鉛晶電池正極板加工工藝及鉛晶電池的制作方法

本發明屬于鉛酸蓄電池
技術領域：
，具體涉及一種鉛晶電池正極板加工工藝及鉛晶電池。
背景技術：
：閥控密封式鉛酸蓄電池正極板的活性物質是二氧化鉛，它是由極板固化后形成的3bs、4bs、pbo這些物質轉化而來的，其中3bs是大約0.5μm～2μm大小的細小晶體，4bs是大約2μm～90μm大小的粗大的晶體，這些晶體的比表面積相差很大。極板經過化成后，3bs、4bs晶體的基本形貌仍然得到保留。細小的晶體轉化后的活性物質反應面積大，容量大，但軟化的速度相對較快。而粗大的晶體轉化后的活性物質反應面積小，容量小，但軟化速度相對較慢。因此，不同3bs與4bs含量比例的極板性能差異很大，不同尺寸的4bs性能差異也很大。綜合考量，最佳的狀態是4bs含量在40％～60％左右、4bs晶體大小在10～20μm左右，這樣的正極板可以同時獲得較好的容量和循環壽命性能。但要獲得這個最佳的狀態，需要在正極板和膏添加劑以及極板固化這兩方面進行一些特殊的工藝處理。技術實現要素：針對目前鉛酸蓄電池正極板中4bs含量低、尺寸不夠長等問題，本發明提供一種鉛晶電池正極板加工工藝。為了實現上述發明目的，本發明實施例的技術方案如下：一種鉛晶電池正極板加工工藝，至少包括以下步驟：步驟1、在正極鉛膏的和制過程中添加占正極鉛膏配方1wt％～2wt％的4bs晶種；步驟2、將步驟1得到的鉛膏涂覆于板柵表面，得到生極板，將所述生極板進行固化干燥處理；其中，所述固化干燥工藝為：(1)固化第一階段，濕度99％～100％，溫度從40～50℃勻速升至65～75℃，循環風機相對轉速25％～35％，時間4～8小時；(2)固化第二階段，濕度90％～98％，溫度65～75℃，循環風機相對轉速35％～55％，時間12～24小時；(3)固化第三階段，溫度65～75℃，濕度從90～98％勻速下降至30％～50％，循環風機相對轉速35％～70％，時間12～24小時；(4)干燥階段，溫度65～75℃，停止加濕，循環風機相對轉速70％～100％，時間12～24小時。上述實施例中的鉛晶電池正極板加工工藝獲得的正極板固化后4bs含量達到40％～60％、4bs晶體有70％以上的尺寸10μm～2μm，將得到的正極板組裝成電池時，可以明顯的提高容量性能和延長循環壽命性能。進一步地，本發明還提供一種鉛晶電池。所述鉛晶電池，包括正極板、負極板以及用于隔離所述正極板和所述負極板的隔膜，所述正極板為如上所述的鉛晶電池正極板加工工藝得到的正極板。上述實施例中的鉛晶電池，由于正極板采用如上的加工工藝，極板中4bs含量達到40％～60％、4bs晶體有70％以上的尺寸10μm～20μm，因此可以明顯的提高電池容量性能和延長循環壽命性能。附圖說明下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：圖1是正極板普通工藝的xrd圖；圖2是本發明實施例1鉛晶電池正極板加工工藝的極板xrd圖；圖3是本發明實施例2鉛晶電池正極板加工工藝的極板xrd圖；圖4是正極板普通工藝的掃面電鏡圖譜；圖5是本發明實施例1鉛晶電池正極板加工工藝的極板掃面電鏡圖譜；圖6是本發明實施例2鉛晶電池正極板加工工藝的極板掃面電鏡圖譜；圖7是本發明實施例1～2及對比例1制備的鉛晶電池放電曲線。具體實施方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。本發明實例提供了一種鉛晶電池正極板加工工藝。該鉛晶電池正極板加工工藝至少包括以下步驟：步驟1、在正極鉛膏的和制過程中添加占正極鉛膏配方1wt％～2wt％的4bs晶種；步驟2、將步驟1得到的鉛膏涂覆于板柵表面，得到生極板，將所述生極板進行固化干燥處理；其中，所述固化干燥工藝為：(1)固化第一階段，濕度99％～100％，溫度從40～50℃勻速升至65～75℃，循環風機相對轉速25％～35％，時間4～8小時；(2)固化第二階段，濕度90％～98％，溫度65～75℃，循環風機相對轉速35％～55％，時間12～24小時；(3)固化第三階段，溫度65～75℃，濕度從90～98％勻速下降至30％～50％，循環風機相對轉速35％～70％，時間12～24小時；(4)干燥階段，溫度65～75℃，停止加濕，循環風機相對轉速70％～100％，時間12～24小時。優選地，所述鉛膏配方為：鉛粉995～1005kg；短纖維0.8～1.2kg；4bs晶種10～20kg；比重為1.4的硫酸液90～100kg；純水115～125kg；所述鉛膏的視密度4.20～4.40g/cm3。優選地，為了使得4bs晶種均勻混合于鉛膏中，在鉛膏和制的干混階段加入4bs晶種。優選地，加入的4bs晶種的粒徑為1μm～3μm，所加入的4bs晶種中，4bs含量不低于95％。優選地，本發明鉛膏涂覆的板柵為沖孔板柵或者鑄造的板柵，板柵厚度為1mm～4.5mm。優選地，上述生極板進行固化干燥之前，需要確生極板的含水量在10％～12％。固化前生極板的水份含量對固化影響比較大，水份在10％以上時鉛膏的氧化反應比較緩慢，此時板柵界面可以獲得充足的時間與水份接觸形成pb(oh)2而為腐蝕層的形成打下基礎，隨著固化進入到第二階段，當水份下降至9％時鉛膏開始逐漸氧化，水份在8％時氧化反應最快，當水份下降至5％以下時鉛膏的氧化反應接近停止；但是，如果生極板含水量超過12％，一方面不利于涂膏，另一方面固化時間變長，不利于腐蝕層的生成。具體地，本發明提到的溫度勻速上升，指的是溫度從40～50℃上升至65～75℃時，剛好固化第一階段結束，也就是需要4～8小時才升溫到65～75℃；而濕度勻速下降，指的是濕度從90％～98％下降到30～50％時，剛好固化第三階段結束，也就是需要12～24小時濕度才從90％～98％下降到30％～50％。具體地，本發明提到的循環風機相對轉速，指的是固化窯設備中，有一項設定值為循環風機的轉速設定，其范圍值為0～100％，當將循環風機相對轉速為70％時，其值就是開啟了循環風機轉速的70％，可以看做是循環風機相對轉速。優選地，所述生極板的厚度為1.4mm～5mm。本發明的正極板制作過程中，其他工藝與常規的方法一樣，因此在此不需要展開說明。本發明上述的鉛晶電池正極板加工工藝獲得的正極板固化后4bs含量達到40％～60％、4bs晶體有70％以上的尺寸10μm～20μm，將得到的正極板組裝成電池時，可以明顯的提高容量性能和延長循環壽命性能。在制作正極板時，需要加入4bs晶種，如果不加入4bs晶種，僅僅采用上述的固化干燥工藝，那么得到的4bs晶體含量不穩定，而且4bs晶體的尺寸偏大，這主要是由于缺乏晶種，無法在固化時快速形成晶核；而如果加入4bs晶種卻不采用上述的固化干燥工藝，那么4bs晶體的含量較低，尺寸偏小而且結構松散。因此，本發明需要4bs晶種和上述固化干燥工藝相互結合才能實現本發明的技術效果。相應地，本發明在提供上述鉛晶電池正極板加工工藝的基礎上，還進一步提供了一種鉛晶電池。在一實施例中，所述鉛晶電池包括正極板、負極板以及用于隔離所述正極板和所述負極板的隔膜，其中所述正極板是如上所述的鉛晶電池正極板加工工藝得到的正極板。優選地，所述正極板的4bs晶體含量為40％～60％；所述正極板的4bs晶體的長度為10μm～20μm。由于本發明提供的鉛晶電池采用的正極板中，4bs晶體含量為40％～60％，4bs晶體的長度為10μm～20μm，4bs晶體含量高而且均勻，鉛晶電池的電池容量和循環壽命獲得大幅度提高。為了更好的說明本發明的技術方案，以下通過多個實施例來舉例說明本發明實施例鉛晶電池正極板加工工藝的原理、作用以及達到的功效。實施例1一種鉛晶電池正極板加工工藝，鉛膏配方如下：鉛粉1000kg；短纖維1.0kg；4bs晶種10kg；比重為1.4的硫酸液100kg；純水125kg。正極板的加工工藝包括如下步驟：1)將鉛膏配方中包含4bs晶種在內的全部固體組分進行干混。2)加純水進行濕混。3)加酸進行濕混，混合均勻后檢查鉛膏視密度，得到的鉛膏中鉛膏視密度為4.30±0.05g/cm3。4)將和好的鉛膏涂覆于鑄造板柵表面，得到濕的生極板，控制生極板的含水量為10％～12％，然后將生極板掛于生極板固化干燥的工藝掛件上，控制生極板之間的間隙為0.5mm～1mm，在固化干燥窯內進行固化干燥處理；其中，所述固化干燥的工藝如下：(1)固化第一階段，濕度99％，溫度從45℃勻速升至70℃，循環風機相對轉速30％，時間6小時；(2)固化第二階段，濕度90％，溫度70℃，循環風機相對轉速50％，時間24小時；(3)固化第三階段，溫度70℃，濕度從90％勻速逐漸下降至50％，循環風機相對轉速60％，時間24小時；(4)干燥階段，溫度70℃，停止加濕，循環風機相對轉速100％，時間24小時。自然冷卻后，出固化干燥窯，得到實施例1所需的生極板。4)將得到的正極板進行xrd測試，測試結果如表1及圖2所示，同時進行掃描電鏡的掃描，掃描結果如圖5所示。5)將獲得的正極板和按照常規工藝生產的負極板進行鉛晶電池的組裝，組裝10只型號為ct12-150e-x的鉛晶電池，并按照常規化成工藝化成，化成結束，抽取容量正常的電池，進行電池性能測試，具體測試項目如表2所示，放電曲線如圖7所示。實施例2一種鉛晶電池正極板加工工藝，鉛膏配方如下：鉛粉1000kg；短纖維1.0kg；4bs晶種20kg；比重為1.4的硫酸液100kg；純水125kg。正極板的加工工藝包括如下步驟：1)將鉛膏配方中包含4bs晶種在內的全部固體組分進行干混。2)加純水進行濕混。3)加酸進行濕混，混合均勻后檢查鉛膏視密度，得到鉛膏，其視密度為4.30±0.05g/cm3。4)將和好(也就是鉛膏視密度合格)的鉛膏涂覆于鑄造板柵表面，得到濕的生極板，控制生極板的含水量為10％～12％，然后將生極板掛于生極板固化干燥的工藝掛件上，控制生極板之間的間隙為0.5mm～1mm，在固化干燥窯內進行固化干燥處理；其中，所述固化干燥的工藝如下：(1)固化第一階段，濕度100％，溫度從40～50℃勻速逐漸升至70℃，循環風機相對轉速30％，時間6小時；(2)固化第二階段，濕度90％，溫度70℃，循環風機相對轉速50％，時間24小時；(3)固化第三階段，溫度70℃，濕度從90％勻速逐漸下降至50％，循環風機相對轉速50％，時間24小時；(4)干燥階段，溫度75℃，停止加濕，循環風機相對轉速100％，時間24小時。自然冷卻后，出固化干燥窯，得到實施例2所需的生極板。4)將得到的正極板進行xrd測試，測試結果如表1及圖3所示，同時進行掃描電鏡的掃描，掃描結果如圖6所示。5)將獲得的正極板和按照常規工藝生產的負極板進行鉛晶電池的組裝，組裝10只型號為ct12-150e-x的鉛晶電池，并按照常規化成工藝化成，化成結束，抽取容量正常的電池，進行電池性能測試，具體測試項目如表2所示，放電曲線如圖7所示。對比例1一種鉛酸蓄電池，其正極板和負極板均按照常規工藝進行生產；常規工藝如下：鉛膏配方：鉛粉1000kg，短纖維1kg，比重為1.4的硫酸液90～100kg，純水115～125kg；鉛膏視密度4.30±0.05g/cm3。固化工藝：(1)固化第一階段，溫度50℃，濕度99％，循環風機相對轉速30％，時間24小時；(2)固化第二階段，溫度50℃，濕度從99％勻速逐漸下降至85％，循環風機相對轉速50％，時間4小時；(3)固化第三階段，溫度50℃，濕度從85％勻速逐漸下降至60％，循環風機相對轉速30％，時間8小時；(4)干燥階段，溫度75℃，停止加濕，循環風機相對轉速100％，時間24小時。將得到的正極板進行xrd測試，測試結果如表1及圖1所示，同時進行掃描電鏡的掃描，掃描結果如圖4所示；將獲得的正極板和按照常規工藝生產的負極板進行鉛酸蓄電池的組裝，組裝10只型號為ct12-150e-x的鉛酸蓄電池，并按照常規化成工藝化成，化成結束，抽取容量正常的電池，進行電池性能測試，具體測試項目如表2所示。表1實施例1～2及對比例1的正極板xrd測試各組分含量數據項目實施例1實施例2對比例1pb1.5％/5.1％pbo35.9％46.8％56.1％3bs2.5％/24.9％4bs59.2％53.2％3.0％從表1及圖1～6可知，實例1和2都能獲得50％～60％的4bs，而常規工藝的實例4bs含量較低，只有3％。表2實施例1～2及對比例1電池性能測試數據項目實施例1實施例2對比例1開路電壓/v13.4413.4113.4電池重量/kg45.5345.5145.87內阻/mω4.24.14.2首次0.2c放電時間h4.884.914.83從表2及圖7可知，采用鉛晶電池極板工藝的電池與常規工藝的電池重量不變、開路電壓不變、內阻不變、初始容量不變，但電池的循環性能有很大提升，鉛晶電池0.2c電流循環放電40次，經過40次放電，放電時間還超過4.2h以上，而常規電池循環23次后放電時間已經下降至3.2h。從極板干鉛膏的掃描電鏡圖可以看出，鉛晶極板的晶體結構比較緊密，而且有大量(約70％以上)長度在10～20微米的4bs晶體，使得正極板活性物質在充放電循環過程中不容易軟化脫落。而常規工藝的正極板晶體過于細小且結構松散，循環過程中容易軟化脫落，不利于電池的循環放電。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包括在本發明的保護范圍之內。當前第1頁12