VRLA固化正生板不同擱置時間下物相變化分析

王杜友

?

VRLA固化正生板不同擱置時間下物相變化分析

王杜友

摘要：在鉛酸蓄電池的生產(chǎn)過程當(dāng)中，極板的固化與干燥是一個極其重要的步驟。通過固化使涂填的鉛膏粒子互相聯(lián)結(jié)形成連續(xù)而堅實的骨架，并緊緊地附著在板柵之上，使整個鉛膏完成全面的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。在實際生產(chǎn)當(dāng)中，由于極板轉(zhuǎn)序時間上的差異，固化后的生極板在室外環(huán)境條件下擱置的時間會有所不同。本文利用X射線衍射儀（XRD）對不同放置時間下的固化正生極板進行了物相的測試分析。通過分析發(fā)現(xiàn)，在不同放置時間下，正生極板鉛膏中的主要物相會發(fā)生連續(xù)的變化。

關(guān)鍵詞：固化生極板；擱置時間；物相分析

0　前言

目前，鉛酸蓄電池制造業(yè)已基本完成了從極板外化成到電池內(nèi)化成工藝的轉(zhuǎn)變。電池內(nèi)化成是在有限的槽體積空間內(nèi)和一定體積、濃度的硫酸電解液條件下充電進行的，這對固化后生極板的質(zhì)量特性就提出了更高的要求。實際生產(chǎn)當(dāng)中，許多企業(yè)在內(nèi)化成工序，對電池化成后的一次放電合格率、電池抽檢合格率指標(biāo)比較重視，過分強調(diào)了后期充電的重要性，并把此兩項指標(biāo)作為考核內(nèi)化充電工序人員的依據(jù)，是存在很大片面性的。鉛酸蓄電池的制造是一個系統(tǒng)性的作業(yè)過程，上下道工序之間存在著緊密的聯(lián)系，可以說，固化后生極板質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性對下道內(nèi)化成充電的效果起著決定性的作用。所以，電池生產(chǎn)過程中的細節(jié)不可忽視，精益化管理也勢在必行。

1　固化后正生板不同擱置時間下的物相分析

首先，從剛出固化室不久的正生極板當(dāng)中隨即抽取5大片，編號1#～5#，分別取部分鉛膏做物相分析。然后樣品在恒溫25℃、濕度60%±5%的室內(nèi)條件下分別放置3天、5天、8天、10天。利用XRD分別對不同放置時間下的鉛膏進行物相的定性定量分析，結(jié)果取平均值。圖1是固化后正生極板不同擱置時間下鉛膏的XRD衍射譜圖，樣品為：6-DZM-12固化后的正生極板。

圖1　不同放置時間下固化正生板鉛膏的XRD衍射譜圖

從圖1可以看出，固化正生極板不同擱置時間下鉛膏的衍射圖譜基本一致，主要物相相同，只是個別峰在強度上出現(xiàn)了差異。經(jīng)全譜擬合定量分析，鉛膏的主要物相含量見表1。

從表1、圖2不難看出，固化正生板在出固化室后，隨著擱置時間的增加，鉛膏的幾個主要物相也在發(fā)生著連續(xù)的變化。其中3BS和α-PbO的含量呈連續(xù)下降的趨勢，Pb3（CO3）2（OH）2的量呈連續(xù)上升的趨勢。同時，Pb4（SO4）（CO3）2（OH）2的量也存在上升的趨勢。

表1　不同放置時間下固化正生板鉛膏主要物相分析結(jié)果

2　原因分析

極板在固化完成以后，主要的物相為3BS和PbO，鉛膏依然是呈堿性的，在一定濕度和溫度的環(huán)境條件下，空氣中的CO2會與鉛膏中的某些呈堿性的物相發(fā)生反應(yīng)而生成新的物相，從而使鉛膏發(fā)生碳酸化，鉛膏中的物相比例和結(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生變化，尤其表現(xiàn)在極板的表層鉛膏。而這種碳酸化反應(yīng)有時也會在極板固化過程中就已經(jīng)開始發(fā)生，只是反應(yīng)的程度不同，這跟固化室的固化條件有關(guān)。在日常的固化生極板檢測當(dāng)中，發(fā)現(xiàn)固化生極板在放置幾天以后，鉛膏的強度會有所提升，也是因為此原因。雖然放置幾天后鉛膏的強度會提升，但鉛膏新生的物相以及結(jié)構(gòu)很不穩(wěn)定，當(dāng)電池內(nèi)化加酸時，會產(chǎn)生大量的CO2氣體，對表層極板鉛膏會產(chǎn)生沖擊，并有殘存氣體在電池內(nèi)部，這對內(nèi)化不利。而這種產(chǎn)氣反應(yīng)往往是在加酸后二十分鐘之后才逐漸結(jié)束。

圖2　同放置時間下固化正生板鉛膏主要物相的變化

3　結(jié)語

固化生極板出固化室后，在室外環(huán)境條件、不同擱置時間下，生極板中鉛膏的主要物相會發(fā)生連續(xù)的變化。其中，鉛膏中3BS、PbO的量逐漸下降，Pb3（CO3）2（OH）2的量會逐步增加。所以，在VRLA電池的日常生產(chǎn)當(dāng)中，需對各工序物料特性及影響因素進行全面而系統(tǒng)地分析，并加以控制，注重細節(jié)，不斷改進和完善生產(chǎn)工藝。只有這樣，才能不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量及電池的一致性，延長電池組的循環(huán)使用壽命。

（編輯：傅金睿）

作者簡介：王杜友，男，浙江天能電池（江蘇）有限公司分析測試中心研究人員。