密封免维护蓄电池的设计

密封免维护蓄电池的设计

袁健灌

广东汤浅蓄电池有限公司广东省佛山市顺德区528300

摘要：一般来说，铅酸蓄电池的工作原理是:蓄电池中的电解质中含有水，在浮充电和均充电的过程中会产生化学电解反应。水发生化学反应形成氢和氧，它们扩散到空气中并逐渐消失。所以一般蓄电池组必须每隔一段时间给蓄电池补充一定量的纯水，以补充蓄电池电解质中水分的不足。否则，电池会因为使用过程中水的分解导致干涸。这也是为什么铅酸电池通常需要定期维护。随着铅酸蓄电池技术的发展，通过先进的阴极吸收密封技术，蓄电池可以在5年内不用补充纯水，从而达到电池免维护的设计目的。

关键词：蓄电池；电解；化学反应；工作环境

1前言

如上图所展示的一样，正板产生的氧气与充电状态下的负极活性物质迅速反应后重新生成了水，因此电池在使用过程中水的损失很少，这样就使电池达到密封。

3免维护蓄电池设计

3.1极板设计

极板设计首先需要考虑板栅合金的选材。免维护蓄电池对板栅合金成分有较高的要求，一般多选用Pb-Ca-Sn-Al合金来制作板栅，不同的厂家采用的成分比例均有不同。目前国内部分电池领军企业甚至采用了纯Pb作为板栅，该种板栅具有价格便宜、耐腐性好的特点，但对生产的工艺条件要求较高。另外板栅合金中的Fe、Cu、Ni等杂质均有严格的标准。

正板一般选用密度4.0~4.2g/cc的铅膏来进行涂板，负板一般选用4.20~4.50g/cc的铅膏进行涂板，并在负板中添加适量的木素和硫酸盐作为负铅膏的膨胀剂，部分品牌的电池根据电池使用的要求，在负板中还会添加炭黑等。极板涂膏后，经过快速干燥工序后，去除铅膏表面多余的水分，避免在后续工序中出现极板黏连。此时，铅膏内部水分含量保持在10%左右，以利于进行极板的固化和进一步氧化反应。极板一般会经过2~3天的固化以及干燥，固化干燥结束后，利用切片机将极板的工艺极耳、极脚切除。极板便处于可待组装状态。此时极板中的铅含量一般在5%以下，水分含量在2%以下，同时铅膏与板栅由于经过固化工序，在氧化腐蚀的作用下，两者牢牢紧密结合。极板的固化质量的好坏直接影响到电池的使用寿命的长短。

免维护蓄电池的极板在生产时还需要严格控制杂质混入，极板内杂质含量过高的话会导致电池失水过快，导致电池寿命快速下降，达不到免维护的目的。

3.2电池组装

平板式的铅酸蓄电池极群内的正、负极板为交错叠放，中间用隔板来分开。隔板的材料可以是玻璃纤维、也可以是PE、PVC-SiO2等。免维护铅酸蓄电池常用的隔板多是玻璃纤维隔板，定量一般在140g左右。正负极板的片数一般会根据极板的涂膏量以及电池容量要求来选定。比如说，如果是高功率使用的电池，一般会选用的极板面积比较大，且单个极群内极板片数较多，极板间距离比较小这样的设计来进行极群组装。

铅酸蓄电池的封装一般有两种，一种是热封、一种是环氧树脂粘接。早期的热封只适用在PP材料上，但近年来，在ABS池壳上的热封技术也得到了飞速发展，国内多个主流蓄电池品牌就实现了ABS池壳上的热封。当然，还有部分厂家仍然采用的是环氧树脂粘接的方式，尤其是针对一些大型的电池，目前热封技术尚未能完全应对。环氧树脂粘接的可靠性也比热封高。

免维护铅酸蓄电池由于其内部结构比较紧凑，注酸一般需要采用抽真空注酸方式来配合。若是采用内化成的电池，注酸的比重一般选用1.23d~1.26d范围，过高的注酸比重可能会影响极板的化成。一般为了避免完成电池酸液分层，一些厂家还会在酸液中添加一些稳定剂，最常见的就是SiO2溶液。

由于环保的要求，现在免维护铅酸蓄电池极板化成多在电池内化成，因此充电工序的参数设定是否合适显得十分重要。为避免电池在充电过程发热变形，充电电流不能过大，一般充电电池在0.05C~0.15C范围内。同时为了得到更好的化成效果，往往需要经过2~4次充放电。另外，在避免充电过程中电池发热形变，厂家一般会采用风冷和水冷两种方式来对电池进行降温。

除了合理地设计极群、注意电池封装工艺以及制定合适的注酸、充电参数外，免维护蓄电池组装过程中也需要对杂质有严格的控制。

3结束语

免维护是相对于敞口式铅酸电池而言，在合理的时间里，无需对电解液高度的测量，电解液密度的测量等修补工作。它可以通过密封及再复合技术，将铅酸电池充电和放电过程中产生的氢和氧重新复合成水，充电时阳极板产生的氧气可通过化合反应还原在负极板上生成水，使用时不需要在规定的浮电寿命期内加水，从而保证电解液不会干涸。在设计免维护电池的时候除了要给出合适的极板参数、电池组装参数的同时，对生产过程中杂质控制的工艺要求也很高。只有在电池设计合理、生产工艺得当的前提下，才能生产出性能优良的免维护铅酸蓄电池。

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