电动车用铅酸蓄电池正极板一致性的影响因素和过程安全控制.doc

电动车用铅酸蓄电池正极板一致性的影响因素和过程安全控制文 ◎ 王永胜 孔祥胜摘要：分析了电动车用铅酸蓄电池正极板化成过程中的控制要点，并重点分析了温度对化成效果及生产过程的安全性的影响，以及控制温度的主要措 电动车用铅酸蓄电池正极板一致性的 影响因素和过程安全控制 文 ◎ 王永胜 孔祥胜 摘要：分析了电动车用铅酸蓄电池正极板化成过程中的控制要点，并重点分析了温度对化成效果 及生产过程的安全性的影响，以及控制温度的主要措施。 关键词：铅酸蓄电池；正极板；PbO2 ；一致性；安全控制 家探讨。 提高正极板 PbO2 含量及一致性 是电池过程控制的核心。 前言 1 电 池 充 放电配组过程的 2 电动车电池单格组合一致性 差，放电时以最低容量单格电池 为基准，不仅造成组合容量差， 而且在生产的充放电过程中投入 产出率低，造成回充较多。电池 配组合格率低的原因一般为： （1） 二氧化铅含量一致性低 或离散性大。 （2） 重量搭配不合理，单格 极板重量极差大。 （3） 极板放置时间长，板板 内部硫酸盐化。 （4） 负板产生部分氧化，负 板氧化铅超标。 根据多年的经验，由于负极 板采用了浸渍硼酸工艺、极板机 称配组工艺和极板限制安全库存 后处理等，影响因素主要是电池 极组正极板 PbO2 一致性差。以 下根据现场经验进行总结，供大 极板化成过 程 PbO2 控 制 3 反应 要点 电池放电时综合反应式为： PbO2+ Pb+ 2H2SO4= 2Pb- SO4+ 2H2O 对电动车电池的充放电配组 过程，一般方式都采用三充两放 或四充三放，特殊情况下采取更 多循环。循环意义在于：对极板 内 PbO2 适当提高和均化，经过 循环达到稳定状态，提高电池单 体、单格的一致性，对配组影响 最大的就是正板 PbO2 含量的一 致性。由于极板在不同化成槽生 产加上生极板的偏差，特别是北 方冬季和夏季的温差等因素造成 PbO2 偏差在 3% ~ 12% 左右。一 致性好，配组工序时间少；一致 性差，配组投入产出率低。大量 的回充电池甚至降级使用。所以 极板充放电时综合反应式为： PbO2+ Pb+ 2H2SO4= 2PbSO4 + 2H2O 正极活性物质 PbO2 的形成 机理：从板栅筋条最接近电解液 的地方开始，然后向极板内部以 不规则的网络形状扩展，最后达 到极板的表面；在极板内部，被 PbO2 包围的 PbSO4 到化成的中 期以后才能逐步 化 成 为 PbO2， 而表面上结晶颗粒粗大 PbSO4 由于化成比较困难，到了化成后 期才开始转化。 从初期到中期，PbO、3PbO· PbSO4·H2O、 PbO·PbSO4 转 化 为 PbSO4。 （1） 化成初期：PbO、3PbO· E LE C TR IC B IC YC L EPbSO4·H2O、 PbO·PbSO4 等 物质 先 于 PbSO4 进行阳极氧化， E LE C TR IC B IC YC L E PbSO4·H2O、 PbO·PbSO4 等 物 质 先 于 PbSO4 进行阳极氧化， 生 成 α- PbO2 （因 在 pH 值 较 高 的介质中），此时 φO2 ＞φPbO2 ，氧 PbO2誜80% ~ 90% ；PbSO4≤ 3% ，含水率 0.5% 以下。 电 解 液 的 密 度 、 温 度 、 液 量、电解液中的杂质及含量对化 成过程及化成质 量 有 很 大 的 影 响。PbO2 控制化成过程中的一 致性措施见表 1。 （1） 温度高：加快电解液对 流 ， 扩 散 系 数 、 粘 度 都 发 生 变 化，都有利于硫酸的扩散，减小 浓差极化，降低电解液电阻。但 表 面 易 形 成 粗 大 的 PbSO4 层 ， 从而影响正极板 的 化 成 ， 表 面 出现白色斑点； 同 时 ， 由 于 溶 液电阻的下降， 促 进 化 成 电 流 分布不均匀；温 度 升 高 ， 将 会 影响气体发生的 过 电 位 ， 在 铅 电极上，中等电 流 密 度 的 情 况 下 ， 电解液温度每升高 1 ℃ ， 氢 过 电 位 下 降 2 ～3 m V， 正 极 上同样降低析氧 过 电 位 ， 二 者 + 不能析出，并生成 H 。 （2） 化成后期：上面的物质 不断减少，极板内 pH 值逐渐下 降 ， PbSO4 开 始 氧 化 ， 生 成 β- PbO2 （酸性介质中），同时槽 压超过析气过电位析出 O2。 正极：碱式硫酸铅 8 h 后基 本完成，PbO 在 10 h 后基本完 成，化成 6 h 后才出现 β- PbO2。 极板化学成分应达到下列要求： 4 温度对 PbO2 离散性的影响 目 前 很多厂家为提高 PbO2 含量都采用放电工艺，从以上可 以看出温度