铅酸蓄电池工艺设计培训.docx

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铅酸蓄电池工艺设计培训

第一部分一工段

一、应用合金配制

2．负极合金炉温度的控制（450℃±10℃）。

温度过高，合金中的有效成分如钙、铝等氧化损失重；温度过低，钙的溶解度下降，达不到标准要求。

3．配制过程：

1接通电源，设置合金炉温度（450±10℃），待合金炉温度升到450±10℃时向熔锅中加入适量的铅锭，待温度上升到450±10℃时，按上面合金组成要求加入计算量的母合金。

2待母合金完全熔化且温度上升到450±10℃时，搅拌均匀，取样送检。

3合金配制过程中应确保熔锅中铅液不少于1/3熔锅铅量。

4铸出的合金锭均需做好标识，正极用黄色，负极用兰色木托盘放置，并送到各自的合金存放区，作好生产记录。

二、脱模剂配制及使用

1．配制脱模剂的铝锅先用自来水清洗后，再用纯水（去离子水）清洗；

2．将纯水放到炉上加温到85℃～90℃；

3．向锅中加入比例的硅酸钠并搅拌均匀；

4．再加入比例的软木粉，搅拌均匀；

5．冷却待用。

脱膜剂的组份

（1）85-90℃去离子水1000g

（2）硅酸钠（水玻璃）（ρ=1.35g/cm3）35g

（3）软木粉（400目）50g

三、板栅铸造

1．正极板栅容易产生热裂纹是板栅铸造过程中特别需要注意的一个地，含有裂纹的板栅制成电池后，板栅表面的裂隙与电解液接触后就会被腐蚀，随着充放电的进行，腐蚀产物增多，裂纹加深，重时板栅筋条会断裂，短期蓄电池寿命就会终止。

防止板栅产生裂纹的措施主要有以下两个面：

1脱模剂的作用不仅仅是使板栅容易从模具中脱出，还有调节散热速度的作用。

板栅各部位粗细不一，散热速度也就不一。

散热太快时，容易出现断筋、裂纹；而散热速度较慢处（如极耳部位）又容易出现发白，发疏等现象。

所以可用喷涂脱模剂厚度不等地法来调节散热速度达到均匀。

2冷却速度的控制。

这主要取决于选择控制熔铅锅的温度T溶，和模具的温T模。

一般来讲，冷却速度对合金组织的影响很大，控制一定的冷却速度可以提高晶核生成速度和成长速度，就可以得到晶粒较细、组织致密的合金。

如果T模一定，选择的T溶越高，液态合金冷却越慢，凝固时合金中就会形成颗粒粗大的结晶，使晶间夹层变厚，结构疏松，容易出现裂纹；如果T溶过低，容易出现过早冷却，造成铸型不满。

所以一般控制合金的熔化温度在460℃～500℃；模具温度既要根据合金熔化温度和冷却速度的要求；也要根据板栅的形状、厚度及大小来确定，一般控制在130℃～℃。

2．板栅重量的控制：

提高板栅重量的一致性，也就提高了电池的一致性；

3．板栅厚度的控制：

根据板栅的实测厚度可对模具及软木粉层做适当地调整，直至符合要求。

板栅厚度的一致是保证涂片厚度一致的前提，也是保证电池装配比一致的前提。

4．浇铸后的合格板栅一定要时效48小时。

因为刚刚铸好的板栅较软，容易变形不适合立即进行铅膏的填涂，必须经过一定时间的存放，使合金部晶体结构趋于稳定，逐渐变硬，我们称之为时效硬化。

5．板栅尺寸及重量如下表

四、制粉

1．铅粉是制造铅蓄电池极板的活性物质，是表面覆盖有一层氧化铅的金属铅粉状物；

2．制粉有两种法：

气相氧化法（巴顿粉）和球磨法（岛津粉）。

本公司采用气相氧化法，其极板原理是：

在熔铅锅中把纯铅电加热熔化，然后用气动泵打入反应室中，在搅拌下吹入空气，使铅滴表面氧化，形成铅粉。

3．生产过程中要控制熔铅锅温度，因为它影响氧化速度；还应控制反应锅温度，在488℃以下时形成性能良好的四面体晶型的氧化铅，因此要控制反应锅温度低于488℃；再用空气流量来控制反应时间。

4．铅粉的检验项目有：

氧化度、游离铅含量、视比重和吸酸度等。

氧化度高的铅粉可以提高蓄电池初期容量和活性物质利用率，以及电池的使用寿命。

游离铅含量过高的极板在化成或充放循环中活性物质会开裂、松散以至脱落。

五、合膏

1.准备工作：

检查酸比重和温度；检查水的温度；检查合膏桶是否干净。

因为合膏温度对铅膏组成有着很大的影响。

高温和膏，铅膏中以四碱式硫酸铅为主，这是我们想得到的；低温下合膏，铅膏以三碱式硫酸铅为主，这样做成的电池初容量较高，但循环寿命较差。

所以，我们要控制酸、水的温度在规定的围。

2.加水过程要快，以防止金属铅大量氧化，铅粉中的铅应在固化过程中完成氧化，以保证极板良好的性能和机械强度。

快速加酸是不允的，否则会导致铅膏温度急剧升高，影响相组成。

4．为了保证添加剂能在铅粉中均匀分布，首先加料桶应该继续使用，其次，干和时间必须不小于15分钟。

5．铅膏质量主要用来控制铅膏视密度，我们要求正极铅膏在4.27～4.45g/cm3，负极铅膏在4.27～4.39g/cm3。

若铅膏视密度过大，极板率变低，活性物质利用率下降，容量下降；若视密度过小，虽然活性物质利用率高，但极板松软，在循环过程中活性物质容易脱落。

6．合膏过程中的温度控制也非常重要。

前面已经提到，高温合膏有利于四碱式硫酸铅的生成。

据研究介绍，当在80℃制备铅膏时，初容量略低，具有额定容量C20的80％～90％，但寿命比30℃时长60％。

7．正极铅膏中要求加入红丹（四氧化三铅）。

红丹的作用是为了提高电池的初容量，从而弥补了四碱式硫酸铅制作电池的缺陷。

注意事项：

1防正极铅膏被负极铅膏污染

由于负极铅膏中含有硫酸钡，它对正极板是极端有害的，即使有微量带入正极铅膏中也会使正极活性物质很快脱落，从而大大缩短电池的寿命，因此必须防止负极铅膏混入正极铅膏中去。

在和膏机出现故障的特殊情况下，应先和正极铅膏，然后再和负极铅膏，在负极铅膏和完后，再彻底清洗机器设备，不准残留有负极铅膏。

2铅膏的使用与保管

和膏使用时的温度应在15～35℃之间，冬天温度太低的铅膏不能使用，铅膏存放如果超过3小时，需要重新搅拌使用。

盛放正负极铅膏的容器不混用，必要时经彻底清洗才可使用。

六、涂片

2．主要工艺参数：

正极板重量1270g±22g，负极板重量960g±20g。

3．过程控制要点：

1涂片开始时，频繁称重，直至极板重量趋于稳定并达到标准要求可拾片。

2涂片过程中，要随时地称重，发现不合格极板时，应停止涂片，调整后再涂片，同时应对已经流转的极板重新处理。

这是因为在正常操作情况下，出现重量超差极板时，其前后的几片极板应该均超差。

3尽量不要在铅膏中加入调节水，这样会损坏铅膏的物理性能；如果必须要加，要做到少加水，均匀加水。

4和膏桶底部和围不均匀的铅膏不得加入料斗涂片，应该铲出来加入到下一和膏桶中重新和制。

4．极板厚度的一致性对于电池的性能有极大的影响。

极板厚度不均，会造成极群的压缩比不一致，那么吸酸量就有差别，对于贫液设计的阀控电池，吸酸量是容量的限制因素。

控制极板厚度首先要控制好板栅的厚度，这是前提；其次合膏时要确保每桶铅膏的视密度均匀一致，这样才能保证涂片过程中在控制好压棍与涂片带的间隙的情况下，极板的重量和厚度是均匀一致的。

七、固化、干燥

1.固化的作用是在控制相对湿度、温度和时间的条件下，使极板失去水分和形成可塑性物质，进而凝结成微均匀的固态物质。

经过固化的极板具有良好的机械强度和电性能，即具有良好的容量和寿命。

固化不好的极板经常会出现活性物质疏松、易于脱落等现象，蓄电池的质量无法保证。

2.主要工艺参数：

固化时间：

不低于24h干燥时间：

24h～48h

固化温度：

正极板74℃±2℃干燥温度：

60℃～65℃

负极板49℃±2℃

固化湿度：

95%以上

3．过程控制要点：

1极板进固化房前，房温度至少要达到40℃，相对湿度在95％以上。

以便为高温高湿的固化工艺做好准备工作。

在高温高湿下固化干燥，极板容易生成结晶颗粒较大的四碱式硫酸铅，电池具有较长的容量寿命。

2固化间温度尽量在2小时逐渐升高到规定温度。

升温速度不要太快，要与相对湿度相协调，避免极板在高温下迅速干燥。

3固化完毕，要及时将极板转到干燥阶段，固化时间过长是有害的。

4固化干燥房所安置的风机其目的是为了保持房的温度、湿度均匀一致，所以操作人员在巡查时应确认所有的风机在正常运转，风机不转要及时保修。

5．固化干燥后的质量要求：

1正负极板含水量≤1％，正极粉膏游离铅含量≤3％，负极粉膏游离铅含量≤7％。

2极板强度足够，从1m高处将极板自由落到地面，粉膏应不脱落。

3干燥极板的厚度应满足：

正极板5.1±0.1mm；负极板3.8±0.1mm，表面不允有大于1mm的凸起。

4干燥极板视密度应为：

正极板3.85～4.05g/cm3；负极板4.10～4.30g/cm3.

八、极板配组

过程要点如下：

1．称重时，极组的重量和片数均应符合相关工艺文件的要求；

2．称重过程中，应该及时将偏重的极板与偏轻的极板搭配使用，以使极板达到最大限度的利用；

3．称重过程中，应轻拿轻放，不得损坏极板，同时正负极板格区分，不得造成相互污染；

4．抽检时不合格数为0。

第二部分二工段

一、丝网印刷及外壳清洁

1．根据当日需领用的规格及数量的合格的电池壳、盖运至工作场地；

2．根据需丝印的外壳规格，准备好相应的丝网和油墨；

3．把电池摆放到丝印工作台面的定位靠山处进行漏印；

4．去除印刷面污迹后丝印，检查印刷图案是否清楚，位置是否正确，如不合格应进行调整，直至合格为止；

5．丝印结束后，彻底清洁丝网上的剩余油墨；

6．将丝印自检合格的电池壳用无水乙醇（酒精）、棉花对桶体壁、热封榫头和上盖的榫头分别进行擦试，去除表面油污及杂质。

不洁净的电池壳盖热封的效果变差，将会带来漏酸的质量隐患。

二、汇流条浇铸

1．汇流条是组成电池单元的基本构件之一，它起着汇集电流和分配电流的作用。

2．汇流条的检验标准是成型完整，铜芯安装到位，铜芯与铅熔接良好，零件表面无毛刺、无冷隔，整体无变形。

3．汇流条的电阻应该小，同时铜芯与铅熔接良好，不产生接触电阻，这样在承受大电流放电时不至于过热熔化；另外，汇流条铅合金的金相结构应该是晶粒细小致密，其在硫酸溶液中的耐腐蚀性好，迅速冷却的汇流条往往得到较粗大的晶粒，会产生晶间腐蚀。

4．过程控制要点：

1加热铅锅，使铅液温度控制在550～600℃，温度过低使冷却时间变短；

2将铜芯浸上助焊剂，再放到铅炉上加热，温度在40℃以上即可浇铸，电风扇不准对住铜芯吹，以免影响与铅的熔接效果；

3预热模具，在不放铜芯的条件下连续浇铸5个～10个零件；

4浇铸前先将铜芯放在铅溶液中浸5秒以上，保证铜芯除端部外被铅所浸面积不小于整体面积的60%，且浸铅面均匀无积瘤；

三、极群包膜组群

1．将极群经配组后，在正极板上部套正极护套，在负极板下部套负极护套，加护套的目的是为了防止铅渣短路或因隔膜错位而造成的短路。

2．包片采用U型单片包膜式，隔膜必须无破损，极板主体应隔膜完全覆盖，以免极板边缘接触而发生短路；包膜时应把隔膜带有凹槽的一面朝向正极板，因为这一面可以吸收较多的电解液以补偿正极板在放电过程中发生的浓度极化。

3．包片过程注意尽量不要使隔膜受到铅粉及其它杂质的污染，污染的隔膜对电池的性能有不良的影响。

如果包片时发现极板上浮粉较多时，可拿起极板在桌面上轻轻磕几下，去掉浮粉后再包片。

四、半自动极群烧焊

1．焊接的结果是形成将同性极板并联起来的汇流排，其基本作用也是传输电流。

2．对汇流排的要表面无毛刺、无冷隔、无铅液块，极耳与汇流排结合应牢靠，无虚焊，成型表面光洁，无可见气和杂质，这样汇流排的电阻就非常小，大电流放电时不致过热。

3．焊接过程中应格安装作业指导书规定的操作程序进行，不可盲目求快，烧焊结束，汇流排应保证2分钟以上的冷却时间才能进行装壳操作。

4．由于正负极所用的汇流条和焊条的成分不一样，而且不允正负混淆，要求操作者格遵循先烧正极后烧负极的顺序。

因为，对于阀控密封电池，浮充使用时，正极析出的氧气可以在负极上还原，但负极析出氢气不可避免，而氢气在铅锑合金上的析出比铅锡合金要容易的多，如果焊接时弄错，电池的析气量大增，失水量增加，电池就会失效。

5．焊接结束，操作人员要仔细检查是否有铅渣产生。

极群中铅渣造成的短路对于电池的影响是致命的。

五、自动极耳打磨

1．作用：

对正负极板的极耳进行切刷，形成新鲜的金属表层，从而使极群在铸焊时得到良好的铸焊效果。

2．极耳存在氧化层、铅粉的危害：

由于氧化层、铅粉的熔点相比金属铅较高，在铸焊的温度下，并不发生变化，因此在极耳与汇流排熔焊过程中形成了中间层，影响了两者之间的熔接效果，容易产生虚焊，同时它具有高电阻，也增大了电池的阻。

3．打磨经检验合格的极板应及时在铸焊机上使用，防止搁置时间太长极耳氧化重。

铸焊机不连续工作时，已打磨的极板搁置时间不得超过4小时，否则必须重新打磨或者改为手工焊接。

4．检验标准：

极耳边框和表面清洁、无氧化，极板干燥，正极板掉粉格允一格，负极板掉粉格允有不相连的两格，有掉格极板数量不得超过生产极板总量的10％；极板厚度一致，无粘连粉块，极板边框直线变形、对角线变形、平面变形均小于2mm。

六、自动极群铸焊

1．准备工作：

1铜芯预浸专用助焊剂，再在铸焊机熔炉规定位置上进行预热，先放先用；

2分别在熔锅和锡槽中取样化验合金成分是否合格，其中熔锅合金中锡含量要达到1％～5％，锡槽中锡含量达到55％±5％；

3将熔锅、锡槽和模具调整到工艺要求的温度围。

2.极群装专用焊箱时，每片极板要码放整齐，极耳向正确，极群底部齐平（从上往下看时要在一直线上），底部隔膜不可有压扁、鼓起现象。

3.助焊剂的刷涂要求全面到位，包括极耳的上下两面、顶部与侧面，但不可过量刷涂，防止污染隔膜并形成浪费。

4.生产开始时，第一只焊接的极群要经检验员检查，合格后才能继续生产。

5.铸焊合格的极群其极耳根部与汇流排端面圆滑过度，无分层现象，铸件表面无毛刺、无冷隔、无铅液块，并抽2％用手轻轻掰动，和汇流排结合应牢靠，成型表面光洁，无可见气和杂质。

七、电池壳盖热封

1．重要工艺参数：

加热板温度为280℃±10℃，热封时间为15秒。

2．更换加热板或开始运行时需要调整热封机时应尽量做到一步到位，从而减少试机用电池壳的数目，避免浪费。

3．热封后的单体高度应与图纸相符，上盖与壳体台阶间的间隙为1.5～2.5mm，上盖四的热变形超出壳体台阶外侧不大于1mm。

八、端子焊接

1．过程要点：

1用专用量具及木榔头校正端子高度及中心，使两端子上表面在同一平面上且与电池上盖表面完全平行，同时不得使铜芯表面变形；

2装好通用循环冷却水的冷却模，用气焊把端子根部和铅衬套焊在一起，保证端子和铅衬套的铅焊缝深度≥3mm；

3确认焊接部位熔接良好后，拆去冷却模，及时用冷却水冷却焊接部位及端子根部。

2．技术要求：

1极柱与铅衬套及输出端子焊接牢靠，熔接厚度≥3mm；

2电池铜芯端面与电池上盖表面平行，高度与专用模块一致（19mm±0.5mm）；

3电池铜芯四焊接部位在检漏时无串漏气现象；

4端子根部有渗漏的电池允返工、返修，返工返修后必须重新检漏。

九、自动检漏及标识

1．检验法：

充入0.07MPa的压缩空气后，保持30秒钟以上，观察各热封部位和端子有无漏气、开裂现象；

2．泄漏单体的处理

（1）极柱焊接处泄漏，则用干布擦去剩余的水，用金属刷擦亮漏处，将极柱保护套放在极柱上，按上面的检测操作在进行一次，若仍有气泡产生，则通知操作工及质检员，并按下面第（4）条处理；

（2）外壳漏，按下面第（4）条处理；

（3）壳和盖密封处泄漏：

a．若泄漏处不超过3.2mm，则用焊炬加热錾刀直至红热，将錾刀尖放在缺陷处，錾刀垂直于外壳，慢慢插入焊缝使围材料熔化，使錾刀呈30O角很快除去软化的材料，用錾刀的平面向密封区的外表面抹平残留的塑料材料；

b．若泄漏处超过3.2mm，则按下面第（4）条处理。

c．不可修复的泄漏。

则进行换壳和盖的处理。

3．打码机属自动设备，如果有操作权限之外的参数设定或修改，须联系工程技术部，不得随意修改。

十、封胶固化

1．极柱胶采用“618”密封胶，每次配胶量为配胶碗的三分之二且搅拌均匀。

2．防护套分别按顺时针旋到电池上盖上，一定要旋到底、并旋紧。

3．在极柱防护套注入四分之三深度的密封胶

4．烘道按照规定的温度值预先设定好，待测定温度达到设定值后，可将倒完胶的电池进入烘道。

5．合理调节无级变速器的速度，使得电池在烘道运行时间足以保证极柱胶固化。

6．在不同的季节，操作工要根据室温的变化合理调节烘道的设定温度在适当值。

夏天可以稍低一点，冬天可以稍高一点。

不允为了加快固化速度而故意提高温度，这样会导致电池壳过热而出现裂纹甚至熔化变形。

第三部分三工段

一、成品酸的制备

1．制酸的目的是为了给化成、合膏工序提供合格的成品酸。

2．配酸过程要先加水，再加酸，这是因为浓硫酸稀释要放出大量的热量，先加水时可以充分吸收这部分热量；如果先加酸，则后加进去的水由于量少，吸收热量后会迅速沸腾，使酸液飞溅，形成安全隐患。

3．和膏、化成用酸的规格不一样，所以在配酸过程要防止混淆。

二、定量注酸

1．注酸开始到接线送机前的这一段时间为化成的第一阶段，此时化学反应占主导，即铅膏中的各种成分与硫酸起中和反应，水化成硫酸铅，这是放热反应，这使得电池部温度剧升。

2．注入酸的温度应≤10℃，注入酸后电池最高不得超过45℃。

注酸以后，电池的部温度升高，当电解液温度超过45℃时，充电过程析气会加剧，不仅降低化成效率，而且影响板栅与活性物质、活性物质之间的结合力；与此同时，硫酸铅分子要形成结晶状物质，过高的酸温会使得这种结晶化作用加快、加强，一旦硫酸铅晶体形成了不可逆的结晶后，再充电是很难将其转化成电化学活性的二氧化铅和金属铅的，所以我们要对酸温进行限制。

3．确保各单体电池注酸量的误差在标准要求围之。

我们强调注酸量的一致性，因为阀控电池属于贫液设计，酸量的多少是限制电池容量的关键因素。

4．电池槽冷却水液面位置要与封口齐平，从而在最大程度上对电池散热。

5．同一路电池，自第一槽开始注酸到最后一槽注酸完毕时间间隔不允超过2h，从最后一只电池注酸完毕到化成送机的时间间隔不少于2h且不大于2h10min。

明确注酸后的搁置时间是基于这样的考虑：

时间过短，上面所说的水化反应和中和反应不彻底，形成活性物质所需的硫酸铅量少，电池的最终容量会偏低；时间过长，溶液中的硫酸铅不能及时充电转化成活性物质，而是结晶成不可逆硫酸铅，同样会导致容量偏低。

三、电池化成

1．固化干燥好的极板，在稀硫酸电解液中，用直流电进行电解。

把正极板与直流电源的正极相接，负极板与直流电源的负极相接。

接通电源，使得正极板上的铅膏发生阳极氧化，生成二氧化铅；同时在负极板上发生阴极还原，生成海绵状铅。

这种用直流电电解的法形成铅酸蓄电池活性物质的过程，叫极板的化成。

2．化成期间必须做到如下几点：

1电池化成充电时，电流值误差小于±0.01I10，并联化成时应及时巡查电流表及时调整，每两小时做一次记录；每阶段开始时记录一次电压值，阶段记录电压时间间隔不大于8小时，数据必须准确真实；

2每隔一小时逐个检查电池接线和电池端子温度是否正常（发烫），如发现连接线或电端子过热，必须更换或剔除；充电时每8h测量一次电池电压及化成槽水温，并做好记录；

3电池在化成之前要停2h，然后再按设定程序放电，电流值每1h校正一次，每2h记一次，电压值每4h测量，记录一次，放电终了时记录一次；

4化成期间必须保持化成槽冷却水的高度略低于壳盖接口处，当水温超过40℃必须补充更换冷却水，更换冷却水时应保证水位略低于壳盖接口处；

5化成期间正常情况下不允向电池加水或硫酸；

6化成结束后，待气泡逸出，一小时将排气塞拧紧，防止海绵状铅的氧化；

7化成后，电池静置2h～3h，作容量检查放电。

化成后静置时间最长不得超过24h。

3．容量检测注意的事项：

1电池放电过程中每半小时校正一次电流值，测量时间间隔不大于4h，放电末期（放电8h后）随时测量，确保电池终电压不小于1.85V/单体（电压低于1.85V/单体的电池，下线后剔除并标识，以便返工）；

2电池充电结束后两小时换好冲洗阀，通知检验员1h率容量抽检；

3电池下线首先拆除电源线，然后从串联线路1/2处开始，拆线时应谨慎小心，以防短路。

4．电池接线和查线过程中特别要注意不得将电池反接。

反化成对于电池影响也是致命的，容量检测不合格造成整只电池报废，即使返工容量合格，但由于自放电大，库存时电压会迅速下降。

5．化成结束后，当班人员应观察电池的游离液量，超过标准要求的要及时用吸液管吸出多余的电解液。

这是因为阀控密封蓄电池对于电解液量有着及其格的要求，电解液过多时，隔膜的空隙被完全充满，电池浮充使用时正极析出的氧气不能扩散到负极还原，也就是氧复合效率降低，水损失大，这会减少电池的容量，最终成为落后电池。

6．多路并联时控制电流的一致性也很重要。

电流如果不一致，化成效果不一致，电池最后的容量也是不一致的。

此时当班人员要加强对此路电流的巡查力度，发现不准时及时调节。

四、二封

1．清洗操作步骤应具有连续性：

即电池的冲洗和上阀连续进行，其目的是为了防止负极海绵状铅接触空气时间过长而氧化失效；

2．清洗阀口是为了消除残留的酸液，防止安全阀的橡皮圈接触酸液而过早老化失去弹性，从而影响密封性能。

3．安全阀是组成阀控电池的关键构件之一，又称单向阀，其作用是使电池部保持一定的压力，以提高密封反应效率；压过高时，阀门可打开排出部分气体，防止电池爆裂；阻止外界气体进入；防止电解液蒸发，而造成电池干涸。

4．红蓝标识胶要求注胶量倒满防护套但又略凹为宜；极性正确；不得包含气泡。