VRLA固化正生板不同搁置时间下物相变化分析

王杜友



VRLA固化正生板不同搁置时间下物相变化分析

王杜友

摘要：在铅酸蓄电池的生产过程当中，极板的固化与干燥是一个极其重要的步骤。通过固化使涂填的铅膏粒子互相联结形成连续而坚实的骨架，并紧紧地附着在板栅之上，使整个铅膏完成全面的结构转型。在实际生产当中，由于极板转序时间上的差异，固化后的生极板在室外环境条件下搁置的时间会有所不同。本文利用X射线衍射仪（XRD）对不同放置时间下的固化正生极板进行了物相的测试分析。通过分析发现，在不同放置时间下，正生极板铅膏中的主要物相会发生连续的变化。

关键词：固化生极板；搁置时间；物相分析

0　前言

目前，铅酸蓄电池制造业已基本完成了从极板外化成到电池内化成工艺的转变。电池内化成是在有限的槽体积空间内和一定体积、浓度的硫酸电解液条件下充电进行的，这对固化后生极板的质量特性就提出了更高的要求。实际生产当中，许多企业在内化成工序，对电池化成后的一次放电合格率、电池抽检合格率指标比较重视，过分强调了后期充电的重要性，并把此两项指标作为考核内化充电工序人员的依据，是存在很大片面性的。铅酸蓄电池的制造是一个系统性的作业过程，上下道工序之间存在着紧密的联系，可以说，固化后生极板质量的稳定性和一致性对下道内化成充电的效果起着决定性的作用。所以，电池生产过程中的细节不可忽视，精益化管理也势在必行。

1　固化后正生板不同搁置时间下的物相分析

首先，从刚出固化室不久的正生极板当中随即抽取5大片，编号1#～5#，分别取部分铅膏做物相分析。然后样品在恒温25℃、湿度60%±5%的室内条件下分别放置3天、5天、8天、10天。利用XRD分别对不同放置时间下的铅膏进行物相的定性定量分析，结果取平均值。图1是固化后正生极板不同搁置时间下铅膏的XRD衍射谱图，样品为：6-DZM-12固化后的正生极板。

图1　不同放置时间下固化正生板铅膏的XRD衍射谱图

从图1可以看出，固化正生极板不同搁置时间下铅膏的衍射图谱基本一致，主要物相相同，只是个别峰在强度上出现了差异。经全谱拟合定量分析，铅膏的主要物相含量见表1。

从表1、图2不难看出，固化正生板在出固化室后，随着搁置时间的增加，铅膏的几个主要物相也在发生着连续的变化。其中3BS和α-PbO的含量呈连续下降的趋势，Pb3（CO3）2（OH）2的量呈连续上升的趋势。同时，Pb4（SO4）（CO3）2（OH）2的量也存在上升的趋势。

表1　不同放置时间下固化正生板铅膏主要物相分析结果

2　原因分析

极板在固化完成以后，主要的物相为3BS和PbO，铅膏依然是呈碱性的，在一定湿度和温度的环境条件下，空气中的CO2会与铅膏中的某些呈碱性的物相发生反应而生成新的物相，从而使铅膏发生碳酸化，铅膏中的物相比例和结构也随之发生变化，尤其表现在极板的表层铅膏。而这种碳酸化反应有时也会在极板固化过程中就已经开始发生，只是反应的程度不同，这跟固化室的固化条件有关。在日常的固化生极板检测当中，发现固化生极板在放置几天以后，铅膏的强度会有所提升，也是因为此原因。虽然放置几天后铅膏的强度会提升，但铅膏新生的物相以及结构很不稳定，当电池内化加酸时，会产生大量的CO2气体，对表层极板铅膏会产生冲击，并有残存气体在电池内部，这对内化不利。而这种产气反应往往是在加酸后二十分钟之后才逐渐结束。

图2　同放置时间下固化正生板铅膏主要物相的变化

3　结语

固化生极板出固化室后，在室外环境条件、不同搁置时间下，生极板中铅膏的主要物相会发生连续的变化。其中，铅膏中3BS、PbO的量逐渐下降，Pb3（CO3）2（OH）2的量会逐步增加。所以，在VRLA电池的日常生产当中，需对各工序物料特性及影响因素进行全面而系统地分析，并加以控制，注重细节，不断改进和完善生产工艺。只有这样，才能不断提升产品质量及电池的一致性，延长电池组的循环使用寿命。

（编辑：傅金睿）

作者简介：王杜友，男，浙江天能电池（江苏）有限公司分析测试中心研究人员。