铅酸蓄电池基础工艺知识培训讲义

铅膏成分导电性：Pb(导电性好）>PbO2>PbSO4（白色，几
乎不导电）
1 铅酸蓄电池基础知识
隔板： 隔板将正负极板隔开，主要作用是：防止正负极板接触造成的电 池短路，允许离子通过但不导电。
铅酸蓄电池隔板有：PE隔板、AGM隔板、PVC隔板、涤纶排管
等。富液式电池使用的是PE隔板（主要成分：聚乙烯），阀控式 电池使用的是AGM隔板（主要成分：玻璃纤维）。 隔板应当具备以下特点： 具备良好的化学稳定性和机械强度，耐氧化还原反应；电子的绝
1 铅膏硬化：加强机械强度，减少铅膏裂纹
2 游离铅氧化：使铅膏中约15%游离铅氧化。 正极：化成时， Pb-PbSO4-PbO2, 因体积变化较大，容易造成铅膏脱落。
负极：游离铅与绒状铅难以形成均一相，使铅膏结构松散，铅利用率下降。
3.板栅腐蚀：使铅膏与板栅结合牢固，不易产生绝缘层。
3铅酸蓄电池制造流程
第四位和第五位数字，是电池尺寸组号。
2.铅酸蓄电池命名
2.4 日本JIS标准命名 例如：34B19、38B19、46B24、55B24、55D23、 75D23、55D26、75D26、80D26、85D26、95D31
名称中：前两位数字：性能，最大容量不超过这个
第三位字母，槽宽*槽高的区分 第四位和第五位数字，电池槽长度，cm
锌/氧化银电池）。
（原电池），如干电池（碱性锌/二氧化锰电池）、纽扣电池（锌/氧化汞电池、
二次电池：可以反复充放电，称为二次电池（蓄电池），如汽车起动用的铅
酸电池、手机用的锂电池。
1 铅酸蓄电池基础知识
贮备电池：关键组分在电池活化之前与电池其余部分隔开，因此电池中化学
反应和自放电基本上被阻止，这类电池使用前需激活，可以长时间贮存，以适 应恶劣环境或特殊需求。如导弹、鱼雷等武器系统使用的镁/氯化银海水激活 电池、锂/五氧化二钒电池。
2.铅酸蓄电池命名
2.5 法国标准命名 例如：L2 400 、 L2 350 、 L3 450 、 L3 500 名称中：前两位：蓄电池等级区分；
后三位:-30℃低温起动电流，在数值上等于0.625倍-18低温
起动电流。
型号 -18℃低温起动放电电流（A） Cn(Ah) 循环试验放电电流（A）
L0★ L0★ L1 L2 L3 L3
缘体；产生的欧姆压降小；能够防止活性物质脱落及穿透。
1 铅酸蓄电池基础知识
电解液： 铅酸蓄电池的电解液主要成分为稀硫酸，公司电解液中添加有约 1%硫酸钠。
电解液作用：传递正负极之间的电荷，参与成流反应。
电解液的基本要求：稳定性好，电导率高。 电解液还应考虑以下因素：电解液的冰点及高低温特性、电解液 密度上升造成的极板与隔板腐蚀加剧等，参与反应的量。
3铅酸蓄电池制造流程
铅膏：合膏是将铅粉、去离子水、稀硫酸和添加剂按一定工艺要求，在合 膏机中制成的符合技术要求和涂填要求的铅膏。 合膏时：一般先将添加剂放入合膏机中，加入铅粉，起动合膏机使合膏机 转动，对干粉进行搅拌均匀。然后加去离子水约1min，进入湿搅拌阶段， 湿搅拌的时间约5min,然后开始进行加酸，加酸时间在12min左右，加酸 后进入最后的搅拌阶段，约需要25min。 合膏加水过程中，温度变化较小，加酸开始后，铅膏温度上升。 反应方程：PbO+H2SO4→PbSO4 +H2O
铅酸蓄电池基础工艺知识
何贤超 2018.10.25
目
录
1. 铅酸蓄电池基础知识
2. 铅酸蓄电池命名 3. 铅酸蓄电池制造流程 4. 铅酸蓄电池自放电因素探讨
1.铅酸蓄电池基础知识
1.1化学电源概述
化学电源是一种将化学能转化为电能的装置，俗称为电池。 电池有很多种类，主要有以下这些四类：
一次电池：只能一次性使用，不能再次充电，我们称这种电池为一次电池
按用途分：起动型、牵引型、储能电池、矿山电池等。
2.铅酸蓄电池命名
2.1 中国GB标准命名 例如：6-QWLZ-100（650） 6-QWLZ-197min（650）
6-QWLZ-60(640)-L2400
2.铅酸蓄电池命名
2.2 美国SAE标准命名 例如：58500 58450
名称中：前两位表示蓄电池尺寸组号，
后三位表示SAE标准的低温起动放电电流。
2.铅酸蓄电池命名
2.3 德国DIN标准命名 例如：54017、55519、55530、56019、57069、 58012、60044
名称中：第一个数字：
5 表示20小时率额定容量Cn＜100AH 6表示20小时率额定容量100AH≤Cn＜200AH 7表示20小时率额定容量200AH≤Cn 第二位和第三位数字，是20小时率额定容量的后两位数字。
300 390 480 640 720 800
35 42 50 60 70 75
8 9 12 14 16 17
2.铅酸蓄电池命名
2.6 大众VW75073标准命名 例如：H5 、H成形极板免维护蓄电池生产流程
3铅酸蓄电池制造流程
生极板制造 铅粉：生产铅粉的原材料为电解铅（Pb≥99.994%），铅粉是指表面覆 盖着一层氧化铅的金属铅微粉组成的颗粒状粉末，铅粉中一般含氧化铅 70-80%。 铅粉的制造工艺主要有两种：球磨法（岛津式）、气相氧化法（巴顿式）。 岛津式铅粉生产原理：将铅块放到滚筒内，滚筒转动时，靠摩擦力带动铅 球转动到一定的角度，铅块被抛出，靠铅块之间的相互撞击、摩擦，使外 层逐级脱落，形成粉末颗粒。铅颗粒与空气中的氧气发生氧化反应，放出 热量。滚筒内维持一定的温度，有利于铅颗粒的氧化。 巴顿式铅粉生产原理：将铅液泵入反应釜内反应釜中的搅拌器高速旋转， 将铅液搅起，铅液与吸入反应釜的空气接触，发生化学反应，生成的颗粒 随风带出，分离后得到铅粉。
3铅酸蓄电池制造流程
入槽： 极群组分别放入电池槽六个单格内，相邻单格交错放置。入槽时，应注意 入槽反极。 对焊： 对焊（穿壁焊）：将汇流排上面对焊点焊接起来，实现单体电池串联。 原理：两汇流排通过压力压紧，短时间内通过大电流，由接触电阻产生的 热量使接触部位熔化焊接。 内阻检测，检查对焊焊接质量。
1.2.5铅酸蓄电池串并联知识 串联：电压相加，容量相等（同型号电池） 并联：容量相加，电压相等（同型号电池） 单体铅酸蓄电池，标称电压为2V，为了获取较大的放电能量， 通常将电池组进行串联，以得到较高的电压。铅酸蓄电池通常 由6个单体电池串联而成，总电压12V.
1 铅酸蓄电池基础知识
1.2.6铅酸蓄电池的分类 按极板制造方式：涂膏式、卷绕式、管式； 按排气方式：阀控式、排气式； 按电解液形态分：富液式、贫液式、胶体电池等。
2 2PbSO4 + 2H2O
这一过程称为双硫酸盐化理论。
1 铅酸蓄电池基础知识
1.2.3法拉第定律：
MQ m nF
式中：m ——参加反应的物质的质量，g; M ——反应物摩尔质量，g/mol; Q——反应通过的电量，Ah; n——得失电子数； F——法拉第常数，26.8AH； 参与反应的反应物的物质当量为：
燃料电池：原理与电池一致，只是活性物质不是像电池中构成电池的一部分，
而是按功率要求从外部供给。普通电池，一旦反应物消耗完电池就停止供电，
燃料电池只要外部源源不断供给反应物，电池就能连续供电。燃料电池电极作
为催化剂，反应时不被消耗。如：氢/空气燃料电池。
1 铅酸蓄电池基础知识
1.2铅酸蓄电池
1.2.1
1 铅酸蓄电池基础知识
电池电动势是硫酸浓度的函数，因此电池的开路电压也是 电解液H2SO4浓度的函数。 开路电压=1.850+0.917(P液-P水) 或开路电压=0.84+ ρ液
式中
ρ液——在电池电解液温度下，电解液的密度（g/cm3）； ρ水——在电池电解液温度下，水的密度（g/cm3）。
1 铅酸蓄电池基础知识
铅酸蓄电池组成：
铅酸蓄电池是一种二次电池。其正极活性物质是二氧化铅
（PbO2 红褐色)，负极活性物质是绒状铅（Pb 青灰色），使用
稀硫酸作为导电介质，用隔板将正负极隔开，隔板允许离子通过 但不导电。 铅酸蓄电池主要由四部分组成：正负极板、隔板、电解液、电池 槽盖。还包含一些其他零部件如：汇流排、极柱、端子、滤气片 （AGM电池为安全阀）、提手、标签等。
反应物 二氧化铅 铅 硫酸 Q 1 1 1 M 239.2 207.2 98 n 2 2 1 F 26.8 26.8 26.8 反应物的物质当量 4.463g/Ah 3.866g/Ah 3.66g/Ah
1 铅酸蓄电池基础知识
1.2.4铅酸蓄电池的电动势和开路电压： 电池电动势： E=φ+,e- φ-,e φ+,e-正极的平衡电极电势
3铅酸蓄电池制造流程
热封：
热封是通过加热模具将槽和盖的封接面加热融化，然后对接在一起，冷却 后便封接在一起。
电池组装 包封： 正负极板分别放入极板架上，机械自动将极板一片片放入传动的滚道，隔 板将一种极板包封起来。按照相反的极性交错叠放至规定的组数。配组好 的极群进入下一工序。 铸焊： 铸焊是将极板的板耳焊接到汇流排上，同时一期铸成汇流排和极柱。 板耳熔化的程度非常关键，熔化少焊接不牢，表面熔化多，可能导致板耳 完全熔掉，也不能焊接。 汇流排、极柱、铅圈成分是QT-2(Sb:2.90-3.20%)
3铅酸蓄电池制造流程
板栅：正极板栅的成分QG-1(Ca:0.055-0.065，Sn:1.40-1.50)，
负极板栅成分QG-2(Ca:0.090-0.11，Sn:0.20-0.30)。扩展板栅，
是由铅带冲扩成型的。
3铅酸蓄电池制造流程
涂填：拉网板栅是在扩展板栅的铅网带上连续涂填，进涂填机的是铅合金
1 铅酸蓄电池基础知识
铅酸蓄电池组成：
端子
汇流排
正极板
电池盖
负极板 电池槽 隔板
1 铅酸蓄电池基础知识
极板： 活性物质（铅膏）和板栅组成 活性物质的作用是：参与成流反应，放电时通过化学反应释放电
能。
板栅的作用：保持和支撑活性物质，传导电流并均分电极表面电 流电位。 极板应具备的特性：在电解液中化学稳定性要高（具有不溶性）， 具备良好的导电性。
1 铅酸蓄电池基础知识
在铅酸蓄电池中：
PbO2变成PbSO4的标准电位：φPbO2/ PbSO4= +1.695 V Pb变成PbSO4的标准电位： φPbSO4/Pb= —0.356 V
电池的电势差，也叫电池电动势，它等于正极电位减去负 极电位，
E=φPbO2/ PbSO4—φPbSO4/Pb= 1.695—（—0.356）= 2.1 V
φ-,e-负极的平衡电极电势
一块金属放到电解液中会产生一个电位，电位的大小只与金属的 种类和电解液的浓度有关，而这个电位的绝对值是无法测定的， 在实际中只能测得相对电位，以氢电极为基准（即以氢电极为 零），将待测电极与氢电极组成一个电池，测量该电池的电势差，
通过比较，得到各电极的相对值，
比氢电位高电位为正值，比氢电位低电位为负值。
负极：Pb + HSO4- → PbSO4 + 2e + H+
充电时： 正极： PbSO4 + 2H2O → PbO2 + 3H+ + HSO4- + 2e 负极：PbSO4 + 2e +H+ → Pb + HSO4-
1 铅酸蓄电池基础知识
总反应方程式：
Pb + PbO2 + 2H2SO4
放电 充电
网带，出涂板机的是涂填铅膏的极板带，极板带经过裁切分成小片极板。
在涂填时，下面的涂板纸与铅带网同时进入，铅膏被挤到转动的涂板转辊， 板栅带在转辊上一同转动，铅膏就涂填到板栅带上。涂好的极板带要进过
辊压，同时进入压辊的还有涂板纸，在压辊上粘合在一起，目的为了防止
湿生板产生粘连。
3铅酸蓄电池制造流程
固化：湿生板固化主要指：保持一定量蒸汽和温度，使铅膏中铅氧化成一 氧化铅，形成活性物质的稳定结构。然后进行干燥。 固化的三个阶段： 高湿度阶段（固化）>12小时 中等湿度阶段（游离铅降低）>12小时 低湿度阶段（干燥）>24小时 固化的作用：
1 铅酸蓄电池基础知识
电池槽盖： 公司目前使用的电池槽盖为PP材料，槽盖封合主要有热封和胶封 两种方式。
铅酸电池槽盖主要作用：保护电池内物质，具备绝缘性。
电池槽盖基本要求：机械强度高、耐振动冲击、耐高低温变化、 耐电解液腐蚀。
1 铅酸蓄电池基础知识
1.2.2
铅酸蓄电池原理：
放电时： 正极：PbO2 + 3H+ + HSO4- + 2e → PbSO4 + 2H2O