無帶雙面涂板工藝技術驗證探討

湯序鋒，徐明學，郭志剛，陳志平，劉 玉，鄧成智，李越南（天能集團研究院，浙江 長興 313100）

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無帶雙面涂板工藝技術驗證探討

湯序鋒，徐明學，郭志剛，陳志平，劉 玉，鄧成智，李越南
（天能集團研究院，浙江 長興 313100）

摘要：本文對無帶雙面涂板新工藝技術進行了介紹，從涂板后和分片后極板重量、鉛膏利用率、極板強度及電池一致性進行了驗證。結果表明無帶涂板機所生產(chǎn)極板的質(zhì)量和一致性明顯要優(yōu)于普通涂板機所生產(chǎn)的，因此能夠進一步取消極板生產(chǎn)過程中的稱片工序，降低公司的生產(chǎn)成本，減少生產(chǎn)工序?qū)Νh(huán)境的污染，但技術的推廣對于板柵澆鑄和操作者也相應地提出了更高的要求。

關鍵詞：無帶雙面涂板；余膏；回膏；跌落強度；裝配壓力；鉛酸蓄電池

0 引言

涂板是鉛酸蓄電池生產(chǎn)過程中的一道關鍵工序，對電池性能起決定性作用。從時間上先后出現(xiàn)了鏈式涂板機和帶式涂板機，從涂板方式來看可以分為單片涂板機和雙面涂板機[1]。雙面涂板機能較好地解決單面涂板機在涂板中出現(xiàn)的板柵一面露筋現(xiàn)象[2]。

本文針對蓄電池設備廠家最新研發(fā)的新一代涂板設備—無帶雙面涂板機，從涂板后和分片后極板重量、鉛膏利用率、極板強度及電池一致性進行了驗證探討。

1 無帶雙面涂板機

無帶雙面涂板機采用活性物質(zhì)過涂方式，基本上在原有板柵厚度上單邊過涂 0.15～0.20 mm 厚度的鉛膏，目的是使極板中的活物質(zhì)與板柵內(nèi)外面結合均勻，使兩面的活性物質(zhì)利用率對稱，導電性能進一步均一平衡，此外板柵筋骨完全被活物質(zhì)包裹，可降低板柵被硫酸腐蝕的程度，從而提高電池的性能。其主要工藝技術特點具體體現(xiàn)如下：

1.1 極板一致性好

在板柵厚度均勻的狀態(tài)下，設備所涂極板的重量誤差小于 1.5 g/大片，厚度誤差小于 0.05 mm，因此，所生產(chǎn)的極板一致性較好，后道工序可實現(xiàn)免稱片，大大緩解公司的安全、環(huán)保、職防等壓力，減少廠房、稱片機設備等投入。

1.2 生產(chǎn)過程環(huán)保無污染

無帶雙面涂板機在生產(chǎn)過程中幾乎無余膏產(chǎn)生，從根本上杜絕了回膏現(xiàn)象，使鉛膏質(zhì)量穩(wěn)定性更好，從而有利于極板內(nèi)在質(zhì)量的穩(wěn)定性，同時降低了操作工人的勞動強度，并使生產(chǎn)過程達到了環(huán)保無污染的新行業(yè)標準，有效地保障了生產(chǎn)現(xiàn)場 5S的順利實施，徹底改觀涂片工序的臟亂差現(xiàn)象。

1.3 降低使用成本

新設備中涂板帶只起到輸送作用，不再參與涂板過程，從根本上杜絕了涂板帶質(zhì)量波動給極板質(zhì)量帶來的影響，避免生產(chǎn)員工反復調(diào)整、更換涂板帶，從而降低勞動強度，提高生產(chǎn)效率，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。同時每條涂板帶的壽命延長了 3 個月以上，每臺涂板機年節(jié)約費用 4 萬元。

1.4 鉛膏性能更穩(wěn)定

無帶雙面涂板機不但實現(xiàn)了無回膏，而且在生產(chǎn)過程中不再對鉛膏進行脫水，使得鉛膏性能更穩(wěn)定，活性物質(zhì)配比更精確，極板、電池內(nèi)在理化性能更穩(wěn)定，有利于電池綜合合格率的提高，減少電池市場退貨率。

1.5 操作更簡便

無帶雙面涂板機首次實現(xiàn)了單點操作，即每更換品種只需調(diào)整一次，對所涂極板重量的調(diào)整也實現(xiàn)了單點調(diào)節(jié)，并設有刻度指示，使以往涂板機的操作多變性，成為簡單、輕松、一致的防護工作。表 1 為無帶雙面涂板機主要技術參數(shù)。

表 1 無帶雙面涂板機主要技術參數(shù)

2 試驗方法及驗證過程

2.1 驗證內(nèi)容

選用常規(guī) 6-DZM-20 四連片規(guī)格板柵，尺寸為長 354.2 mm，寬 132.4 mm，厚 2.2 mm，如圖 1。驗證的工藝流程包括無帶雙面板柵澆鑄、涂板、分片、極板強度及裝配壓力測試、配組等。

圖 1 6-DZM-20 板柵

2.2 驗證過程

2.2.1 涂板前板柵準備

板柵采用重力澆鑄，大片重量標準為 164 g ± 2 g，實際澆鑄情況如圖 2 所示。這里要說明的一點是板柵結構為配合后段滾鋸工藝，滾鋸溝縫特別設計為雙面兩邊脫模角度不同，減少鉛膏在鋸溝縫殘余，有利于減小環(huán)境污染及降低成本[3]。

從圖 2 板柵實際澆鑄情況來看來，大片板柵重量分布在 162～166 g，符合標準，板柵重量穩(wěn)定性主要體現(xiàn)在板柵模具加工精確度，操作員熟練程度及噴模技巧。

圖 2 澆鑄板柵重量情況

2.2.2 涂板

涂板工藝參數(shù)如下：鉛膏密度 4.48 g/cm3，涂膏量為 362 g，大片濕板重量為 526 g，干燥爐溫度設定在 131 ℃，涂板速度設定為 120 片/min。涂板重量分布情況如圖 3 所示。

從圖 3 中涂板數(shù)據(jù)可以知道，無帶雙面涂板機的涂膏量比普通有帶涂板機的更加集中穩(wěn)定，有帶涂板機會因皮帶抖動造成涂膏量不穩(wěn)定，而無帶雙面涂板機很少發(fā)生這樣的情況，極板實際重量控制在 523～529 g，上下偏差約 3 g，符合標準（526 g ± 4 g）。表 2 為抽取部分極板統(tǒng)計左邊兩連片和右邊兩連片的重量偏差。由表 2 可以看出，無帶涂板機對稱左右兩連片鉛膏重量差的控制精確度可以達到 ≤2 g，遠遠小于目前采用普通涂板機的差值。

圖 3 涂板重量情況

表 2 無帶涂板機涂板過程左右重量偏差統(tǒng)計表 g

抽樣編號　　濕片總重　　去掛耳兩連片　　涂片左右偏差值左右1#　523 　242 　243.5　1.5 2#　525 　243　241.5　1.5 3#　526　244　242　2 4#　523　242.5　241　1.5 5#　527　244.5　244.5　0 6#　526　243 　243.5　0.5 7#　526.5　243.5　243　0.5 8#　524　242　243　1 9#　523.5　242.5 　241　1.5 10#　525.5　242　244　2 11#　523.5　242　243.5　1.5 12#　525　242.5　244　1.5平均值　524.9　242.8　242.9　1.5

本次試驗驗證板柵 8 萬片，按照濕片重量為526 g ±2 g 的標準，濕重合格率為 85 %，按普通涂板機的標準，即濕片重量 526 g ± 4 g，濕重合格率 95 %。跟蹤普通涂板機在兩個月內(nèi)濕重合格率，最高值 90.29 %，最低值 63 %，均值 77 %，顯然無帶涂板機優(yōu)勢明顯。此外對無帶涂板過程中板柵報損及鉛膏利用率進行了統(tǒng)計，如表 3 和表 4所示。從表 3 可以看出無帶涂板機板柵利用率基本可以達到要求的 99 %，主要不良原因是涂板速度較快，板柵相對較薄較軟，容易在收片過程中出現(xiàn)掉片現(xiàn)象，導致板柵報廢。無帶涂板機采用板柵與板柵無間隙涂板方式，皮帶上沒有多余鉛膏，不會出現(xiàn)普通涂板機需要不斷添加涂板帶下回膏的操作，因此鉛膏利用率優(yōu)于普通涂板機的[4]。

表 3 涂板過程中板柵利用率

表 4 無帶涂板涂片過程中鉛膏利用率

2.2.3 分片

大片極板經(jīng)過固化后，進行分片工序，標準單小片重量111 g ± 1 g，如圖 4 所示。

圖 4 批次極板單片稱重結果

從圖 4 可以看到，由無帶涂板機生產(chǎn)的小片極板中重量為 109～112 g 的片數(shù)占所稱極板片數(shù)的 93.46 %，達到預期不稱片的目的，針對普通涂板機一個月混稱和極群統(tǒng)計結果顯示，重量為109～112 g 的極板占比率為 71 % 左右，顯然無帶涂板極板重量集中度也要明顯優(yōu)于普通極板。

2.2.4 極板強度測試

極板分片后，對其進行了跌落強度測試，跌落強度是正反面各 1 次，連續(xù)掉落 3 次，按照針對普通涂板機的標準，掉落膏量小于原有重量 1 % 即為合格，無帶涂板單小片生板跌落強度測試數(shù)據(jù)如表5 所示。

表 5 單小片生板跌落強度測試

從表 5 中數(shù)據(jù)可以看到，第 3 次跌落時掉膏量占原重比的平均值為 0.31 %，第 6 次時為 1.26 %，按照針對普通涂板機的標準，無帶涂板的極板強度遠超過標準。

2.2.5 極群裝配壓力測試

極板重量和厚度的一致性對極群的裝配壓力影響較大，為了驗證無帶涂板極板厚度的一致性，隨機抽取重量相同的極群（正極板極群重為 441 g，負極板極群重 381 g，隔板厚度 0.58 mm）進行裝配壓力測試，測試結果如表 6 所示。

從表 6 中數(shù)據(jù)可知，按公司 6-DZM-20 極群裝配壓力標準（50 kPa ±10 kPa），無帶涂板極板的裝配壓力均離中心值較近，一致性較高，這表明無帶涂板機在極板厚度控制方面要優(yōu)于普通涂板機。

表 6 極群裝配壓力

2.2.6 極板電池配組檢測數(shù)據(jù)

電池化成結束后，隨機抽取不同檔位的 5 組電池，對其進行了開路電壓及放電容量測試，結果如表 7 所示。從電池檢測數(shù)據(jù)中可以看到，無帶涂板電池一致性優(yōu)勢較為明顯。

3 結論

綜合試驗分析，可以得出如下結論：

（1）無帶涂板機涂板鉛膏量控制得較為精確，濕片大片鉛膏重量合格率可達 95 %，而采用普通涂板機時合格率僅為 77 %；固化后可達中心重量的小片極板所占比率達到 93.46 %，而采用普通涂板機時，其占比率為 71 %。

（2）采用無帶雙面涂板技術，鉛膏利用率高達99%，遠高于采用普通涂板機時，同時有著極低的分片報廢率。

（3）用無帶涂板機所制極板裝配的電池，后段配組合格率為 97 %，優(yōu)于常規(guī)電池。無帶涂板技術雖然優(yōu)勢明顯的，但是對前道板柵澆鑄工序也有較高的要求，如從大片重量及厚度的均一性兩方面來說，就要求板柵澆鑄質(zhì)量更高。另外由于機器設計原理與普通涂板機不同，要求鉛膏表觀密度較低，范圍較窄（4.47～4.50 g/cm3），鉛膏較軟，如果鉛膏密度較高，就容易卡機。所以雙面涂板機與單面涂板機相比較而言，結構更加復雜、精密，對于操作者也提出了更高的要求。

參考文獻：

[1] 劉建民, 王建保. 淺談鉛酸蓄電池涂板[J]. 蓄電池, 2007(2): 82-84.

[2] 李亞濤. 雙面涂板工藝的應用[J]. 電源技術, 2009(10): 893-895.

[3] 柴樹松, 黃連清. 機械涂板重量一致性的研究分析[J]. 蓄電池, 2006(2): 76-78.

[4] 朱健, 黃文, 彭海宋, 等. 極板涂板時產(chǎn)生的鉛泥廢料的回收利用[J]. 電動自行車，2013(5): 28-29.

表 7 電池配組檢測數(shù)據(jù)

Verifi cation and discussion on the technology of non-belt double-sided pasting process

TANG Xufeng, XU Mingxue, GUO Zhigang, CHEN Zhiping, LIU Yu, DENG Chengzhi, LI Yuenan
(The Academy of Tianneng Group, Changxing Zhejiang 313100, China)

Abstract:The non-belt double-sided pasting process is introduced in this paper. The effect of non-belt double-sided pasting process on the weight of plate after pasting and parting, utilization of lead paste, strength of plates as well as consistence of battery performance was verifi ed. Experimental results showed that the quality and consistence of plates made by non-belt double-sided pasting machine are superior to that made by the ordinary one, so the plate weighing process can be cancelled, cost saving and environmental pollution caused by the production can be decreased. However, the higher demands will be set accordingly on the grid casting process and operators if the non-belt double-sided pasting technology is applied widely.

Key words:non-belt double-sided pasting; residual lead paste; recycled lead paste; drop-off strength; assembly pressure; lead-acid battery

收稿日期：2015–08–04

中圖分類號：TM 912.4

文獻標識碼：B

文章編號：1006-0847(2016)01-18-04