一種鉛酸蓄電池生極板快速高溫固化干燥工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鉛酸蓄電池生極板快速高溫固化干燥工藝，依次為：將涂制好鉛膏的生極板置于濕度95~99%、溫度47-50℃的固化室內(nèi)固化3-5h；用2-4h的時(shí)間提升固化室內(nèi)溫度至83-86℃，在溫度為83-86℃、濕度為97~99%的條件下固化生極板15-20h，最后用2-4h的時(shí)間將固化室內(nèi)溫度降至60-65℃、濕度降至90~95%；保持固化室內(nèi)溫度為60-65℃，降低濕度至80-85%，固化生極板5-7h；用2-4h的時(shí)間將固化室內(nèi)溫度提升至86~88℃、濕度降至0~10%；保持固化室內(nèi)溫度為86~88℃，控制濕度為0，高溫干燥生極板10~12h。本工藝固化干燥的時(shí)間短，較現(xiàn)有工藝縮短了近20個(gè)小時(shí)，既能利用現(xiàn)有的固化干燥設(shè)備，在不增加投資的情況下，縮短固化干燥時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，提高蓄電池的循環(huán)使用壽命。
【專利說明】一種鉛酸蓄電池生極板快速高溫固化干燥工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鉛酸蓄電池制造領(lǐng)域，具體涉及一種鉛酸蓄電池生極板快速高溫固化干燥工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著近年來電動(dòng)助力車、電動(dòng)汽車、便攜電動(dòng)工具的廣泛使用，以及通訊基站、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站的不斷建設(shè)，閥控密封鉛酸蓄電池以其穩(wěn)定可靠的可逆變性和安全性，以及其低廉的價(jià)格和高性價(jià)比得到了廣泛應(yīng)用。為滿足市場(chǎng)和顧客的廣泛需求，必須制造長(zhǎng)壽命的閥控密封蓄電池來提升產(chǎn)品的品質(zhì)。
[0003]鉛酸蓄電池正極板活性物質(zhì)的軟化、鉛膏與板柵表面結(jié)合不良均會(huì)影響蓄電池的使用壽命，雖然通過添加一些添加劑可以延緩活性物質(zhì)的軟化和提高鉛膏與板柵表面的結(jié)合度，但這些輔助措施的效果不甚明顯，延長(zhǎng)和提高閥控鉛酸蓄電池的循環(huán)使用壽命，關(guān)鍵還是在于提高蓄電池制造過程中生極板固化干燥的成效，這樣才能確?；珊筱U膏和板柵結(jié)合緊密，減緩正極板活性物質(zhì)的軟化。現(xiàn)有的固化干燥工藝通常分為兩種:一種是在高溫高壓下固化干燥，固化后板柵表面腐蝕層較厚為鉛膏骨架提供了良好的附著力，使鉛膏與板柵表面結(jié)合緊密，但是現(xiàn)有的固化室系統(tǒng)無法滿足高溫高壓的反應(yīng)條件，其需要在專用的壓力固化室系統(tǒng)內(nèi)才能反應(yīng)，因此這種工藝應(yīng)用范圍受到極大限制，不利于推廣；另一種工藝是用現(xiàn)有的固化室系統(tǒng)在常壓下操作，通常是在76°C以下的環(huán)境下進(jìn)行，這種固化工藝至少需要50小時(shí)才能完成，固化時(shí)間長(zhǎng)效率低，極板一米高自由落體6次后的掉粉量在0.85%以上，強(qiáng)度不高，而且極板在固化干燥后鉛膏多以3Pb0 ? PbSO4 ? H2O形態(tài)存在，這種形態(tài)在化成時(shí)a -PbO2的轉(zhuǎn)化率較低，a -PbO2/ ^ -PbO2的比率在0.12^0.31之間，成品的正極板活性物質(zhì)易軟化；另外，由于固化溫度較低，板柵表面氧化速率慢，表面腐蝕層僅為10(T116 Mffl，導(dǎo)致鉛膏與板柵表面的結(jié)合度差。綜上，現(xiàn)有常壓下的固化干燥工藝整體效果較差，蓄電池的使用壽命較短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供了一種鉛酸蓄電池生極板快速高溫固化干燥工藝，在正常大氣壓下對(duì)生極板進(jìn)行高溫快速固化干燥，利用現(xiàn)有的固化干燥設(shè)備，在不增加投資的情況下，縮短固化干燥時(shí)間，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。
[0005]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種鉛酸蓄電池生極板快速高溫固化干燥工藝，依次包括以下步驟:1)低溫固化:將涂制好鉛膏的生極板置于濕度95、9%、溫度47-50°C的固化室內(nèi)固化3_5h。生極板經(jīng)涂制后表面形成了厚度為2(T30iim的PbSO4防護(hù)層，其鉛膏含水量為9.5%^11.0%，經(jīng)過本階段的固化，其鉛膏內(nèi)部的游離鉛部分氧化，并形成3Pb0 -PbSO4 -H2O (以下稱為3BS)，從而也形成最初的部分網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)，此骨架結(jié)構(gòu)的形成能夠有效地阻止生極板鉛膏表面產(chǎn)生起泡或起皮現(xiàn)象。(鉛膏起泡或起皮的原因是:生極板迅速受熱升溫，板柵溫度上升比鉛膏快，導(dǎo)致鉛膏內(nèi)的水氣化蒸發(fā)，但鉛膏表面質(zhì)地細(xì)密的PbSO4防護(hù)層妨礙了水蒸氣的及時(shí)析出，水蒸氣聚集起來削弱板柵與鉛膏、鉛膏與鉛膏之間的粘合力，造成鉛膏起泡或起皮。)
2)高溫高濕固化:用2-4h的時(shí)間提升固化室內(nèi)溫度至83-86°C，在溫度為83-86°C、濕度為97~99%的條件下固化生極板15-20h，最后用2-4h的時(shí)間將固化室內(nèi)溫度降至60-65°C、濕度降至90、5%。本階段固化溫度得到提升，同時(shí)生極板鉛膏內(nèi)部游離鉛氧化釋放熱量，使得生極板固化處于高溫狀態(tài)，以該溫度下鉛膏形成的4Pb0*PbS04(以下稱為4BS)晶種為晶核，由剩余的PbO和中間態(tài)3BS反應(yīng)形成4BS，生長(zhǎng)成分布均勻、性能更好，粒徑為1(T20 ii m的4BS晶粒，4BS的含量在14.14.9%之間；另外，高溫下板柵和活性物質(zhì)界面形成的腐蝕層的速率更快，本階段板柵表面形成了更厚的氧化腐蝕層。本階段高濕的水霧包裹在生極板周圍，減緩了生極板表面的水分蒸發(fā)，使生極板鉛膏表面不產(chǎn)生裂紋，同時(shí)高濕水霧輸送了氧化腐蝕所需的氧氣。
[0006]3)中溫固化:保持固化室內(nèi)溫度為60_65°C，降低濕度至80_85%，固化生極板5-7h。本階段鉛膏內(nèi)部的含水量逐漸降低且長(zhǎng)時(shí)間維持在7.0%上下，鉛膏內(nèi)的游離鉛快速、充分地氧化，3BS和4BS重結(jié)晶為鉛膏骨架提供了良好的連接，形成致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，同樣板柵表面也在這個(gè)過程中繼續(xù)氧化使腐蝕層加厚，奠定了鉛膏具備良好附著力的基礎(chǔ)，本階段固化后鉛膏形成孔徑為0.6~4 y m的微孔。
[0007]4)勻速干燥:用2-4h的時(shí)間將固化室內(nèi)溫度提升至86~88°C、濕度降至0~10%。本階段隨著固化室內(nèi)部溫度的緩慢上升，生極板內(nèi)部的水分從微孔中蒸發(fā)，勻速地?cái)U(kuò)散到其表面并逐步氣化，微孔與顆粒之間薄液層中束縛不緊密的水分蒸發(fā)形成了大的通孔同時(shí)發(fā)生再結(jié)晶現(xiàn)象，使生極板強(qiáng)度略有增加，緩慢升溫干燥不會(huì)造成鉛膏表面龜裂，鉛膏的內(nèi)聚力和附著力也同步增加。 [0008]5)高溫干燥:保持固化室內(nèi)溫度為86~88 °C，控制濕度為0，高溫干燥生極板l(Tl2h。本階段開始時(shí)鉛膏中惟一液相以環(huán)狀或楔狀液形式存在，隨時(shí)間推移逐漸蒸發(fā)，鉛膏的體積和孔率保持不變，顆粒之間沉淀物使它們相互聯(lián)結(jié)成多孔狀的物質(zhì)，隨后骨架結(jié)構(gòu)變硬，生極板鉛膏內(nèi)水分達(dá)到0.5%以下，生極板的強(qiáng)度也隨鉛膏內(nèi)聚力和附著力的增加而進(jìn)一步增加。
[0009]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)方案是，所述生極板吊掛在固化室內(nèi)的固化架上，板間距為
0.5~2.0mm。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
一、本工藝通過控制溫度和濕度對(duì)生極板進(jìn)行五段固化干燥，在不增加投資的情況下利用現(xiàn)有的固化干燥設(shè)備固化干燥生極板最短只需要39小時(shí)，較現(xiàn)有的常壓下的工藝縮短了近20個(gè)小時(shí)，極板一米高自由落體6次后的掉粉量不超過0.47%，大大提高極板的硬度。
[0011]二、生極板的鉛膏在本固化工藝過程中能夠生成含量為14.19T14.9%的4BS結(jié)晶，4BS結(jié)晶的形成也使得化成后熟極板a -PbO2/ ^ -PbO2的比率能夠達(dá)到0.51^0.55，大大減緩正極板活性物質(zhì)軟化速率，延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。
[0012]三、本工藝固化溫度較高，板柵表面形成的腐蝕層速率快，整個(gè)固化過程其能夠形成123~145 Mffl的腐蝕層，該厚度能夠確保鉛膏具備良好的附著力，提高鉛膏與板柵表面的
結(jié)合度?！揪唧w實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施例1
將生極板吊掛在固化室內(nèi)的固化架上，板間距為0.5mm，依次進(jìn)行以下操作:
(1)將涂制好鉛膏的生極板置于濕度95%、溫度47°C的固化室內(nèi)固化3h；
(2)用2h的時(shí)間提升固化室內(nèi)溫度至83°C，在溫度為83°C、濕度為97%的條件下固化生極板15h,最后用2h的時(shí)間將固化室內(nèi)溫度降至60°C、濕度降至90% ；
(3)保持固化室內(nèi)溫度為60°C，降低濕度至80%，固化生極板5h；
(4)用2h的時(shí)間將固化室內(nèi)溫度提升至86°C、濕度降低至10%；
(5)保持固化室內(nèi)溫度為86°C，控制濕度為0，高溫干燥生極板10h。
[0014]本工藝固化干燥共耗時(shí)39h，固化后，極板一米高自由落體6次后的掉粉量為
0.47%，板柵表面腐蝕層123 Mm，鉛膏內(nèi)4BS結(jié)晶14.1%、化成后a -PbO2/ ^ -PbO2為0.51。
[0015]實(shí)施例2
將生極板吊掛在固化室內(nèi)的固化架上，板間距為0.5mm，依次進(jìn)行以下操作:
(1)將涂制好鉛膏的生極板置于濕度99%、溫度50°C的固化室內(nèi)固化3h；
(2)用2h的時(shí)間提升固化室內(nèi)溫度至86°C，在溫度為86°C、濕度為99%的條件下固化生極板15h,最后用2h的時(shí)間將固化室內(nèi)溫度降至65°C、濕度降至95% ；
(3)保持固化室內(nèi)溫度為65°C，降低濕度至85%，固化生極板5h；
(4)用2h的時(shí)間將固化室內(nèi)溫度提升至88°C、濕度降低至10%；
(5)保持固化室內(nèi)溫度為88°C，控制濕度為0，高溫干燥生極板10h。
[0016]本工藝固化干燥共耗時(shí)39h，固化后，極板一米高自由落體6次后的掉粉量為
0.46%，板柵表面腐蝕層136 Mm，鉛膏內(nèi)4BS結(jié)晶14.3%、化成后a -PbO2/3 -PbO2為0.52。
[0017]實(shí)施例3
將生極板吊掛在固化室內(nèi)的固化架上，板間距為0.5mm，依次進(jìn)行以下操作:
(1)將涂制好鉛膏的生極板置于濕度99%、溫度50°C的固化室內(nèi)固化2h；
(2)用2h的時(shí)間提升固化室內(nèi)溫度至86°C，在溫度為86°C、濕度為99%的條件下固化生極板20h,最后用2h的時(shí)間將固化室內(nèi)溫度降至65°C、濕度降至95% ；
(3)保持固化室內(nèi)溫度為65°C，降低濕度至85%，固化生極板5h；
(4)用2h的時(shí)間將固化室內(nèi)溫度提升至88°C、濕度降低至10%；
(5)保持固化室內(nèi)溫度為88°C，控制濕度為0，高溫干燥生極板10h。
[0018]本工藝固化干燥共耗時(shí)43h，固化后，極板一米高自由落體6次后的掉粉量為
0.46%，板柵表面腐蝕層145 Mm，鉛膏內(nèi)4BS結(jié)晶14.9%、化成后a -PbO2/3 -PbO2為0.55。
[0019]實(shí)施例4
將生極板吊掛在固化室內(nèi)的固化架上，板間距為0.5mm，依次進(jìn)行以下操作:
(1)將涂制好鉛膏的生極板置于濕度95%、溫度47°C的固化室內(nèi)固化2h；
(2)用2h的時(shí)間提升固化室內(nèi)溫度至83°C，在溫度為83°C、濕度為99%的條件下固化生極板20h，最后用2h的時(shí)間將固化室內(nèi)溫度降至60°C、濕度降至90% ；
(3)保持固化室內(nèi)溫度為60°C，降低濕度至80%，固化生極板5h；
(4)用2h的時(shí)間將固化室內(nèi)溫度提升至86°C、濕度降低至5%； (5)保持固化室內(nèi)溫度為86°C，控制濕度為O，高溫干燥生極板10h。
[0020]本工藝固化干燥共耗時(shí)43h，固化后，極板一米高自由落體6次后的掉粉量為
0.46%，板柵表面腐蝕層139 Mm，鉛膏內(nèi)4BS結(jié)晶14.4%、化成后a -PbO2/3 -PbO2為0.52。
[0021]實(shí)施例5
將生極板吊掛在固化室內(nèi)的固化架上，板間距為0.5mm，依次進(jìn)行以下操作:
(1)將涂制好鉛膏的生極板置于濕度97%、溫度48°C的固化室內(nèi)固化3h；
(2)用2h的時(shí)間提升固化室內(nèi)溫度至85°C，在溫度為85°C、濕度為99%的條件下固化生極板17h，最后用2h的時(shí)間將固化室內(nèi)溫度降至62°C、濕度降至92% ；
(3)保持固化室內(nèi)溫度為62°C，降低濕度至82%，固化生極板5h；
(4)用2h的時(shí)間將固化室內(nèi)溫度提升至87°C、濕度降低至5%；
(5)保持固化室內(nèi)溫度為87°C，控制濕度為0，高溫干燥生極板llh。
[0022]本工藝固化干燥共耗時(shí)42h，固化后，極板一米高自由落體6次后的掉粉量為
0.46%，板柵表面腐蝕層141 Mm，鉛膏內(nèi)4BS結(jié)晶14.5%、a -PbO2/3 -PbO2為0.53。
[0023]實(shí)施例6
將生極板吊掛在固化室內(nèi)的固化架上，板間距為0.5mm，依次進(jìn)行以下操作:
(1)將涂制好鉛膏的生極板置于濕度97%、溫度48°C的固化室內(nèi)固化3h；
(2)用2h的時(shí)間提升固化室內(nèi)溫度至85°C，在溫度為85°C、濕度為99%的條件下固化生極板20h，最后用2h的時(shí)間將固化室內(nèi)溫度降至62°C、濕度降至92% ；
(3)保持固化室內(nèi)溫度為62°C，降低濕度至82%，固化生極板5h；
(4)用2h的時(shí)間將固化室內(nèi)溫度提升至87°C、濕度降低至5%；
(5)保持固化室內(nèi)溫度為87°C，控制濕度為0，高溫干燥生極板10h。
[0024]本工藝固化干燥共耗時(shí)44h，固化后，極板一米高自由落體6次后的掉粉量為
0.46%，板柵表面腐蝕層143 Mm，鉛膏內(nèi)4BS結(jié)晶14.7%、化成后a -PbO2/3 -PbO2為0.54。
【權(quán)利要求】
1.一種鉛酸蓄電池生極板快速高溫固化干燥工藝，其特征在于依次包括以下步驟: 1)低溫固化:將涂制好鉛膏的生極板置于濕度95、9%、溫度47-50°C的固化室內(nèi)固化3-5h ； 2)高溫高濕固化:用2-4h的時(shí)間提升固化室內(nèi)溫度至83-86°C，在溫度為83-86°C、濕度為97~99%的條件下固化生極板15-20h，最后用2-4h的時(shí)間將固化室內(nèi)溫度降至60-65°C、濕度降至90~95% ； 3)中溫固化:保持固化室內(nèi)溫度為60-65°C，降低濕度至80-85%，固化生極板5_7h； 4)勻速干燥:用2-4h的時(shí)間將固化室內(nèi)溫度提升至86~88°C、濕度降至(Tl0%； 5)高溫干燥:保持固 化室內(nèi)溫度為86~88°C，控制濕度為0，高溫干燥生極板l(Tl2h。
2.如權(quán)利要求1所述的一種鉛酸蓄電池生極板快速高溫固化干燥工藝，其特征在于:所述生極板吊掛在固化室內(nèi)的固化架上，板間距為0.5^2.0mm。
【文檔編號(hào)】H01M4/21GK103762340SQ201410014477
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月14日
【發(fā)明者】張繼勝, 方明學(xué), 王杜友 申請(qǐng)人:天能集團(tuán)江蘇科技有限公司