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电化学实习报告

郑州轻工业学院

校外实习报告

实习名称：

电化学生产实习

姓名：

秦静静

院（系）：

材料与化学工程学院

专业班级：

电化学09-01

学号：

指导教师：

张勇宋延华张林森

实习单位：

河南超威电源有限公司

新乡亚洲金属循环利用有限公司

河南科隆集团（新太行、新能源）

新乡环宇集团

新乡比得力集团

实习成绩：

实习时间：

2012年10月15日至2012年11月04日

前言

俗语有云：

学以致用，死读书不如无书。

对于现在讲究实际价值的社会体现尤其深刻。

在课堂上，我们学习了很多理论知识，但是如果我们不能把知识应用在实际生产中，那就没有了意义。

实习就是要我们把课堂上所学的理论知识在实际生产过程中找到它的位置。

于是学校领导组织我们进行两周的校外电化学生产实习。

2012年10月16日至2012年10月20日，我们去河南超威电源有限公司实习。

本公司成立于2004年，主导产品为电动车用免维护铅酸蓄电池。

公司自成立以来规模不断壮大，二期扩建工程位于廖屯村南占地400亩，投资4亿元，正月初六也已全面投入生产。

所生产的“超威”蓄电池已成为行业领导品牌。

公司始终把保护环境、呵护健康做为首要工作来抓。

公司环境绿树成萌、花草连片；饮食搭配合理、营养均衡；环保巨资投入、设备先进；员工福利充足、劳保足量，职工权益得到最大保障。

超威人以“心存巅峰志，打造第一品”为己任，致力于成为动力电池和储能电池全球第一大供应商。

其宗旨和使命是倡导绿色能源，完美人类生活。

超威以忠诚，责任，结果，奉献为核心价值观。

2012年10月21日至2012年10月27日，我们转车到达新乡，进行锂电、氢镍、铬镍、电镀等的学习。

在老师的带领下，我们依次参观了新乡市亚洲金属循环利用有限公司，新乡太行电源股份有限公司，新乡科隆集团有限公司，河南环宇集团，河南比得力高新能源科技有限公司。

新乡市亚洲金属循环有限公司是一家以收购各种废旧电瓶，铅粉、铅渣等为主要原料的绿色环保企业，并长期大量销售PP（聚丙烯）、ABS、PVC等废旧电瓶外壳塑料，使我们了解了原料回收的整个工艺流程和回收设备的先进；而河南新太行电源有限公司始建于1956年，公司拥有12条各类蓄电池生产线，其中有3条贯彻国家军用标准生产线，年生产能力达2亿安时。

公司下属军品分公司、民品分公司、锂电分公司、铅酸分公司等4个子公司及10个分厂，专业生产各类蓄电池及专用设备。

主要产品分为：

镉镍、氢镍、锌银、铁镍、阀控式密封铅酸蓄电池、锂离子电池、充电器及碱性蓄电池专用设备共八大系列500多个品种；接着到了新乡科隆集团有限公司，其于2001年正式上马高性能球型氢氧化镍。

当年12月，该项目一次性试车成功，很快便达到国际先进水平，并成为全国最大的镍氢电池核心正极材料的研发和生产基地。

电源检测实验室，达到国际级检测实验室水平。

年生产能力达到10000吨。

科隆成为高端电池松下、三洋、GP、汤浅的首席材料供应商。

该项目已经被列入国家“863”重点支持计划。

已经稳定地占领了中国和全球的高端电池市场；河南环宇集团是中国二次电池产业的开拓者，以河南环宇集团有限公司为母公司，由多家独立的产业公司组建而成，是中国二次电池行业唯一具备从电池原材料生产到电池制造完整产业链的企业集团。

环宇集团具有强劲的锂离子动力电池、镍基电池、铅酸电池和电池材料的研发和制造能力；其中，以电动车辆、储能系统和电动工具等市场为应用领域的磷酸铁锂锂离子电池和烧结镍基电池；最后我们参观了比得力高新能源科技有限公司，比得力公司业成为国内技术最为先进的动力锂离子电池的生产企业之一。

成立于2006.10，是一家专业从事动力锂离子电池研发、生产、销售的高新科技公司，目前总投资已经达到3000万人民币。

比得力公司已形成年产3000万只圆柱型锂离子电池的能力，产品规格20多种，覆盖圆柱锂离子电池、动力锂离子电池、聚合物锂离子电池等。

第一章化学电源部分1

一、铅酸电池1

二、镉镍电池5

三、锂离子电池7

第二章电镀部分9

第三章实习感受10

第四章致谢11

参考文献12

第一章化学电源部分

一、铅酸电池

1、实习厂生产的铅酸电池按其用途属于哪一类？

这类铅酸电池在性能上有什么特点？

答：

实习厂总共有两类:

一类是电动车专用牵引铅酸蓄电池，特点是启动方便、噪声小、无废气排放、对周围环境无污染，维护费用低；另一类是启动用的铅酸蓄电池，这类电池能够瞬间大电流放电，启动时电流通常为150～500A，而且能够在低温下使用。

2、实习厂铅酸电池的生产工艺流程图。

答：

河南超威电源有限公司铅酸电池的成产工艺流程图如下所示：

1-1铅酸电池的生产工艺流程图

成品装箱

3、实习厂铅酸电池生产所用的主要设备类型。

答：

磨粉车间：

熔铅炉、切块机、球磨机

板栅铸造车间：

铸板机

机涂车间：

集粉仓、和膏机、涂板机、干燥窑、固化室

分板车间：

分片机，刷耳机

装配车间：

电脑全自动铸焊机机和半自动铸焊机、短路测试仪、量杯式智能加酸机、定量真空灌胶机、全自动清洗机、低压动力柜

4、铅酸电池板栅的作用是什么？

对板栅有什么样的要求？

答：

板栅是极板的骨架，它主要有两个作用：

一是活性物质的载体；二是传导电流使电流充分分布均匀。

对板栅的要求：

要有一定的机械强度、耐腐蚀、良好的浇铸性能。

5、实习厂铅酸电池板栅使用的是什么类型的合金？

该类型的合金有什么优点和缺点？

答：

铅锑合金和铅钙合金。

铅锑合金做板栅的优点：

在一定锑含量范围内，随其含量增加，板栅机械强度高，抗张强度及硬度都比纯铅好；合金熔点较低，熔化温度不必很高，故加热时氧化的很少；合金的流动性好，有利于浇注成型，膨胀系数比较小，与活性物质有较好的结合力，有利于提高电池的深放电能力和循环寿命。

缺点是耐腐蚀性能差、电阻率比纯铅高。

铅钙合金优点：

电阻较小，析氢超电势高，没有锑的溶出和迁移。

缺点：

第一，不适合做深放电蓄电池的正极板栅材料，容易发生早起容量损失；第二，钙活性高易氧化，钙含量不易控制，较难获得组分稳定的合金；第三，铅钙合金强度不及铅锑合金。

6、实习厂板栅浇铸后搁置多长时间才供下一步工序使用？

为什么需要搁置一段时间？

答：

超威厂板栅浇铸后搁置6至7天。

目的是进行时效处理和消除材料的内应力，以防涂板时板栅由于柔软而变形。

7、如何从外观上区分铅酸电池正、负极板栅？

答：

一般情况下正极板栅呈微黄色，负极呈银灰色；正极板栅比负极要厚；。

板栅上标注着﹢（正）或﹣（负）符号。

8、如何控制板栅的质量？

答：

板栅的制作配方如下表格所示，只要严格按照标准操作就能够控制板栅的质量。

表1-2

参数

正极板栅

负极板栅

合金

PbCaSnAl

PbCa

速度

12-13片/分

14-15片/分

熔铅炉温度

490-530度

铅勺温度

510-550度

定模温度

120-160度

动模温度

130-170度

硬化期

防止七天后使用，不超过三个月

堆放

50片/叠用彩条布盖住，确保板栅表面无尘

表1-3板栅工艺参数

型号

工艺标准

6-10

6-12

6-14

外形尺寸+—0.5mm

正极

44.3*69

44.3*72

44.3*73

负极

44.3*70

44.3*73

44.3*74

边框厚度+—0.1mm

正极

2.4

负极

1.6

极耳宽度+—0.2mm

正负极

4.5

极耳厚度+—0.1mm

正极

2.1

负极

1.45

极耳长度+—0.5

正极

大片重量+—2g

正极

141

151.5

149

负极

110

114

111

连片无挂件重量（g）

正极

109.8+_1.8

120.6+_1.8

118.8+_1.8

负极

87.3+_1.8

91.8+_1.8

小片极差重量（g）

正极

12.2+_0.7

13.4+_0.8

13.2+_0.8

负极

9.7+_0.7

10.2+_0.7

板栅外观可能出现的问题：

1.边框，极耳收缩凹陷；2.小片极耳平整度；

3.正板栅气孔；4.负板栅气孔

5.板栅变形；6.糊筋；7.盲格

8.负极板栅内部空；9.小片极耳边框毛刺

10.极耳平整度；11.切边不均匀12．油污

9、实习厂生产铅粉使用的是什么设备？

简单解释其工作原理。

答：

使用设备：

岛津式铅粉机。

工作原理：

将小铅块送入球磨机中，在转筒内的铅球受到离心力作用随筒一道回转，带至一定高度又在重力作用下，下落并撞击筒内的铅球；随筒体回转，使筒内铅球相互摩擦；铅球机转动的机械能转换成热能；在摩擦力作用下，金属表面晶粒发生位移；在具有一定湿度的高温空气作用下，铅表面氧化，同时放热。

因氧化铅与纯铅性质不同，在摩擦、冲击作用下从铅表面脱落，并进一步被磨细，得到所需的铅粉。

10、实习厂正、负极铅膏的组成是什么？

为什么需要在铅膏中加入短纤维？

答：

正极板用的铅膏是由铅粉、硫酸、短纤维和水组成的。

负极用的铅膏是由铅粉、硫酸、短纤维、水和负极添加剂组成。

短纤维起到的是作用：

有黏合作用，提高活性物质间的结合力，使得铅膏与板栅有很好的结合力从而达到固化的目的。

11、负极铅膏用添加剂有哪些，其作用分别是什么？

答：

负极铅膏配方：

硫酸钡、腐植酸、乙炔黑、木素磺酸钠、1,2酸、超细硫酸钡。

硫酸钡作用：

无机膨胀剂。

在负极活性物质中加入高分散的同晶硫酸钡或硫酸锶，放电时可以做为硫酸铅的结晶中心，硫酸铅可以在硫酸钡上析出，而无需形成硫酸铅的结晶中心，这样就不会产生由于要形成晶核而必须的过饱和度，这带来两点好处，首先浓差过电势降低，其次在低过饱和度条件下所形成的硫酸铅层压实程度小于高过饱和度下所形成的硫酸铅层，这有利于硫酸的扩散，有利于电极的深度放电。

硫酸钡是惰性的，不参加电极的氧化还原过程，它高度分散于活性物质之中，使放电时生成的PbSO4不是覆盖在金属铅上形成致密连续的钝化层，而是保持电极物质的发达的比表面积，充电时防止收缩。

乙炔黑：

增加负极活性物质的分散性，增加晶粒之间导电性。

腐植酸：

木素磺酸钠（挪威产）：

高纯腐植酸和木素磺酸钠同为有机膨胀剂与无机膨胀剂联合使用。

可抑制负极铅膏在固化干燥过程中的收缩和消失，有利于活性物质获得具有合适孔隙率、稳定的结构体

1,2酸：

1，2酸是防氧化剂作用：

作为有机添加剂，减小负极钝化趋势。

12、实习厂和膏时怎样控制温度？

为什么要控制温度？

答：

铅膏在和制过程中，加酸后5分钟内温度不得超过65℃，其余时间温度不得超过60℃，否则应检查降温措施是否正常，加强通风和水降温方式，并控制加酸的量还有速度，使铅膏出膏时温度不得超过45℃,否则应延长搅拌时间。

还有控制加酸的量还有速度。

和膏时进行的都是放热放应，和膏时温度上升。

高温有利于4PbO•PbSO4生成，较低温度有利于3PbO•PbSO4生成。

4PbO•PbSO4的存在可以提高电池的寿命，而3PbO•PbSO4的存在可以提高电池的容量。

因此要控制温度。

13、铅酸电池正、负极涂板后淋酸和压板的目的是什么？

答：

淋酸是将1.10-1.15的硫酸喷淋到涂好的极板表面，形成一薄层硫酸铅，防止干燥后出现裂纹，也有防止极板密排时相互粘连的作用。

为了使酸膏和板栅接触紧密，具有一定的强度，需要压板工序将极板压实。

压力不可太大，太大会降低活性物质的孔率。

这是压板工序的作用。

14、实习铅酸电池厂固化（和干燥）的工艺参数是什么？

固化的作用是什么？

答：

固化的工艺参数有相对湿度、温度和时间。

表1-4固化和干燥的工艺参数

阶段

温度（℃）

湿度（％）

时间（h）

固化/干燥（0/1）

循环风机转速（％）

水雾化（开=1关=0）

蒸汽雾化（开=1关=0）

参数组

水分（％）

8—11

6—10

5—8

2—5

1—2

100

≤0.5

参数：

控制参数1-5

组1

组2

温控P

5.00

8.00

温控I

5.00

8.00

湿控D

最大输出

60.00

100.00

降温温差

0.50

1.00

排湿湿差

2.00

控制参数1-6

首段起始温度（℃）

首段其实湿度（％）

湿度控制温差（％）

1.0

降温排湿最低温度偏差（℃）

﹣2.0

蒸汽加湿温度控制偏差（℃）

0.5

数据采样时间（s）

300

固化的作用：

1、使铅膏中残余的金属铅氧化成氧化铅，使铅含量进一步降低；

2、固化过程中，铅膏继续进行碱式PbSO4的结晶，在降低温度下生成3PbO·PbSO4·H2O温度高于80℃时有利于4PbO·PbSO4的生成；

3、通过固化使板栅表面生成氧化铅的腐蚀膜，增强板栅与活性物质的结合；

4、在保证前三个过程顺利完成后，脱掉极板中剩余的水分。

15、固化结束后怎样检验极板的质量？

答：

固化干燥效果检测：

1、看极板颜色（正极板呈红褐色，负极板呈深灰色）。

2、在600㎜处做跌落实验（若活性物质脱落严重则不合格）。

3、分析测定含水量（取铅膏→烘箱→称重→计算）。

4、氧化度的检测（化成后正极测二氧化铅的含量80％以上合格，负极测二氧化铅的含量10％以下合格）。

⑤二次化成标准：

若白色的整块硫酸钡的面积大于1/3板栅的面积则为废品；若多处出现白色硫酸钡的面积之和大于1/3板栅的面积，进行二次化成，若小于1/3板栅的面积则产品合格；二次化成同未化成产品一并化成，但化成时间与白色硫酸钡的面积有关，即化成到合格为止时间不定。

16、什么是极板的化成？

答：

极板化成是活性物质制备的最后一步，就是用通入直流电的方法使正极板上的活性发生电化学氧化，生成二氧化铅，同时在负极板上发生电化学还原，生成海绵状铅。

17、铅酸电池的化成有哪两种工艺路线？

实习厂采用的是哪一种，这种工艺路线有什么样的优点和缺点？

答：

两种化成工艺路线：

内化成、外化成。

实习时超威一厂是外化成，超威二、三厂是内化成。

外化成优点：

过程容易控制，化成效果好。

缺点：

污染环境。

内化成优点：

不产生废酸废雾气，活性物质不易脱落，电池均衡性好，成本低。

缺点：

生产周期长，化成质量控制难度大，化成效果差。

18、实习铅酸电池厂极板化成后经过什么样的处理？

处理的目的是什么？

答：

a内化成结束后处理方法：

先测终止电压，抽酸、抽气，最后测量静止电压。

测终止电压目的是判断化成是否完全；抽液、抽气目的是抽去化成结束后电池内多余的电解液和化成过程中产生的气体；测量静止电压目的是分容，利于相同容量的电池包装在一起。

b外化成结束后处理方法：

从化成槽中取出的正极板要经过鼓泡水洗，直至水的PH对正极漂洗水为4~5为止。

此步的目的是洗掉极板表面的硫酸及浮尘，另外把未氧化的铅进一步氧化。

从化成槽中取出的负极板要置于木糖醇中浸渍。

此步的目的是使其表面形成一层保护膜，这层保护膜把金属与空气机械地隔开，可以有效地阻滞氧的溶解和溶解氧的扩外化成结束后处理方法：

19、隔膜的作用是什么？

实习铅酸电池厂使用的是什么类型的隔膜，这种隔膜有什么优点？

答：

隔膜的作用:

a绝缘层，可以有效的防止正负电极相接触而导致内部短路。

b半透层，这个主要存在于锂离子电池这类液体电池中,，可以组织体积比较大的分子通过而只允许小体积的带电离子通过，这样可以提高正负电极附近的浓度差，有利于离子的扩散,从而提高电池的存储效率。

超威电池厂使用的是AGM（超细玻璃棉材料）隔膜。

具有以下优点：

1.循环充电能力比铅钙蓄电池高3倍，具有更长的使用寿命。

2.在整个使用寿命周期内具有更高的电容量稳定性。

3.低温性能更可靠。

4.降低事故风险，减少环境污染风险（由于酸液100%密封装）。

赞同

20、什么是极群？

焊极群的时候配极柱的目的是什么？

答：

电池内部同极片按一定容量用极耳焊在一起的极板组，就是极群。

配备极柱的目的：

从电池正、负极引出接线柱，以便于外界用电器电路连接。

21、实习铅酸电池厂使用的是穿壁焊还是跨桥焊工艺，这种工艺的优缺点是什么？

答：

超威电池厂使用的是跨桥焊工艺。

优点：

铅酸蓄电池内部单体跨桥焊接结构，主要由相邻两个内极柱、壳体内隔板、密封槽、密封胶组成，其特征在于两个内极柱对接部位焊接前有缺口；壳体内隔板与跨桥焊接之间留有空隙；内极柱与密封槽之间留有空隙。

壳体内隔板与跨桥焊接之间留有空隙，既可以使胶密封牢固防止漏气，又可以防止夹紧相邻两个内极柱时把壳体内隔板挤坏。

缺点：

高强度桥梁钢焊接接头的疲劳性。

22、实习铅酸电池厂使用什么材质的电池壳、盖？

这种电池壳盖的优缺点是什么？

答：

PP聚丙烯。

优点：

耐热、耐腐蚀，强度、刚度和透明性好。

缺点：

耐低温冲击性差，较易老化。

23、实习铅酸电池厂采用什么工艺将电池壳和盖组合在一起，这种工艺有什么优缺点？

答：

超威电池查过采用密封胶将电池壳和盖组合在一起。

优点是：

1、具有粘合力强，2、收缩率低，3、耐热性好及耐腐性强等优点。

缺点是：

为了达到良好的密封效果要要保证做到以下几点否则会出现问题。

1、对粘接表面进行清洗和干燥；2、改善树脂的流动性和均一性；

3、精确控制胶粘剂组分配比；4、合理控制分层灌胶时间间隔和胶层厚度；5、降低胶封现场的空气湿度；6、适当提高固化温度。

二、镉镍电池

24、烧结式镍电极的制备工艺流程。

答：

表1-7烧结式镍电极的制备

包隔膜

25、烧结式镍电极的优缺点。

答：

烧结镍电极优点：

电极可以做得很薄，极板间距很小，内阻低，适合大电流放电，且温度适用范围广（-40~+50℃）、机械强度好。

缺点：

耗镍量大、制造工艺复杂、生产成本较高。

26、实习厂湿法生产烧结式镍基体使用的主要设备有哪些？

答：

立式烧结炉和卧式烧结炉；保护气体设备；烘干炉；正极真空浸渍设备。

27、烧结式镍基体的微孔是怎样形成的？

答：

基板的成型中，将金属镍粉和发孔剂以一定的比例混合均匀。

发孔剂在烧结时，受热分解，使基板具有一定的孔率

28、烧结的目的是什么，实习厂使用怎么样的工艺？

怎样防止烧结过程中镍金属的氧化？

答：

经过烧结，几班中原来松散的镍粉颗粒彼此熔接在一起，使极板具有一定的强度，而且发孔剂在烧结时，受热分解，使极板具有一定的孔率。

目前一般在液氨分解的氢气和氮气混合气氛中进行。

29、什么是烧结式镍基体的浸渍，有哪两种工艺？

实习厂采用的是哪一种，这种工艺有什么优缺点？

答：

浸渍就是将活性物质充填到镍基板微孔中的过程。

浸渍的两种工艺：

化学浸渍、电化学浸渍。

实习厂采用抽真空的化学浸渍方法。

优点是：

副反应少、原理简单、成本低、极板合格率高。

缺点是：

须严格控制浸渍的pH、温度等条件，整个过程需重复数次才能使极板内活性物质达到要求；极板腐蚀比电化学浸渍腐蚀大；且电化学活性低。

30、实习厂镉镍电池采用的隔膜类型？

制备的镉镍电池有哪几种类型？

答：

实习厂镉镍电池采用的是PP隔板。

方形镉镍电池有镉镍烧结式方形密闭碱性蓄电池和镉镍烧结式超高倍率碱性蓄电池两种类型。

31、如何将镉镍电池的正、负极引出？

答：

焊接正负极集流盘。

三、锂离子电池

32、实习厂锂离子电池的生产工艺流程。

1-8锂电池的工艺流程

正极活性物质

（LiCo2）

黏结剂PVDF

溶剂NMP

导电剂

负极活性物质

（MCMB）

黏结剂PVDF

溶剂NMP

负极浆料

正极浆料

导电基板

（铜箔）

导电基板

（铝箔）

涂布

负极分切

正极分切

负极短片

隔膜

正极短片

卷绕

电池盖

电池壳

入壳

焊接封口

电解液

注液

化成

二次封口

分选

老化

成品

33、实习厂锂离子电池生产所用的主要设备类型。

答：

：

前段：

1）正负极行星搅拌机

2）正负极涂布机

3）正负极对辊机

4）正负极分条机

5）正负极裁片机

6）正负极超声波焊接机

7）NPM回收装置

中段：

1）激光焊接机

2）卷绕机

3）储能焊机

4）滚槽机

5）注液机

6）封口机

7）预封机

8）手套箱除湿系统

后段：

1）分容柜

2）测试中心设备

3）恒温房

4）高温房

5）储能焊机

6）热缩炉

7）喷码机

8）打包机

9）干燥系统、真空系统

10）配电系统

34、实习厂锂离子电池所用的正、负极活性物质分别是什么？

这些正负极材料有什么优缺点。

答：

实习厂锂离子电池使用的正极活性物质是磷酸铁锂。

优点：

体积小，高能量密度，实际比容量可超过140Ah/g（0.2C、25℃），安全性好，不含任何对人体有害的重金属元素，寿命长，可以充放电2000次以上，无记忆效应，充电性能好，价格便宜。

缺点：

导电性能差，真实密度低。

实习厂所用负极活性物质是石墨。

优点：

锂在石墨中嵌入-脱嵌反应快；锂离子在石墨材料中稳定；在电池充放电循环中，石墨负极材料体积变化小；电子导电性高；石墨在电解液中不溶解。

缺点：

不可以容量低，电极电势低，不适合大电流放电。

35、实习厂锂离子电池正、负极分别采用什么金属做基体？

为什么正负极基体不同？

答：

正极采用铝箔做基体，负极采用铜箔做基体。

采用两者做基体都是因为两者导电性好，质地较软，同时表面都能形成一层氧化物保护膜。

铝箔适合做正极基体，因为正极电位高，铝箔氧化层非常致密，可防止基体氧化，铝箔不能做负极，因为低电位下会发生LiAL合金化。

而铜箔氧化层较疏松，为防止其氧化，电位低些较好，同时Li难于Cu在低电位下形成嵌锂合金，所以用铜箔做负极基体。

36、实习厂锂离子电芯采用卷绕式还是叠片式结构？

电池壳和盖是如何做到密封的？

答：

实习厂电芯使用的是卷绕式结构。

密封方法：

卷好的电芯入壳，加入皮圈，用机器在筒体上刻上一道凹痕，再加入一层皮套，整形扣盖，用激光焊机将壳盖焊在一起，然后涂封口蜡。

第二章电镀部分

1、工厂有几种电镀或其他表面处理的生产线。

答：

工厂总体有滚镀和挂镀两大类。

其中滚镀

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