長壽命電動(dòng)車電池極板工藝研究

1.3正、負(fù)極板及正負(fù)活性物質(zhì)的配比

VRLA設(shè)計(jì)是正極限容設(shè)計(jì)。一般考慮在DZM電池中，正、負(fù)極活性物質(zhì)的比例為1：1.05。為提高DZM電池耐過充電、過放電的能力，應(yīng)適當(dāng)提高為1：（1.06~1.10），使其在過充電狀態(tài)下，氧循環(huán)不會終止。活性物質(zhì)密度應(yīng)適當(dāng)提高，負(fù)極鉛膏密度控制在4.50~4.65g/cm3，較高的密度有利于深循環(huán)壽命。正、負(fù)板柵的厚度配比在1.40~1.75。采用薄板以提高電池耐過充電、過放電和大電流的性能，片子多，內(nèi)阻小。

1.4 活性物質(zhì)添加劑的預(yù)混合

在國內(nèi)提出活性物質(zhì)添加劑的預(yù)混合這個(gè)概念，公見于文獻(xiàn)報(bào)道的是吳壽松先生。其實(shí)這個(gè)方法是借鑒于有2000多年歷史的玻璃工業(yè)的配合料制備。在玻璃工業(yè)中，有的添加劑僅占總原料的萬分之幾。如何混勻，就是采取的添加劑預(yù)混合方法。采用水平封閉式螺旋混料機(jī)即可避免在球磨機(jī)中混合時(shí)乙炔黑發(fā)生斷鏈的問題。原料在機(jī)內(nèi)上、下翻滾，左、右向中間運(yùn)動(dòng)。克服了各種原料因比重不同受地球引力影響而分層，非常均勻。為了使添加劑與主料更為均勻地分布，將一定重量的主料與混合的添加劑再行混合（吳壽松先生謂之“擴(kuò)容”，然后再將其用于生產(chǎn)配料中。這個(gè)方法10年前已開始用，非常有經(jīng)驗(yàn)，極板的一致性很好。

這里不妨說一下二次大戰(zhàn)時(shí)的一個(gè)典故。當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)的軍用光學(xué)玻璃不過關(guān)，派代表去英美考察，結(jié)果用了30萬美元買回了四個(gè)字的工藝：“搗拌均勻”，一字值千金。這也說明了多種物料的化工生產(chǎn)，原料混合均勻的重要性。電池的一致性差，原料混合不均勻是一個(gè)很重要的原因。許多企業(yè)從板柵開始到電池下線、入庫、全過程進(jìn)行了嚴(yán)格的過程控制，但電池因不一致性仍有不少退貨，苦于找不出原因，主要原因還在于忽視了和膏的均勻性（鉛膏的一致性）。鉛膏混合不均勻，化學(xué)組成不均勻，極板間化學(xué)和電化學(xué)性能差別就很大，即使極板的尺寸、重量控制得很嚴(yán)格，也無法改變一致性差的事實(shí) 。所以，在生產(chǎn)過程控制中，不僅要注重物理性能的一致性，更要注意化學(xué)組成的一致性。

這里自然會提出和膏均勻與否如何檢測的問題。方法是在干搗拌后鉛膏的上、中、下取3個(gè)點(diǎn)，以其中一種原料（或元素）為基準(zhǔn)，測定其百分含量。3個(gè)點(diǎn)所含該原料（或元素）的誤差不超過5%為合格。在大批量生產(chǎn)中不可能每缸料、每天都進(jìn)行測定（現(xiàn)有條件和測試手段的限制），就是通過這個(gè)方法，找出和膏過程的有關(guān)操作參數(shù)加以控制，以保證和膏化學(xué)組成的均勻性、一致性。1.5 主要工藝特點(diǎn)

1.5.1和膏

和膏采用無級變速和膏。正極鉛膏加入PTFE乳液后，鉛膏粘性增加，往往發(fā)生鉛膏結(jié)團(tuán)被和膏機(jī)漿葉推著走，不能分散。和膏時(shí)，開始機(jī)速控制在45r/min。加完P(guān)TFE和純水的混合液后，繼續(xù)搗拌3~5min ，然后加酸。當(dāng)酸量加到60%左右時(shí)，加大機(jī)速至55~60r/min，加完酸后，繼續(xù)搗拌7~10min，和膏視密度合格，很好涂板。

負(fù)極鉛膏因加有木素，如果工藝不準(zhǔn)確，不嚴(yán)格時(shí)很容易發(fā)稀，涂板凹坑嚴(yán)重。國外公司的方法是，發(fā)稀時(shí)用添加鉛粉的方法，分3次加入，總量為和膏鉛粉的3%。方法是；將鉛粉和預(yù)混合后的添加劑干混5~6min，讓其充分搗拌均勻（這很重要，因?yàn)樵跐駬v拌時(shí)，添加劑在膏中已無法再均勻分散），然后按工藝規(guī)定加水、加酸，當(dāng)酸加至60%時(shí) ，加快機(jī)速至55~60r/min。加完酸后，繼續(xù)搗拌2~3min，時(shí)間不能太長，否則會發(fā)稀。測視密度，符合要求。若鉛膏略硬（視密度略大），在和膏機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)下，用噴淋加水0.15~0.2Kg，繼續(xù)搗拌2~3min即可。要求酸、水準(zhǔn)確計(jì)量，水量根據(jù)鉛粉含水量、氧化度和空氣濕度情況進(jìn)行微調(diào)，既能和制出高質(zhì)量的鉛膏。使用南京產(chǎn)的新木素，低溫性能與進(jìn)口木素相當(dāng)，鉛膏沒有發(fā)稀現(xiàn)象，用量為0.3%較合適。

1.5.1 生極板工藝

涂板后的生極板不用表干，表干控制不好勢必影響板柵與活性物質(zhì)的結(jié)合強(qiáng)度。主要用人工涂板的工廠，在涂板后，應(yīng)即壓片、浸酸，進(jìn)入固化室。特別是在夏季，水分散失快。進(jìn)入固化室的極板含水量低于8%，固化往往不良。進(jìn)入固化室的極板前后時(shí)間差大，一般固化室8h后才封閉固化室。如果封閉前的固化室不保持高濕度，則先后進(jìn)入固化室的極板含水量差別太大，固化效果不一致。

固化的第一階段，生極板為放熱反應(yīng)，應(yīng)低溫高濕（35~40℃，濕度100%），使極板溫度不致過高，活性物質(zhì)與板柵結(jié)合良好。第二階段中溫高濕（60±2℃，濕度95%~100%）。第三階段干燥，溫度應(yīng)緩慢上升，濕度緩慢降低，含水量1%即可完成干燥，沒必要干燥至含水量0.5%以下。因?yàn)椋绻皇橇⒓从糜诓刍?，空氣的濕度也會使生極板含水量高于1%，而少量的含水量在極板化成時(shí)，開始呈弱堿性環(huán)境，有利于a-PbO2的生成。固化過程中，環(huán)境氧的提供很重要，氧不足則影響固化效果。

1.5.3槽化成和電池活化工藝

一般認(rèn)為槽化成階段應(yīng)將極板化透，同時(shí)可縮短電池重放電活化的時(shí)間。其實(shí)槽化成不必化透。只要表面無白點(diǎn)，正、負(fù)極板顏色正常，即可出槽。這樣，正極板的強(qiáng)度好，裝槽后在電池充放電活化階段將其化透，有利于延長壽命。由于負(fù)極板的海綿狀鉛在濕度較大環(huán)境與空氣中反應(yīng)強(qiáng)烈，因此，在槽化成水洗后應(yīng)浸漬抗氧劑。采用恒流和恒壓限流方法對電池進(jìn)行激活，用計(jì)算機(jī)控制。這樣，熟極板在出槽水洗、干燥、組裝過程和與電解液反應(yīng)產(chǎn)生的損耗，即可在活化充電中補(bǔ)足。采用了充又放制，使極板活性物質(zhì)均勻化透。

在冬季沒有溫控的車間，應(yīng)將化成電流適當(dāng)提高。應(yīng)注意的是，活化過程中極板和隔板電解液應(yīng)飽和，電池不能缺酸，否則，電