VRLA蓄電池配方對蓄電池性能的影響
2019-11-03 09:56:45
供稿：網(wǎng)友
胡耀東 長沙電源廠 摘 要 閥控式密封鉛酸蓄電池（VRLA）的極板鉛膏配方及和膏工藝應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的用途和性能要求而定。作者根據(jù)近15年來研制這種產(chǎn)品的實際經(jīng)驗提出4種正、負(fù)極板鉛膏配方供業(yè)界同仁參考。
關(guān)鍵詞 閥控式密封鉛酸蓄電池 鉛膏配方 和膏工藝
1 概述
閥控式密封鉛酸蓄電池在中國迅速發(fā)展，只有近十幾年的時間，正如吳壽松老前輩指出的那樣，中國閥控式密封鉛蓄電池，是放大了的起動型蓄電池。不論是工藝、配方，還是結(jié)構(gòu)設(shè)計都有相當(dāng)大的繼承性，只不過是采用了高純度的材料及鉛鈣或低銻多元合金的板柵材料。不論是容量、規(guī)格大小，一般的生產(chǎn)廠家在生極板鉛膏配方及和膏工藝方面大同小異，而不同的廠家由于生產(chǎn)條件、環(huán)境及工人素質(zhì)等因素差別較大，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，采取了不同的配方工藝。這都是在不斷改進，試驗優(yōu)選的基礎(chǔ)上確定的。現(xiàn)將本人近15年來在這方面的實踐體會，寫出來供業(yè)界同仁參考。
2 鉛膏配方及生極板制造
2.1 配方1及其特點
正極鉛膏配方：鉛粉100kg(表觀密度1.75-1.95g/cm3，氧化度70%-80%)
純水11-12kg
化學(xué)短纖維50g
密度1.400(25℃)的硫酸10.5kg
負(fù)極鉛膏配方：鉛粉100kg
沉淀硫酸鋇600g
木素磺酸鈉250g
炭黑200g
化學(xué)短纖維50g
密度1.400(25℃)的硫酸10.5kg
純水9-11kg
以上配方，是以西歐國家汽車用蓄電池的鉛膏配方，和制成砂型膏，機械涂片。但是用這一配方來和成手工涂板的半砂型鉛膏，涂成正極板5mm厚、負(fù)極板4mm厚的閥控式密封蓄電池極板就會出現(xiàn)難以化成透的問題。為使蓄電池有好的初容量，在化成槽化成時，充入10倍額定容量的電量也沒有化成透。實踐證明配方中50g純硫酸/kg鉛粉以上，不適宜用于厚型極板。不但化成費電費時，初容量也不好。而把鉛膏含酸量減至31g純硫酸/kg鉛粉，其他料量不變，并且把硫酸溶液密度減小至1.250(25℃)時，不但和膏工藝便于操作，而且化成時只要6-7倍額定容量的電量即可使同樣厚度極板化成好，正極板表面無白斑，蓄電池初容量也能達到設(shè)計要求。在和膏工藝方面，同樣的水量如果酸前加水量不足，加酸后和制一段時間，再加水成膏，這后來加的水幾乎不與鉛粉反應(yīng)，鉛膏表觀密度較高，表面看硬度大，但水容易散失，不但造成涂片時困難，而且固化，干燥中往往會出現(xiàn)掉粉、裂紋等現(xiàn)象。如果和膏過程中是在加酸之前加足了水，加酸后就成為符合涂片的鉛膏，或加很少量的調(diào)整水。這種鉛膏表現(xiàn)密度不大，稠度適宜。不論是和制粘性、半砂型或砂型鉛膏都應(yīng)如此。和膏時的溫度控制非常重要，有時溫度過高，超過了70℃會使鉛膏發(fā)硬，甚至不能涂片，勉強涂片，也往往會造成生極板疏松、掉粉、脫皮等質(zhì)量問題。
2.2 配方2及其特點
正極鉛膏配方：鉛粉100kg
化學(xué)短纖維240g
純水14.3kg
乙炔黑0.5kg
密度1.400(25℃)的硫酸
8.4kg（純酸42g/kg鉛粉）
負(fù)極鉛膏配方：鉛粉100kg
硫酸鋇560g
木素磺酸納330g
半補強炭黑220g
化學(xué)短纖維200g
密度1.400的硫酸（25℃）
6.44kg(純酸32.2g/kg鉛粉)
純水11-12kg
此配方的特點是在正極鉛膏內(nèi)添加了乙炔黑和加大了化學(xué)短纖維的量，和膏工藝也注意了溫度，在夏天高溫季節(jié)采取了加水和加酸相間的辦法，使和膏溫度不高于70℃。純硫酸含量適中，再加上正負(fù)板柵厚度比例設(shè)計合理等因素，因此配方被許多廠采用，初容量和高倍率放電性能比較理想。但是正極鉛膏中加了乙炔黑，機械強度有所影響，如能做到緊裝配，也就是將100kPa壓力測定的公稱厚度的玻棉隔板，再壓縮15%～20%，這樣夾緊裝配，則不存在正極板機械強度的問題。多加了化學(xué)短纖維也彌補了強度較差的不足。
2.3 配方3及其特點
正極鉛膏配方：
鉛粉100kg（氧化度65%-75%；表現(xiàn)密度1.6%-1.8%g/cm3）
化學(xué)短纖維150g
試劑（高純）石墨1kg
聚四氟乙烯乳液100g
純水7-8kg（含3kg氧化水）
密度1.200(25℃)的硫酸14kg(38g/kg鉛粉)
調(diào)整水1～2kg
（鉛膏表現(xiàn)密度4.0～4.2g/cm3）
負(fù)極鉛膏配方：
鉛粉100kg
化學(xué)短纖維50g
硫酸鋇400g
腐殖酸700g
純水6～7kg
炭黑200g
密度1.200(25℃)的硫酸14kg
調(diào)整水1～2kg
（鉛膏表現(xiàn)密度4.2～4.4g/cm3）
此配方特點是正極鉛膏中添加了高純石墨和聚四氟乙烯乳液，在保證極板機械強度的情況下，提高了大電流放電性能，使GFM—300型蓄電池1小時率放電提高近10%。由于含酸量不高，化成時較容易化成透，因此活性物質(zhì)利用率較鎬。近來有了所謂異性多向石墨可以制造成粗粒狀，但效果尚待進一步試驗。
和膏工藝取決于和膏機型，及涂板方式和鉛粉性能。一般都是立式槳葉攪拌式和膏機。手工涂片可和制成粘性鉛膏，國產(chǎn)涂板機涂片時則宜和制成半砂型鉛膏（俗稱雪花膏），而采用進口涂板機涂板時則必須提高和膏時用的酸密度（一般為1.400，25℃）和制成砂型膏。手工涂片和膏時間在60～70min之間，加酸時間長（一般為12～15min加完酸），其余是和制時間。
2.4 配方4及其特點
正極鉛膏配方：
鉛粉100kg
化學(xué)短纖維（聚丙烯纖維）100g
密度1.250(25℃)的硫酸17.8kg
純水8.0kg
鉛粉100kg
化學(xué)短纖維（聚丙烯纖維）100g
硫酸鋇600g
炭黑200g
木素磺酸納250g
密度1.250(25℃)的硫酸12.5kg
純水10～12kg
此配方的特點是含酸量較高，正膏中含純硫酸約為58.7g/kg鉛粉，負(fù)膏中含純酸量為41.25g/kg鉛粉。可以達到薄型極板具有較高的初容量的目的。但不可用于厚度3mm以上的極板。中國大部分中小型蓄電池企業(yè)，沒有精密的化成充電設(shè)備和冷卻的控制系統(tǒng)，厚型極板鉛膏含酸量超過50g純酸/kg鉛粉時就遇到了化成不透的情況。即便是厚度在2mm左右的薄型極板，如果采用“內(nèi)化成”工藝時也有化成不透的情況。在貧液狀態(tài)下電液密度較高（1.250～1.270）化成透是困難的，而且不均勻，需要進行補充，進行幾次充放循環(huán)。往往在10小時率充放中表現(xiàn)出容量早期衰減，不良品率很高。而采用“外化成”工藝時此配方用于薄型極板則可達到提高初期容量目的。
現(xiàn)在一般中小型企業(yè)生產(chǎn)閥控密封鉛酸蓄電池，往往為了好管理或苦于沒有技術(shù)力量等原因，不論是生產(chǎn)什么規(guī)格、什么產(chǎn)品、什么用途、厚型，薄型極板一律采用某一種配方而不加任何改變。有的為了降低成本，減少添加劑含量，有的為了增加初容量，在負(fù)極鉛膏中把硫酸鋇的添加量增到900g/kg鉛粉，化學(xué)短纖維增至30g/kg鉛粉（當(dāng)然國產(chǎn)錦綸纖維不耐酸蝕，含水量有的高達40%以上也是一個原因）。總之，鉛膏配方應(yīng)按極板厚薄，產(chǎn)品的用途對產(chǎn)品性能的要求，采用不同的鉛膏配方及和膏工藝，不可千篇一律地采用一種工藝配方。對于新型有效的配方及不同類型的添加劑應(yīng)積極推廣使用，例如，專用“紅丹”“異性多向石墨”“改性木素磺酸鹽”“羧甲基纖維素納”。對于我們傳統(tǒng)的配方添加劑，例如加棉花的膠狀膨脹劑及用于厚型長壽命極板的半炭木屑、甘油配方；腐殖酸、栲膠、十二烷基磺酸納的低溫配方以及正極鉛膏中添加硫酸錫等物質(zhì)的配方也值得試驗研究。至于有些文章中提到的擴散N，發(fā)孔劑M等等因不知基細節(jié)無法在此討論。
摘自《中外電源》
