、铅膏的干燥和碱式硫酸铅的再结晶等阶段主要受环境条件,即温度和湿度的影响。

总之,铅膏组成和极板固化条件对电池的性能有很大的影响,PbO2活性物质与板栅之间的界面对铅酸电池有很大的影响。腐蚀层是在极板固化期间在板栅表面形成的[17],其中包括两层:CL1———覆盖在板栅表面的氧化铅层;CL2———厚的碱式氧化铅层。其中CL2的厚度影响了铅膏和CL2之间的连接稳定性。其厚度与温度、固化时间以及靠近板栅的水分有关[18]。当极板固化时,在板栅颗粒边缘———Sn和Ca分离层开始形成,然后被氧化,当与孔中溶液接触或者与高度水化的CL2接触时,这一薄层进入腐蚀层并开始溶解。在腐蚀层和3 BS或4BS晶体之间接合主要受颗粒尺寸和水化程度的影响。4BS比3BS具有更强更长的针状晶体,而且相互交错,构成活性物质的网状骨架结构,增大了极板强度,有效防止电池正极铅膏的软化脱落,4BS化成后转化为较密的PbO2,以α-PbO2为主[19],PbO2在电极中起到传递电流,保持活性物质结构的良好作用,延长电池的循环使用寿命。大的4BS颗粒沉积和溶解在CL2中,与CL2发生化学作用,在铅膏和腐蚀层之间形成了稳固的接合,从而也确保电池循环寿命。因为4BS有小的表面积,通过交叠作用转化为有较小表面积的活性物质,导致4 BS正极板电池初期容量和输出功率较低。在3BS铅膏中的小孔径,表面积大,颗粒与CL2之间的接触面积小,接合作用不牢固,因此3BS极板尽管比4BS铅膏制备的极板有更好的电源性能,但循环寿命较短。由此可知,4BS晶体相对于3BS,在铅膏和腐蚀层之间,更有利于形成稳固的界面,保证了极板良好的结合力和粘接强度,延长了循环寿命。

3　其它工艺相应调整和匹配

3.1　合金添加剂

将添加剂加入到板栅合金和活性物质中对板栅与活性物质的界面导电性、容量和循环寿命等有强烈的影响[20,21]。Sn 提高了腐蚀层导电性[20],Ag也有Sn相同的作用,还可以减少高温下板栅膨胀变形的趋势[22],而Sb,Bi和A s等加入到活性物质中,提高了腐蚀层和PAM之间的连接,也有利于PAM之间的聚集[21]。合金添加剂的加入,加快了板栅的氧化,有利于腐蚀层快速形成。在放电过程中,正极板放电过程是活性物质向PAM和板栅界面迁移,这种PAM的电子结构在其完全放电后将分离,从而限制了正极板容量。相反,由于阻止电流从板栅/界面迁移,PA M的放电将终止。当进行深放电时,界面(包

括腐蚀层和活性物质连接层)也许对容量的形成有作用,从而结构的改变导致阻止电流在汇流排和活性物质之间的迁移,缩短了电池寿命。因此必须找到一些合适的方法,如向合金中加入添加剂来影响界面的结构以提高电池的循环性能。

3.2　正极添加剂

Dreier[23]、D.Pavlov[24]、A.cooper[25]、L.N arasimham[26]、孙成[27]、阎新华[19]等研究表明,随着固化温度升高,电池的初始容量下降,这是高温固化的一个不利因素,因此提出向正极铅膏中加入红丹、硫酸钠和PVP(聚乙烯吡咯烷酮)等来提高初期容量。

3.2.1　红丹

红丹在铅酸蓄电池中的作用[28]主要是缩短极板固化时间,提高极板固化质量和电池的初期容量。红丹中金属铅含量小于2%,因此活性物质中红丹含量越高,整个PAM中的金属铅含量就越低,在固化过程中,金属铅降到一定程度(即铅氧化),板栅与活性物质界面腐蚀层就容易形成。如果含红丹的正极板在固化后金属铅的含量能达到1%以下,就说明铅膏中金属铅与氧的氧化反应已经深入到界面,腐蚀层也已经形成。所以其提高了固化质量的同时也缩短了固化时间。因此加入红丹节约了能源消耗,更有利的是提高了极板固化质量。此外在正极板化成时,占1/3量的PbO2将成为随后生成的PbO2的晶核,促进化成,加快了化成速度,缩短化成时间,提高了蓄电池初期容量。由于不用考虑氧化,总的固化时间可以缩短。同时,目前的红丹生产工艺可适当调整以保持红丹中的较高β-PbO2,从而有利于在固化时生成4BS,提高电池的循环寿命[29]。

3.2.2　硫酸钠

Jenn-Shing Chen研究高温固化时,向活性物质中加入硫酸钠添加剂[30]时发现硫酸钠减小了极板固化后的4BS晶体大小,使得极板化成后α-PbO2和β-PbO2的晶粒变得细小,极板表面积增大,提高了电池的初始容量和平均容量(比一般的高温固化的容量提高了4%～8%)。而且高温固化后的组成不受加入硫酸钠和加入量的影响,只与固化温度有关。正极板固化后主要成分是4BS,α-PbO2和一些HC,化成后主要成分是α-PbO2,β-PbO2和少量PbSO4。

3.2.3　PVP(聚乙烯吡咯烷酮)

文献中[31]已经报道向正极活性物质中加入聚乙烯吡咯烷酮作表面活性剂来改变4BS晶体的尺寸。SEM的研究指出,加入表面活性剂不仅影响晶粒的宽度,同时影响其长度。只须添加质量百分数为2.5%的添加剂,可让晶粒宽度减小20%。但如果添加剂超过20%会减慢反应速度。

采用PV P添加剂,3BS粒子的聚合速度减缓,粒子宽度减小。实际上聚乙烯吡咯烷酮有机聚合链包裹粒子,改变界面,阻止颗粒的生长。反应前体具有针状晶形,在棱形界面连续包裹上聚合物,阻止晶体的增长,而且由于空间阻碍致使终端残损,这样不同的颗粒在成长过程中,向末端扩散,比向棱面扩散更容易,所以得到粒子的长宽比很大。从而得到4BS晶体表面积大,初期容量也有一定的上升。而在未加添加剂的固化反应中,注意到4BS颗粒的大小与反应条件有关,温度影响颗粒的长度,这可能是因为温度升高能增强粒子扩散能力。用不同的硫酸铅反应前体得到的4BS长度不同,但用超声波作用反应前体导致4BS颗粒不同的现象得到缓和,这说明反应前体的性质不是影响4BS颗粒大小的最重要的因素。实际上4BS 合成都是由3BS生成的,相对而言,反应前体的结构对4BS颗粒大小有更大的影响。这可用两种不同结构的3BS来说明,实际上由固化而产生4BS的平均大小,取决于所用3BS的形貌,不同的3BS所生成的4BS在两个方向上可能相差1倍,不论是用哪种反应前体,都有3BS中间态生成。因此控制3BS 结构可控制4BS结构。用机械研磨法也可改变4BS晶形,最终可改变4BS粒子的大小。这些电化学实验证明,4BS颗粒的大小对它的电化学性能有很重要的影响。

3.3　化成工艺

采用高温固化后,由于生成了大颗粒的4BS晶体,使用常规的化成方法,很难使得极板化成彻底,因此化成工艺要作相应的调整。目前推出两种化成方法供大家参考。

3.3.1　脉冲电流化成

采用脉冲电流进行化成,有很多文献已经有报道[32]。目的主要是为了降低生产成本。因为采用脉冲电流,可以减少化成时间,其化成效率比一般恒电流充电制度提高15%～30%,脉冲充电对延缓活性物质中的晶体化过程非常有效,循环中对减少靠近板栅的PbO层发展有利。对于电池化成,固化的正极板转化为PbO2比固化的负极板转化为海绵状的Pb要求更高。脉冲和普通电流化成对比[33],脉冲对于转化为PbO2比普通方法有更高的化成效率,在不经过高温固化的极板上可以发现有4BS,而使用普通方法,没有观察到4BS的生成。有利于提高β-PbO2/α-PbO2的比例,而且化成时间越长,化成效率更有效。脉冲电流中断时间越长,化成越彻底。原因是采用脉冲化成时,消除了硫酸的浓差极化,提高了化成效率。α-多晶型物相对β-多晶型物的结构更紧密,更可以防止物质的脱落,因为有更大的表面积,可以具有大电流放电的性能。根据这种观点,脉冲放电形成的极板将有好的高倍率放电性能,但也许循环寿命不好。

3.3.2　延长化成时间

采用高温固化后,由于形成大颗粒的4BS晶体,采用通常的化成程序,电池很难达到规定要求,比如初期容量达不到要求,电池浮充均一性不好等,为此有必要延长化成时间,增加化成时的容量判断次数以及在出厂前延长浮充时间,但这对于降低生产周期和降低生产成本方面都有不妥。

4　高温固化注意事项

通过对工艺条件的不断摸索,为了使得活性物质和板栅之间有牢固的接合,必须注意以下事项:

(1)板栅尽量不要与空气长时间接触,以免在板栅表面形成碳酸盐,另外要净化水蒸气,除去CO2[17,18]。当板栅在空气中储存长的一段时间后,Ca与CO2反应形成CaCO3。在固化时,CaCO3溶解在界面的溶液中,与Pb(OH)2化合物反应形成碱式碳酸铅之类的化合物,这些相中包括有很薄的晶体,破坏

了铅膏和CL2层之间的接触,引起电池性能下降。高温固化铅膏时,CO2随着水蒸气进入固化室,造成碱式碳酸铅的形成,所以缩短板栅的储藏时间和净化水蒸气是有利的。

(2)在固化初始阶段,温度不要升高太快。初始温度下降,不仅可以节约能源[因为根据X射线光电子光谱法(XPS)实验,发现3BS转化为4BS大概在高温固化10h以后],更主要的可以提高固化质量,避免初期因温度过高引起的水蒸气鼓泡而削弱板栅与铅膏之间的粘合力,因为极板迅速受热到90℃,板栅温度上升比铅膏快,导致了水的蒸发和气泡的形成,水蒸发使得铅膏颗粒与板栅脱离,从而减少了CL2与铅膏的接触面积,破坏了板栅与铅膏之间的连接。

(3)固化过程中的温度和水蒸气随时间的改变要作相应的调整。

(4)采用了高温固化工艺,其它相应的工艺要做一定的调整(包括化成工艺,正极铅膏中加入硫酸钠、P VP或者红丹等添加剂,干燥工艺等),有利于提高电池的初期容量。

(5)避免破坏CL2和铅膏之间的连接现象[18]。

在金属颗粒的边缘有金属晶间化合物[如(Pb1-x Sn x)3Ca]形成,其不溶解在腐蚀层中,在金属和腐蚀层界面产生了不均一的组成和结构,破坏了腐蚀层和板栅之间的接触和连接。如果合金中Ca的量从0.07%减少到0.04%,使得Sn的含量在1.2%以上,则该腐蚀层的影响可以得到抑制。

采用高温固化的关键是形成4BS颗粒和性能好的腐蚀层,改善了板栅/PAM界面以及活性物质之间的连接性能。只要采用合适的固化工艺,并对其它相应工艺(包括正极铅膏中加入添加剂,化成方式等)进行调整,提高极板固化的温度和湿度,有利于3BS向4BS转化、4BS的生成和板栅与铅膏之间更好的连接,就可有效地提高VR LA蓄电池的循环寿命。

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铁锂电池与铅酸对比

铁锂电池与铅酸对比

磷酸铁锂电池和密封阀控式铅酸蓄电池的比较 一、产品性能比较和系统组成比较 磷酸铁锂电池和铅酸电池性能比较详见表４。 表４ 磷酸铁锂电池和铅酸电池性能比较 电池性能 说明 磷酸铁锂电池 铅酸电池 单体电压 （V ） 3.2 2 重量比能量 （wh/kg ） 110~130 30~50 体积比能量 （wh/L ） 180~220 80~120 循环寿命 1C100%充放 ≥1000次 250~350次 高温性能 循环寿命变化 45℃为25℃时减半 35℃为25℃时减半 低温性能 -20℃容量保持率 50% 55% 自放电 常温搁置28天 4% 5% 充放电效率 >99% 80% 耐过充性能 一般 好 安全性 优 优 环保 无污染 污染 磷酸铁锂蓄电池与铅酸蓄电池在-48V 直流电源系统的组成比较如表５所示。 表1 磷酸铁锂电池组和铅酸电池组参数比较 组单体组单体组单体组单体浮充均充铅酸电池40~572448243.2 1.854.0 2.2556.4 2.35 1.13 1.18铁锂电池40~571651.2 3.243.2 2.755.2 3.4557.6 3.6 1.08 1.13铁锂电池 40~57 1548 3.243.2 2.88 54.0 3.6 56.4 3.76 1.13 1.18 电池设备工作范围只数 标称电压(V)电压比值放电终止电压(V)浮充电压(V) 均充电压(V) 资料显示： ? 充满电后4.0V 的磷酸铁锂蓄电池静置15分钟后回落到3.4V ，电池开 口电压3.4V 。 ? 单体工作电压为2.0V~4.2V 。 ? 在3.65V 以下可以充电性能稳定。 ? 单体电池放电时，3.0V 以下电压下降很快。 综合以上信息，建议48V 直流系统的蓄电池组只数选择16只的配置方案。 二、基站应用方案比较及投资比较 磷酸铁锂电池应用在基站中，主要考虑到不同放电率对该种电池放电容量的影响较小，以及耐受较宽的环境温度。以下将针对基站的功耗、后备时间进行电池容量选择的分析。

12V铅酸蓄电池型号规格表Word版

12V铅酸蓄电池型号规格表 电池型号额定电压额定容量长宽高总高参考重量（V）（AH）（mm）（mm）（mm）（mm）（KG）12V0.8AH12V0.8AH962562620.40 12V1.3AH12V 1.3AH974351570.50 12V1.9AH12V 1.9AH1783560660.75 12V2.0AH12V 2.2AH70471011070.75 12V2.3AH12V 2.3AH1783560660.87 12V2.6AH12V 2.6AH70471011070.80 12V3.3AH12V 3.3AH134676166 1.30 12V4.0AH12V 4.0AH9070101106 1.20 12V4.5AH12V 4.5AH9070101106 1.40 12V5.0AH12V 5.0AH9070101106 1.50 12V7.0AH12V7.0AH1516594100 2.00 12V7.2AH12V7.2AH1516594100 2.05 12V8.0AH12V8.0AH1516594100 2.50 12V9.0AH12V9.0AH1516594100 2.60 12V10AH12V10AH1519895100 3.00 12V12AH12V12AH1519895100 3.60 12V15AH12V14AH1519895100 4.00 12V17AH12V17AH181******** 4.60 12V18AH12V18AH181******** 5.00 12V20AH12V20AH181******** 5.00 12V24AH12V24AH1751651251257.50 12V24AH12V24AH1651261751827.50 12V26AH12V26AH1751651251257.80 12V28AH12V28AH1751651251258.00 12V33AH12V33AH19613115518010.0 12V38AH12V38AH19816617017012.5 12V40AH12V40AH19816617017013.8 12V50AH12V50AH28012519019015.0 12V55AH12V55AH22913820822716.2 12V65AH12V65AH34816812817820.5 12V70AH12V70AH26016921221822.0 12V80AH12V80AH33217421323824.5 12V90AH12V90AH33217421323825.5 12V100AH12V100AH40717420823830.0 12V100AH12V100AH33217421321830.0

铅酸蓄电池用极板检验技术条件

铅酸蓄电池用极板检验技术条件

目次 1.范围 2.引用标准 3.术语、定义 4.产品分类 5.技术要求 6.试验条件 7.试验方法 8.判定标准 9.标志、包装和贮存

铅酸蓄电池用极板 1范围 本附件规定铅酸蓄电池用极板的产品分类、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。 本附件适用于涂膏式负极板、涂膏式正极板、管式正极板。 2引用标准 下列文件中的条款通过本附件的引用而成为本附件的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本附件，然而，鼓励根据本附件达成协议的各方研究是否使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本附件。 GB/T 626 化学试剂硝酸 GB/T 631 化学试剂氨水 GB/T 643 化学试剂高锰酸钾 GB/T 676 化学试剂乙酸（冰醋酸） GB/T 694 化学试剂无水乙酸钠 GB 1245 化学基准试剂（容量）草酸钠 GB/T 1266 化学试剂氯化钠 GB/T 1294 化学试剂酒石酸 GB/T 1400 化学试剂六次甲基四胺 GB/T 计数抽样检验程序第1部分:按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划(GB/T ,ISO2859_1:1999,IDT) GB/T 蓄电池名词术语(GB/T , eqvIEC60486:1986) GB/T 6684 化学试剂过氧化氢 GB/T 6685 化学试剂氯化羟胺(盐酸羟胺) GB 6782 食品添加剂柠檬酸钠 GB/T 10111 利用随机数骰子进行随机抽样的方法

GB/T 15347 化学试剂抗坏血酸3术语、定义 下列术语和定义适用于本附件 干式荷电极板 极板为干态且处于高层建筑荷电状态的极板.普通型极板 极板为干态且处于低荷电状态的极板. 涂膏式极板外观术语和定义 3.3.1极板弯曲 极板弧状变形 3.3.2极板活性物质掉块 极板上活性物质脱高板栅,且形成穿透性缺陷. 3.3.3极板表面脱皮有气泡 活性物质之间层状剥离,但未形成穿透性缺陷. 3.3.4极板活性物质凹陷 极板上活性物质局部明显低于极板表面 3.3.5极板四框歪 极板对角线不相等. 3.3.6极板活性物质酥松 活性物质之间或与板栅之间结合力变差 管式极板外观术语和定义 3.4.1丝管破裂 丝管表面一处或多处相互脱离 3.4.2丝管散头 丝管顶端发散. 3.4.3铅膏粘附。 丝管外表面粘附活性物质。

蓄电池基础知识

蓄电池基础知识 蓄电池是UPS电源中最关键、最昂贵、最易损坏的部件之一，它对UPS的品质有着重要的影响。正确的使用和维护好蓄电池，是延长蓄电池的寿命，提高放电效率的关键。下面再介绍一些铅蓄电池的小知识。 1. 铅酸蓄电池的结构及电动势的产生： 铅酸蓄电池的构造： 正极板（正极板上的活性物质为二氧化铅PbO2)、 负极板（负极板上的活性物质为海绵状纯铅Pb)、 电解液（电解液由水和硫酸[H2SO4]按一定的比例配制而成）、 电池槽等。 将制作好的正、负极板浸入装有电解液的电池槽中后，负板表面的铅离解产生二价的正铅离子和电子（Pb →Pb2+ + 2e），其中正二价的铅离子进入电解液中，电子留在负极板上，这样负极板和电解液之间形成电位差。 同样正极板上的二氧化铅在电解液中离解成正四价的铅离子和负氢氧根离子（PbO 2 + H2O →Pb4+ + OH- ），其中负的氢氧根离子进入电解液，正4价铅离子留在正极板上，这样在正极板和电解液之间形成电位差。 由于正、负极板与电解液都有电压差，所以正、负极板之间也存在电位差。正、负这间电压的高低与电解液的浓度有关，铅酸蓄电池的每单元电压值可用公式表示：E = 0. 85 + d(15℃) 式中0.85----表示铅酸蓄电池的电动势常数, d(15℃)---表示15℃时极板活性质物质微孔中电解液的比重。 UPS电源中常使用的铅酸蓄电池标称电压为12V，它由6个单元组成。 2. 铅酸蓄电池的放电及常用的充电方法： 2.1 蓄电池的放电：蓄电池向外电路供电叫蓄电池放电，放电时，负极板上的电子通过负载流向正极，随着放电的进行，负极板的铅和硫酸反应生成硫酸铅，正极上的氧化铅和硫酸反应生成硫酸铅，随着放电的进行，蓄电池的端电压逐惭下降，当端电压下降至临界电压时，就应终止放电，否则蓄电池的寿命将大缩短甚至损坏。临界电压是蓄电池制造商为保护蓄电池免受不正常的放电而影响蓄电池的寿命， 2.2 恒流充电：这种充电方法在整个充电过程中，流过蓄电池的电流不变，充电器输出的充电电压随蓄电池的端电压上升而上升。这种充电方法有以下特点：充电时间短，但耗能大，充电后期易产生过压充电而缩短电池使用寿命。目前在UPS电源中，不采用这种方法。 2.3 恒压充电充：使用这种方法充电时，整个过程中充电电压保持不变。常用的恒压充电方式中有高压恒压充电和低压恒压充电之分。

阀 控 式 密 封 铅 酸 蓄 电 池

阀控式密封铅酸蓄电池 1.1. UPS系统常用的储能装置 碱性镉镍蓄电池（Alkaline Cd-Ni batteries） 碱性蓄电池是以KOH,NaOH的水溶液做为电解质的，镉镍蓄电池是碱性蓄电池，碱性镉镍 蓄电池相对于铅酸蓄电池是长寿命、高倍率、，可以做到密封。IEC285、IEC623标准规定循环寿命500—1000次可以工作5-10年，高低温性能好，高倍率（5-10倍率）放电性能好，除有记忆效应，制造工艺复杂，组成镉镍蓄电池的材料昂贵短缺外，其它各方面都优于铅酸蓄电池，其价格是铅蓄电池的几十倍，单体电压低（1.25V）。一般UPS系统不宜选用镉镍蓄电池，尤其是大功率UPS系统用镉镍蓄电池造价非常可观。 阀控铅酸蓄电池AGM体系（Valve-reguleted lead-acid batteries Absorptive glass mat） 组成蓄电池材料资源丰富，价格便宜，单体电压高（2V），经过阀控达到密封，现在工艺都很成熟，大电流高倍率放电性能基本满足UPS系统工作要求，工作其间对环境没有污染，价格相对镉镍蓄电池便宜很多，尤其是大功率UPS系统所用电池。是目前UPS系统首选的蓄电池。 富液免维护铅酸蓄电池Freedom体系（最早以美国Delco公司命名为依据Vented lead acid battery） 富液免维护铅酸蓄电池国外也称Flooded Sealed Maintenance Free lead acid batteries，其工作原理除氧气阴极复合不如AGM、，其化学反应机理相同。由于将AGM体系的贫液式改为富液式Freedom体系，用PE （polythylene）隔板、富液密封，能克服AGM贫液体系所产生的热失控、干涸、内阻大等缺点。由于该体系的流动性大、低温内阻小，从电化学动力学的理论分析，高速放电传质速度优于AGM体系和gel体系。由于采用过剩电解液气体可以自由进出，通过特殊的复合盖结构设计 通过分子筛性质的滤气安全阀，实现了对电池的完全密封，永不漏液。由于生产工艺简单单体电容易实现一致，电液量高于AGM, Gel体系1.2倍，使用寿命5--10年。根据以上几点分析和比较能，目前为UPS系统配套首选VRLA蓄电池和Flooded体系和Gel胶体蓄电池。 关于胶体密封铅酸蓄电池（Gel electrolyte sealed lead-acid batteries） 1.2. 关于硅胶体（Gelled）

正确认识铅酸蓄电池的修复和铅酸蓄电池修复的几大骗局

正确认识铅酸蓄电池的修复和铅酸蓄电池修复的几大骗局 1、正确认识铅酸蓄电池的修复 部分故障的蓄电池在一定的程度上，可以用一定的方法和设备修复的，但不是全部故障的电池都可以修复。详细内容请参照揭开电动车电池修复的误区 2、现在铅酸蓄电池修复市场，存在一定的混乱。希望大家要仔细辨别。不是一个设备或一个方法就可以修复任何类型的故障电池。 3、铅酸蓄电池修复的几大骗局 自铅酸蓄电池发明一百多年来，以性能优良、价格低廉牢牢占据二次电池的大半壁江山，是世界上产量最大、使用范围最广的一种化学电源。蓄电池的致命弱点是寿命短，虽然其设计寿命是4-10年，但因其自身的特点致使其寿命一般在1-2年，给使用者造成不必要的经济损失，同时增加了资源的浪费和环境污染。多年来，国内外有识之士为此进行了不懈的努力和探索，创造了不少的行之有效的修复方法，以延长电池的使用寿命，几年时间蓄电池修复技术已经经历了四代，技术越来越完善。近几年国内市场日渐趋热，电池修复行业已经逐渐形成一个不可估量的巨大产业，与其它新兴行业一样，总有那么一些心术不正者，利用人们对这一新兴行业不十分了解的现状，大行坑蒙诈骗之实。那些上当受骗者的控诉和谩骂声不绝于耳,而这些人本想借此谋生改善生活状况,不料因此陷入困境,对这个行业彻底丧失信心,让更多的电池消费者越发觉得这是骗人的把戏,无形中给后来进入蓄电池修复的从业者 增加了难度。 综合来看有以下几大骗局： 一、设备智能化程度高无需人工操作。

此类设备大多号称：修复仪连接上电池正负极即自动执行全部修复程序无需人工值守，修复结束后自动停止，无需开盖，不需添加任何液体，修复成本为零。更神奇的是有的设备还具有自检功能，能根据电池容量、内阻、损坏模式机器自动判别决定修复模式和时间。 真实情况是：此类设备大多数是“真充电机、假修复仪”。少数具备脉冲功能的所谓“修复仪”，经过对电池充电，容量能有所提升，如使用者具备一定的修复知识，蓄电池寿命可适当延长；还有少数设备具备检测电池内阻的功能，说设备具备“检测电池容量、损坏模式功能”，纯属无稽之谈。具备检测电池容量的设备，世界上只有国外少数几家公司生产且价格不菲，人民币在4000-6000元之间。国内检测电池容量的方法，在现有条件下只能是进行恒流放电。 蓄电池修复仪智能化程度高，并不代表无需人工操作，“智能化”不代表“傻瓜化”，如同傻瓜相机与数码相机，无论在效果上还是在操作方法上有着天壤之别。如果这一行业真是简单到傻瓜化的程度，建议不要介入：连傻瓜都能做到的事，势必竞争十分激烈。 二、“好”的名称等于科技含量高 什么负脉冲修复仪；正负脉冲修复仪；高频脉冲修复仪；复合式谐振脉冲修复仪；组合脉冲铅酸蓄电池修复仪；扫频脉冲式修复仪；高频组合,正负脉冲循环修复仪；微电脑正负离子组合脉冲负离子扫描蓄电池修复机；调频大功率电子脉冲修复仪；高频脉冲+低频脉冲+大电流维护+强电流激活修复仪；自动频率扫荡共振和同步干扰抑制技术；铅酸蓄电池修复仪作为近几年新出现的一种产品，国家没有相应标准，各厂家为了便于市场推广，自行给设备命名，让人眼花缭乱,真假难辩。 其实，现在对蓄电池修复有效的修复仪都是采用的脉冲技术，只因各厂家掌握的核心技术不一样，采用的脉冲波也不一样，就造成了修复蓄电池效果的千差万别。现在的铅酸蓄电池修复仪主要是解决蓄电池的硫化现象，要打碎这些硫酸盐层的束缚，就要提升原子的能级

铅酸蓄电池主要设备

铅酸蓄电池制造工艺流程及主要设备 1、极板的制造 包括：铅粉制造、板栅铸造、极板制造、极板化成等。 ⑴铅粉制造设备铸粒机或切段机、铅粉机及运输储存系统； ⑵板栅铸造设备熔铅炉、铸板机及各种模具； ⑶极板制造设备和膏机、涂片机、表面干燥、固化干燥系统等； ⑷极板化成设备充放电机； ⑸水冷化成及环保设备。 2、装配电池设备 汽车蓄电池、摩托车蓄电池、电动车蓄电池、大中小型阀控密封式蓄电池装配线、电池检测设备(各种电池性能检测)。 ⑴典型铅酸蓄电池工艺过程概述 铅酸蓄电池主要由电池槽、电池盖、正负极板、稀硫酸电解液、隔板及附件构成。 ⑵工艺制造简述如下 铅粉制造：将1#电解铅用专用设备铅粉机通过氧化筛选制成符合要求的铅粉。 板栅铸造：将铅锑合金、铅钙合金或其他合金铅通常用重力铸造的方式铸造成符合要求的不同类型各种板板栅。 极板制造：用铅粉和稀硫酸及添加剂混合后涂抹于板栅表面再进行干燥固化即是生极板。 极板化成：正、负极板在直流电的作用下与稀硫酸的通过氧化还原反

应生产氧化铅，再通过清洗、干燥即是可用于电池装配所用正负极板。装配电池：将不同型号不同片数极板根据不同的需要组装成各种不同类型的蓄电池。 3、板栅铸造简介 板栅是活性物质的载体，也是导电的集流体。普通开口蓄电池板栅一般用铅锑合金铸造，免维护蓄电池板栅一般用低锑合金或铅钙合金铸造，而密封阀控铅酸蓄电池板栅一般用铅钙合金铸造。 第一步：根据电池类型确定合金铅型号放入铅炉内加热熔化，达到工艺要求后将铅液铸入金属模具内，冷却后出模经过修整码放。 第二步：修整后的板栅经过一定的时效后即可转入下道工序。板栅主要控制参数：板栅质量；板栅厚度；板栅完整程度；板栅几何尺寸等； 4、铅粉制造简介 铅粉制造有岛津法和巴顿法，其结果均是将1#电解铅加工成符合蓄电池生产工艺要求的铅粉。铅粉的主要成份是氧化铅和金属铅，铅粉的质量与所制造的质量有非常密切的关系。在我国多用岛津法生产铅粉，而在欧美多用巴顿法生产铅粉。 岛津法生产铅粉过程简述如下： 第一步：将化验合格的电解铅经过铸造或其他方法加工成一定尺寸的铅球或铅段； 第二步：将铅球或铅段放入铅粉机内，铅球或铅段经过氧化生成氧化铅；

免维护铅酸蓄电池参数

免维护铅酸蓄电池的的基本知识 人们常说的免维护蓄电池正规名称叫做阀控式密封铅酸蓄电池。阀控式密封铅酸蓄电池从外表看，有外壳、阀盖、接线端子。接线端子周边的密封材料分别用红色和黑色(或者蓝色)来表明正极和负极。 12V的电池内部分为6个独立的相互隔绝的单格，每个单格内有用各自的汇流导体连接的正极板群和负极板群。铅酸蓄电池的极板犹如钢筋水泥的结构，是在合金丝的筛网状的骨架上涂敷（或者轧制）活性物质形成的：正极板上的物质是二氧化铅（PbO2），负极板上的物质是绒状铅（Pb）。每一个正、负极板之间都隔着多孔的超细纤维物质（也有使用二氧化硅胶物质填充的），其中吸附着硫酸（H2SO4）电解液，这个纤维物质（或硅胶物质）是电化学反应过程中液相传输和气相传输的通道，它和正、负极板群被紧密地装配在一起，形成一个2V的电池单体。由于铅酸蓄电池在充电时极板不可避免的会产生氢气和氧气，当它们产生的过多并且来不及化和成水的时候就会在单格内形成压力。为了保证蓄电池正常安全的工作，每个单格都设有自己的溢气阀，当压力过量时让气体自动逸出。相对于电池槽里装满电解液体的富液电池而言，阀控式密封铅酸蓄电池内部只蕴含着很少的电解液，属于贫液电池。尽管如此，由于设计时电解液有一定的冗余，并且在溢气阀压力的保护下只要使用合理，由气体逸出造成的水损失极小，以至阀控蓄电池的电解液在寿命过程中基本不用补充，因此阀控式密封铅酸蓄电池也被称为免维护蓄电池。 蓄电池的电压多少伏算正常？

人们常说：这个蓄电池电压是12V的。这里所说的12V是指蓄电池的最基本参数——标称电势（单位V）。一个铅酸蓄电池单格标称电势为2V，由6个单格串连起来的蓄电池标称电势就是12V。电动车使用的电源一般都是用2到5个12V的蓄电池串连组成24V、36V、48V、60V电池组，这里都是指蓄电池组的标称电势，它是由蓄电池所采用活性物质的特性决定的理论值。实际上，不同的状况下蓄电池的电压和标称电势存在差异。比如：一个标称电势为12V的正常的铅酸蓄电池在充电过程的末期，充电极化达到最大值，电压可以达到14.4V或更高一点；在放电将终了时，放电极化达到最大值，电压可以低到9V左右。而充电或者放电停止并且静置数小时后，极化电压（浓度极化）完全消失，这个12V的蓄电池的电势可以在13.8V （充满后）至11V（放完后）之间，此时的差异是蓄电池内部的活性物质状态的改变造成的。 电池容量（Ah）的含义是什么？ 蓄电池的额定容量C，单位安时（Ah），它是放电电流安（A）和放电时间小时（h）的乘积。由于对同一个电池采用不同的放电参数所得出的Ah 是不同的，为了便于对电池容量进行描述、测量和比较，必须事先设定统一的条件。实践中，电池容量被定义为：用设定的电流把电池放电至设定的电压所给出的电量。也可以说电池容量是：用设定的电流把电池放电至设定的电压所经历的时间和这个电流的乘积。为了设定统一的条件，首先根据电池构造特征和用途的差异，设定了若干个放电时率，最常见的有20小时、10小时时率、电动车专用电池为2小时率，写做C20、C10和C2，其中C代表电池容量，后面跟随的数字表示该类电池以某种强度的电流放

阀控式铅酸蓄电池

阀控式铅酸蓄电池 构成阀控铅酸蓄电池的主要部件是正负极板、电解液、隔膜、电池壳和盖、安全阀，此外还一些零件如端子、连接条、极柱等。 阀控式铅酸蓄电池的设计 1 板栅合金的选择 参加电池反应的活性物质铅和二氧化铅是疏松的多孔体，需要固定在载体上。通常，用铅或铅基合金制成的栅栏片状物为载体，使活性物质固定在其中，这种物体称之为板栅。它的作用是支撑活性物质并传输电流。 1．1正板栅合金 阀控电池是一种新型电池，使用过程中不用加酸加水维护，要求正板栅合金耐腐蚀性好，自放电小，不同厂家采用的正板栅合金并不完全相同，主要有：铅—钙、铅—钙—锡，铅—钙—锡—铝、铅—锑—镉等。不同合金性能不同，铅—钙。铅—钙—锡合金具有良好的浮充性能，但铅钙合金易形成致密的硫酸铅和硫酸钙阻挡层使电池早期失效，合金抗蠕变性差，不适合循环使用。铅-钙-锡-铝、铅-锑-镉各方面性能相对比较好，既适合浮充使用，又适合循环使用。 1．2负板栅合金 阀控电池负板栅合金一般采用铅-钙合金，尽量减少析氢量。 2板栅厚度 正极板厚度决定电池寿命，极板厚度与电池预计寿命的关系见下表： 安全阀 安全阀具有防爆、减压之功能，可释放内部产生过多之气体，并防止酸气外泄、能抗酸、耐撞击，安全阀开启压力值14kPa至18kPa。 当内压上升并高於限定值时，安全阀会自动释放过多的气体，当内压降低并恢复至所设定正常值时，安全阀会密封并严紧以防气体泄漏。 1.2 阀控铅酸蓄电池失效模式 一、电池失水 铅酸蓄电池失水会导致电解液比重增高、导致电池正极栅板的腐蚀，使电池的活性物质减少，从而使电池的容量降低而失效。 铅酸蓄电池密封的难点就是充电时水的电解。当充电达到一定电压时（一般在2.30V/单体以上）在蓄电池的正极上放出氧气，负极上放出氢气。一方面释放气体带出酸雾污染环境，另一方面电解液中水份减少，必须隔一段时间进行补加水维护。阀控式铅酸蓄电池就是为克服这些缺点而研制的产品，其产品特点为： 1、采用多元优质板栅合金，提高气体释放的过电位。即普通蓄电池板栅合金在2.30V/单体（25℃）以上时释放气体。采用优质多元合金后，在2.35V/单体（25℃）以上时释放气体，从而相对减少了气体释放量。 2、让负极有多余的容量，即比正极多出10%的容量。充电后期正极释放的氧气与负极接触，发生反应，重新生成水，即 O2 + 2Pb→2PbO PbO + H2SO4 →H2O +PbSO4

铅酸蓄电池的原理与性能

铅酸蓄电池的原理与性能 一、铅酸蓄电池的工作原理 蓄电池是一种化学电源，它的构造可以是各式各样的，可是从原理上讲所有的电池都是由正极、负极、电解质、隔离物和容器组成的，其中 正负两极的活性物质和电解质起电化反应，对电池产生电流 起着主要作用，如图4-1所示。 在电池部，正极和负极通过电解质构成电池的电路，在 电池外部接通两极的导线和负荷构成电池的外电路。 在电极和电解液的接触面有电极电位产生，不同的两极 活性物质产生不同的电极电位，有着较高电位的电极叫做正 极，有着较低电位的电极叫做负极，这样在正负极之间产生了电位差，当外电路接通时，就有电流从正极经过外电路流向负极，再由负极经过电路流向正极，电池向外电路输送电流的过程，叫做电池的放电。 在放电过程中，两极活性物质逐渐消耗，负极活性物质 1.电解质 2.负极 3.容量 4.正极 5.隔离物 6.导线 7.负荷 图4-1 电池构造示意图 放出电子而被氧化，正极活性物质吸收从外电路流回的电子而被还原，这样负极电位逐渐升高，正极电位逐渐降低，两极间的电位差也就逐渐降低，而且由于电化反应形成新的化合物增加了电池的阻，使电池输出电流逐渐减少，直至不能满足使用要求时，或在外电路两电极之间端电压低于一定限度时，电池放电即告终。 电池放电以后，用外来直流电源以适当的反向电流通入，可以使已形成的新化合物还原成为原来的活性物质，而电池又能放电，这种用反向电流使活性物质还原的过程叫做充电。 蓄电池可以反复多次充电、放电，循环使用，使用寿 命长，成本较低，能输出较大的 能量，放电时电压下降很慢。 1.电动势的产生 铅蓄电池的正极是二氧化铅(PbO2)，负极是绒状铅 (Pb)，它们是两种不同的活性物质，故和稀硫酸(H2SO4)起 化学作用的结果也不同。在未接通负载时，由于化学作用 使正极板上缺少电子，负极板上却多余电子，如图4-2所图4-2 铅蓄电池电势产生过程示，两极间就产生了一定的电位差。 2.放电过程的化学反应 当外电路接上负载(比如灯泡)后，铅蓄电池在 正、负极板间电位差(电动势)的作用下，电流Ⅰ从 正极流出，经负载流向负极，也就是说，负极上的 电子经负载进入正极，如图4-3。同时在蓄电池部 产生化学反应： . 学习.资料.

中国铅酸蓄电池行业发展概述

中国铅酸蓄电池行业发展概述 一、铅酸蓄电池产业综述 铅酸蓄电池是一类安全性高，电性能稳定，制造成本低，应用领域广泛，可低成本再生利用的“资源循环型”能源产品。其生产属深加工、劳动密集型方式。近十年来，随着世界能源经济的发展和人民生活水平的日益提高，铅酸蓄电池的应用领域在不断地扩展，市场需求量也大幅度的升长，在二次电源中，铅酸蓄电池已占有85%以上的市场份额。随着人类对太阳能、风能、地热能、潮汐能等自然能的开发利用和电动汽车产业的发展,铅酸蓄电池作为不消耗地球资源的“绿色”产业，将面临着广阔地发展空间。 二、铅酸蓄电池的应用领域 ? 交通运输－汽车、火车、拖拉机、摩托车、电动车等; ? 电信电力－邮电、通讯、电站、电力输送等; ? 车站码头－叉车、运输车、信号灯、仪器仪表等; ? 矿山井下－矿灯、运输车、UPS电源、照明系统等; ? 航天航海－轮船、渔船、鱼灯、航标灯、精密仪器等; ? 自然能系统－太阳能、风能、地热能、潮汐能系统等; ? 银行学校、商场医院－UPS电源、精密仪器、应急灯等; ? 计算机系统－UPS不间断电源等； ? 旅游娱乐－观光车、电动玩具、高尔夫球车、应急灯等; ?国防军工－飞机、坦克、装甲车、火炮、舰艇、核潜艇、雷达系统、导弹发射系统、精密仪器等. 三、中国铅酸蓄电池行业组织 ? 中国电器工业协会铅酸蓄电池分会 ? 中国电工技术学会铅酸蓄电池专委会 ? 中国铅酸蓄电池标准化委员会(TC21)

? 中国铅酸蓄电池科技情报网 ? 中国铅酸蓄电池装备委员会 ? XX蓄电池研究所 ? 国家蓄电池质量监督检验中心四、中国的铅酸蓄电池企业数量 五、中国的外资铅蓄电池企业分布

铅酸蓄电池规格参数

Clean Energy Provider 清洁能源提供商》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》

/公司简介 /产品结构说明 /产品特点 /DETI 牵引式蓄电池的性能 /产品展示 /蓄电池配件 /应用领域 /改进型活链接 清洁能源提供商 BS 系列牵引用铅酸蓄电池参数(158宽） DIN 系列牵引用铅酸蓄电池参数(198宽） Company profile Product structure description Product features Cell Specification Product demonstration Battery accessories Application fields Improved living link Series BS 158 Wide Traction Lead-acid Battery Series DIN 198 Wide Traction Lead-acid Battery Clean Energy Provider

/公司简介 清洁能源提供商 Company profile DEHE Power Clean Energy Provider 泰州德和电源有限公司是一家集铅酸蓄电池生产、销售、租赁为一体的清洁能源提供商，2007年在江苏省泰州经济开发区成立，项目总投资2300万美元，占地5公顷，厂房面积28000平米。蓄电池生产能力可达100万KVAH，年产值1亿美元。 公司长期致力于各类铅酸蓄电池的研发和生产，从铅粉制作至产成品，提供一整套的优质生产及销售服务。公司具有雄厚的技术支撑，丰富的生产经验、国际先进的生产制造设备和检测设备、完善的质量监控系统。同时整合了报废蓄电池的回收，全程ISO14000认证，极大降低环境污染风险。 德和公司始终秉承“诚信、严谨、创新、奉献”的宗旨，致力于追求产品的先进性、可靠性、经济性和实用性，竭诚为广大用户提供最优质的产品以及完善的售后服务和技术支持。欢迎国内外新老客户垂询惠顾。 Taizhou Dehe Power Source Co., Ltd., founded in 2007 in Jiangsu Taizhou Economic Development Zone, with total investment of $ 23million, floor area of 5 hectare and factory area of 28,000 square meter, is a clean power supplier integrating lead-acid storage battery production, selling, and finance lease. Its production capacity of storage battery reaches 1 million KV AH, with annual output value of $100million. The company has been engaging in R&D and production of various lead-acid storage batteries and providing quality production and selling services from lead powder manufacturing to finished battery production. We possess strong technical power. Rich production experience, internationally advanced production equipment and test equipment, as well as complete quality control system. Meanwhile, we integrate used battery recycle and ISO14000 certification of the entire process, which significantly reduces the risk of environmental pollution. Dehe Company has always been adhering to the principle of “Integrity, preciseness, innovation, devotion”, and the commitment to pursuing advancement, reliability, economic efficiency and practicability. We strive all our efforts to provide customers with top-quality products and impeccable after-sale service and technical support. Welcome customers home and abroad to send us enquiries.

铅酸蓄电池极板常用添加剂及作用

铅酸蓄电池用极板添加剂 1 前言 添加剂是铅酸蓄电池的重要成分，对蓄电池的性能有着重要的影响，加入铅酸蓄电池中的添加剂一般分为：极板添加剂和电解液添加剂，极板添加剂在和膏时加入，对负极板来讲，主要作用是抗收缩，又称为膨胀剂；对正极板来讲，主要增加极板的强度，防止软化、脱落和增加导电性等。电解液添加剂在电解液配制时加入，主要作用是增加电池的充放电性能和减缓板栅腐蚀等。本文主要谈论极板添加剂。 2 常见添加剂 2.1 短纤维 2.1.1 种类和特性 短纤维根据使用材料不同，一般分为聚酯纤维(涤纶材料)，PP纤维(丙纶材料)和聚丙烯腈纤维(腈纶材料)，不同的材料具有不同的性质，对极板添加剂中使用的短纤维除纤维直径、长度外，在70℃酸中的耐酸性以及在酸中分散性(是否沉降)对极板的性能都有影响。 2.1.2 作用 正、负铅膏中都使用，其主要作用：增加活性物质的机械强度，防止脱落，从而提高循环性能，有些文献报道，少量添加时有利于H2SO4向电极内部扩散，可以提高正极板的孔率，提高初容量；但加入量多时初容量无利。 2.2 碳素材料 2.2.1 种类和特性 碳素材料有：乙炔黑(炭黑)、超导电炭黑、碳纤维、石墨。乙炔黑是一种纳米材料，具有高分散性，石墨具有层状结构，碳纤维直径为0.1—1.0μm，其电阻与PbO2基本相同。碳纤维的最大特点是纤维细长，加入铅膏不降低其表现密度，容易被氧化，化成时损失一半。 2.2.2 作用 这几种物质都能提高活性物质的利用率以及低温大电流放电性能，但各有特点：添加各向异性石墨，在正极化成时受到阳极氧化，硫酸浸入石墨的层与层之间，化成后，活性物质的毛细孔增加了，这种大孔径的微孔作用向极板内部供应电解液，从而提高活性物质的利用率。杨乘英等[2]研究发现：加入高纯石墨有以下作用：①提高电极的孔率和润湿性能，能提高正极活性物质的利用率和容量；②减少内阻，提高导电性；③加入石墨使正极的自放电增加，必须注意石墨中杂质的含量，以不同产地进行对比选择。张玉峰等[1]研究发现在正极板中加入—定量的碳纤维，活性物质利用率提高9 ％，低温放电性能提高50 ％，使用石墨可能导致过度膨胀，使活性物质脱落。朱松然[3]等研究发现在负极中增加碳的含量可以提高电池容量和充电接受能力，但会降低氢析出的过电位10～20mV。D.P. Poden[4]研究发现：炭黑的作用是在深放电时提高活性物质的导电性能，因深放电时，阻抗较高的硫酸铅浓度都高。但是Vind则认为，炭黑对容量几乎没有影响，只在低温时稍有作用，但是化成时，对极板有冲洗作用，也能减缓由于添加剂中的其他成分引起的最终充电电压过高现象，在化成或放电时充当导体，其使用量与木素差不多，没有人准备使用过量的炭黑。 现在铅酸蓄电池生产厂使用较多的是炭黑，有的在正、负极板中都使用。 2.3 硫酸钡 2.3.1 种类和特性 用来作添加剂的硫酸钡有两种：一种是重晶石粉，它从溶液中沉淀出来，其颗粒直径为1 μm，—种是重晶石，圆形的精矿石，其颗粒直径为3～5μm，重晶石比重晶石粉的作用差许多。吴寿松先生[5]也提出使用沉淀法生产的BaSO4，国内有的厂家中称生产超细BaSO4；能过1 250目的分子筛。

铅酸蓄电池设计..

铅酸蓄电池设计方法 铅酸蓄电池设计 本文以用于电动自行车能源的铅酸蓄电池设计为例，介绍有关设计中的计算和步骤，虽然针对铅酸电池系列，但其中的某些原则和方法，对其它系列的电池设计也有一定的参考价值。 设计要求: 电池用途和要求: 电动自行车能源, 行程50公里，时速20公里。 工作电压：24V 工作电流：9A 循环寿命：250个周期 电池组外形尺寸: 233X133X204 单腔内格尺寸：60X33X178 设计: 、确定单体电池数目: 单体电池数目二工作电压/单体电池额定电压二24/2 = 12 （只） 另外根据给定的外形尺寸和内腔尺寸，确定电池组应由12个单元格组 成双排结构。 二、单体电池的设计与计算: 1.电池容量的确定：提高电性能的途径就是改善限制电极的性能因素, 而降低成本则是降低非限制电极因素的用量! （1）额定容量：根据给定条件，电池额定容量为: 工作电流X (行程/时速)二 9A X(50km/20kmH-1) =22.5AH = 23AH （2）设计容

量：1.1额定容量=1?1 X3=25?3 （AH ） 2.单体电池极板尺寸与数目的确定: 1）根据给定的内腔尺寸，确定极板尺寸为: 正极板（板栅）：164X58X2.0; 负极板（板栅）：164X58X1.4 值得注意的是极板的厚度设计。由于极板厚度直接影响着活物质的利用率。极板放电产物PbS04的比容较大，随着放电过程的加深，极 板孔率下降，使H2SO4的扩散发生困难，因而极板越厚，活物质的利用率就越低，所以在选择极板厚度时应全面考虑用户提出的性能要求和使用条件。首先应保证电池的性能指标，这样可能会影响到一些次要的性能指标，如对电池主要要求大功率，低温起动，则设计极板应薄些, 然而相应地电池寿命可能就会降低。反之，如对电池主要须耐较强冲击振动和较长的寿命，则就要设计极板厚些。另外，负极板厚度至少为正极板的70?80%以上才适宜。 （2）单片正极板容量：据阿仑特（Arend t）经验公式：C=LXHX0.154 式中: C：单片容量；L:极板宽度（cm）; H:极板高度（cm）D:极板厚度（cm）

电动自行车用铅酸蓄电池极板的固化(精品文档)

电动自行车用铅酸蓄电池极板的固化 铅蓄电池在制造过程中，生板固化、干燥条件是非常重要的。生板质量的优劣，对化成后极板质量及电池性能有密切关系。因此生板固化、干燥过程决不可掉以轻心。 我厂主要是生产Pb-Ca-Sn-Al四元合金免维护铅酸蓄电池极板。一般铅粉生产时氧化度控制在72%~79%之间，其余为未氧化的游离铅；经过储存一定时间后进行和膏再进行涂填、浸酸后，铅膏中的游离铅含量降到15%~18%左右；在固化室中固化干燥后，铅膏物质中的游离铅含量一般在3%~5%。 固化良好的极板，化成后的极板可获得牢固的活性物质和良好的外观质量，反之由于在不同季节受气候变化等条件的影响，往往使生板固化条件得不到良好的控制，因而造成极板批量废品时有发生。一般废品现象：负极板裂纹、起泡；正极板活物质疏松、脱粉、顺筋起皮、整格脱落等[1]。 1固化的作用机理 极板的固化是指涂好膏的极板在一定的温度和时间等条件下，在铅膏胶凝过程中完成游离铅及板栅筋条表面铅的氧化以及碱式硫酸铅的再结晶和硬化的过程。铅蓄电池用生极板的固化是一个比较复杂的过程，既有物理变化也有化学变化，要达到的效果有板栅腐蚀层的形成、游离铅的转化、碱式硫酸铅再结晶(脱水形成微孔)。 固化过程按顺序大体也可分为以下不可分割的3个阶段[2]： (1)第一阶段，主要使板栅形成腐蚀层，促使铅膏与板栅有强的附着力，以及使铅膏中3BS(3PbO·PbSO4·H2O)与4BS(4PbO·PbSO4·H2O)生成合适的比例。 板栅的腐蚀层是靠空气中的氧气不断溶进铅膏的水分中，再到达板栅表面形成微电池来完成，水作为催化剂(或介质)，板栅的铅因其活性低，形成腐蚀层相对是比较缓慢的。因此，这一阶段需要的时间会比较长，固化温度越高，板栅腐蚀的速度越快，但铅膏中3BS也会向4BS转化。因此，在此阶段应保证铅膏中有较高含量的水分，高的固化湿度和适宜的固化温度是很重要的。如果板栅腐蚀不好，铅膏的附着力差，极板易掉粉，铅蓄电池内阻会加大，电池容量衰减会较快，寿命会缩短。 (2)第二阶段，主要完成铅膏中的游离铅转化为氧化铅，同时板栅也进一步氧化腐蚀。 随着铅膏中的水分以蒸汽形式缓慢析出，水分含量逐渐降低，铅膏中开始形成微孔，外界空气与其交换进入极板内部的速度加快，游离铅的氧化开始加速；当铅膏中的水分含量降到7%～8.5%时，氧化速度达到最快，此阶段需要较高的湿度来保证铅膏不要失水过快，以延长游离铅快速转化的时间，达到转化比较彻底的目的；如失水过快，游离铅快速氧化的时间过短，固化结束后游离铅可能就会很高，势必造成活性物质的利用率降低，正极板甚至出现弯曲、脱粉等严重问题。 (3)第三阶段，为极板的干燥阶段，主要完成铅膏的硬化脱水、碱式硫酸铅再结晶、多孔电极的形成，前阶段脱水形成大孔，后阶段继续脱水形成微孔。 2 极板的固化过程 2.1 固化设备 采用江苏金帆的一体化固化室，室内配有温湿度控制系统、循环风系统、加热系统、排湿系统[3]。 加热系统为电加热。湿度使用喷水雾、每个固化室内单独的电加热小锅炉制蒸汽联合控制。循环风常采取固化室左侧进风右侧出风，保持固化室内部各部位风量、湿度等尽可能地一致，以保证固化质量的均匀。 排湿风机位于固化室后方的下部。进风门在顶部，排湿时进风门自动打开。 固化室内可放置1米×0.8米×0.8米的极板架3×3×3＝27个。 2.2对固化前极板的控制 2.2.1铅膏游离铅的控制 试验发现，用氧化度80%以上的铅粉加水和制出来的铅膏，铅膏中的游离铅质量含量在12%以

阀控式铅酸蓄电池特性

阀控式铅酸蓄电池特性

目录 目录 ............................................................................................................................................... 错误!未定义书签。 1 背景 ........................................................................................................................................... 错误!未定义书签。 2 VRLA电池结构及工作原理 ................................................................................................. 错误!未定义书签。 2.1VRLA电池的电化学反应原理.......................................................................................... 错误!未定义书签。 2.2VRLA电池的氧循环原理.................................................................................................. 错误!未定义书签。 2.3VRLA电池的容量分类...................................................................................................... 错误!未定义书签。 3 特性曲线 ................................................................................................................................... 错误!未定义书签。 3.1充放电曲线 ......................................................................................................................... 错误!未定义书签。 3.2倍率特性 ............................................................................................................................. 错误!未定义书签。 3.3温度特性 ............................................................................................................................. 错误!未定义书签。 3.4循环特性 ............................................................................................................................. 错误!未定义书签。4总结 ............................................................................................................................................ 错误!未定义书签。参考文献 ....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。