一种用于AGM蓄电池板栅的时效处理方法

摘要

一种用于AGM蓄电池板栅的时效处理方法，按照下列步骤进行：将待处理的板栅放置到板栅托架上，板栅托架位于时效室内；在时效室内通入蒸汽，时效室内保持温度范围为90℃～120℃，湿度范围为90％～100％，板栅在上述高温高湿环境保持时间2h～5h；时效室停止通入蒸汽，保持温度范围为80℃～120℃高温，湿度范围为20％～40％，板栅在上述高温低湿环境保持时间4h～7h；将经过高温高湿、高温低湿两个阶段处理的板栅，放置在自然环境下冷却。本发明方法在时效工序同时完成对板栅的表面处理，可以提高板栅的加工质量和生产效率，在基本不提高生产成本的条件下，使板栅获得良好的机械性能和较大的比表面积。

权利要求

1.一种用于AGM蓄电池板栅的时效处理方法，其特征在于：按照下列步骤进行：a、将待处理的板栅放置到板栅托架上，板栅托架位于时效室内；

b、在时效室内通入蒸汽，时效室内保持温度范围为90℃～120℃，湿度范围为90％～

100％，板栅在上述高温高湿环境保持时间2h～5h；

c、时效室停止通入蒸汽，保持温度范围为80℃～120℃高温，湿度范围为20％～40％，板栅在上述高温低湿环境保持时间4h～7h；

d、将经过高温高湿、高温低湿两个阶段处理的板栅，放置在自然环境下冷却。

2.根据权利要求1所述的用于AGM蓄电池板栅的时效处理方法，其特征在于：通入时效室的蒸汽采用纯净水制备。

3.根据权利要求1所述的用于AGM蓄电池板栅的时效处理方法，其特征在于：通入时效室的蒸汽采用添加了双氧水的纯净水，双氧水添加比例控制在5％—10％。

4.根据权利要求2或3所述的用于AGM蓄电池板栅的时效处理方法，其特征在于：上述高温高湿阶段和高温低湿阶段的时间之和不少于7h。

5.根据权利要求4所述的用于AGM蓄电池板栅的时效处理方法，其特征在于：所述时效室可保证密封状态，时效室设有加温及控温装置。

6.根据权利要求5所述的用于AGM蓄电池板栅的时效处理方法，其特征在于：板栅托架材料在高温高湿条件下耐腐蚀、不产生有害杂质。

7.根据权利要求6所述的用于AGM蓄电池板栅的时效处理方法，其特征在于：板栅架为四周透气的格架，相邻板栅之间留有间隙。

说明书

一种用于AGM蓄电池板栅的时效处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种铅酸蓄电池板栅加工方法，特别是用于AGM蓄电池板栅的时效处理方法，属蓄电池技术领域。

背景技术

[0002] 板栅是铅酸蓄电池的关键部件，其作用主要表现在两个方面：一是作为“骨架”支撑正、负极活性物质，二是作为电流的传导体，起到为极板各部位输出、输入电流的作用。作为骨架，板栅须具备良好的机械性能；作为电流的传导体，板栅与活性物质之间须具备良好的结合能力。铅酸蓄电池板栅材料以铅为主体，根据不同的用途添加适量的其它金属元素，通过浇铸、拉网、冲孔、连铸等方式成型。成型方式不同，板栅的机械性能、板栅与铅膏结合的能力有所差别。浇铸板栅是传统的板栅成型方式，在铅酸蓄电池领域应用最广，板栅的机械性能和板栅与铅膏结合能力较好。

[0003] 板栅的机械性能取决于板栅合金的金相结构。浇铸板栅成型后，需要进行时效处理，使得板栅的金相组织趋于稳定、机械性能达到稳定状态。目前，蓄电池生产企业大多采用高温时效方式，即在较高温度条件下完成板栅的时效，高温时效时间一般都在24h内，高温时效缩短了板栅的工艺周期，提高了生产效率。但是高温时效处理仅仅是加快了板栅时效进程，使得板栅快速时效，机械性能满足使用要求，而对于板栅表面处理未有作用效果。

[0004] 板栅与铅膏的结合能力跟板栅的比表面积和板栅表面物质的组成密切相关。不同成型方式生产的板栅比表面积差别较大，表面物质组成差别不大，均为自然氧化形成的铅氧化物。板栅比表面积可通过表面处理方式来提高，表面处理包括机械处理和化学处理两种方式。机械处理只能增大板栅的比表面积，化学处理根据方法的不同可实现单纯增大比表面积，也可同时实现板栅表面物质组成的变化。目前，批量生产过程中表面处理应用较多的是冲孔板栅，主要是通过喷砂、打磨等机械方式对冲孔板栅表面进行粗糙化处理，提高板栅的比表面积，进而提高板栅与铅膏的结合力。浇铸板栅与冲孔板栅相比，表面粗糙度要高，传统观念认为浇铸板栅与铅膏的结合力与冲孔板栅相比要好很多，因此可以不再进行表面处理。但是对于起停系统用AGM电池，它与传统富液电池相比，性能要求高很多，如低温冷启动能力提高20％～30％、循环寿命提高3倍、良好的充电接受能力等，为了达到这些性能的要求，就必须提高板栅与铅膏的结合能力。按照现有技术无论对板栅表面进行机械处理或化学处理都需要设置相应的表面处理工艺，这样，在提高板栅与铅膏的结合能力的同时必然会增加生产成本。鉴于此，设计一种在提高板栅机械性能和与铅膏结合力的同时，尽量减少工序过程及生产成本的方法，无疑对蓄电池生产企业产品质量的提高及成本的降低是十分有益的。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于AGM蓄电池板栅的时效处理方法，所述方法通过对板栅进行高温高湿和高温低湿两个阶段的处理，同时实现对板栅时效和表面处理的双重功效。

[0006] 本发明所述方法是以下述技术方案实现的：

[0007] 一种用于AGM蓄电池板栅的时效处理方法，按照下列步骤进行：

[0008] a、将待处理的板栅放置到板栅托架上，板栅托架位于时效室内；

[0009] b、在时效室内通入蒸汽，时效室内保持温度范围为90℃～120℃，湿度范围为90％～100％，板栅在上述高温高湿环境保持时间2h～5h；

[0010] c、时效室停止通入蒸汽，保持温度范围为80℃～120℃高温，湿度范围为20％～40％，板栅在上述高温低湿环境保持时间4h～7h；

[0011] d、将经过高温高湿、高温低湿两个阶段处理的板栅，放置在自然环境下冷却。

[0012] 上述用于AGM蓄电池板栅的时效处理方法，通入时效室的蒸汽采用纯净水制备。

[0013] 上述用于AGM蓄电池板栅的时效处理方法，通入时效室的蒸汽采用添加了双氧水的纯净水，双氧水添加比例控制在5％—10％。

[0014] 上述用于AGM蓄电池板栅的时效处理方法，上述高温高湿阶段和高温低湿阶段的时间之和不少于7h。

[0015] 上述用于AGM蓄电池板栅的时效处理方法，所述时效室可保证密封状态，时效室设有加温及控温装置。

[0016] 上述用于AGM蓄电池板栅的时效处理方法，板栅托架材料在高温高湿条件下耐腐蚀、不产生有害杂质。

[0017] 上述用于AGM蓄电池板栅的时效处理方法，板栅架为四周透气的格架，相邻板栅之间留有间隙

[0018] 本发明方法将对蓄电池板栅进行的时效处理和表面处理在一个工序中完成，所述时效处理方法通过在密闭的时效室内对板栅进行的高温高湿、高温低湿两个阶段的处理，一方面在高温状态下快速完成板栅的时效过程，另一方面在高湿阶段使得板栅表面发生了化学反应，反应首先形成PbO，所生成的PbO在高温高湿条件下进一步氧化成非化学计量的氧化物PbOn(0＜n＜2)，形成一层腐蚀层，从而明显增大了板栅的比表面积。本发明方法在时效工序同时完成对板栅的表面处理，可以提高板栅的加工质量和生产效率，在基本不提高生产成本的条件下，使板栅获得良好的机械性能和较大的比表面积。

附图说明

[0019] 图1是未经处理的板栅表面SEM(1000倍)；

[0020] 图2经过本发明方法处理后板栅表面SEM(1000倍)；

[0021] 图3未处理板栅表面SEM(10000倍)；

[0022] 图4经过本发明方法处理后板栅表面SEM(10000倍)。

具体实施方式

[0023] 本发明方法对涂板前的板栅经过高温高湿、高温低湿两个阶段的处理，同时实现提高机械性能及比表面积的双重效果，其作用机理分析如下：第一个阶段，板栅在90℃～120℃的温度范围，90％～100％湿度范围条件下，一方面可以加速板栅合金各组分结构趋于稳定，提高板栅结构稳定性和机械强度；另一方面，板栅在高温和高湿环境下，板栅表面的Pb与高温水蒸气和空气中的氧气发生反应生成相应产物，使板栅表面被腐蚀，提高板栅表面粗糙度，具体反应如下：

[0024] 2Pb+O2→2PbO

[0025] PbO+H2O→Pb(OH)2

[0026] Pb+O2+H2O→Pb(OH)n

[0027] 上述反应式中n为不确定数值(该反应较为复杂，目前书籍文献中大多采用n来表示)。第一阶段控制时间为2h～5h，时间过短板栅表面腐蚀状态达不到所需要求，时间过长会导致板栅表面腐蚀严重，影响蓄电池使用寿命。具体操作过程是在高温高湿阶段向时效室内通入蒸汽，促使板栅表面在蒸汽作用下快速反应。蒸汽采用纯净水制备，避免蒸汽中引入氯离子(Cl-)、醋酸(HAc)及有机酸等对铅酸蓄电池有害的杂质。

[0028] 为提高第一阶段对板栅的腐蚀效果，可在高温高湿阶段通入时效室的蒸汽采用添加了双氧水的纯净水制备，双氧水添加比例控制在占纯净水中质量百分比的5％—10％(所述双氧水为市售30％浓度的双氧水)。蒸汽中含有少量的双氧水，容易分解为水和氧气，可以增加时效室的氧气浓度，促进铅的氧化反应，且不引入其它的杂质。蒸汽中含有双氧水后，第一阶段的时间控制在3h以内。还可以采用纯净水蒸汽和添加双氧水蒸汽交替变换通入时效室的方式，如：每10-20分钟改变一次，使腐蚀过程快速并稳定的进行，由此完成高湿高温阶段的进程。

[0029] 第二个阶段为高温低湿阶段，在这个阶段一方面是在高温状态下延续时效处理过程，使板栅内部组织充分稳定；另一方面在低湿条件下使板栅表面的水分挥发，达到表面干燥，以利于涂板工序的进行，防止表面附着的水蒸气影响板栅的涂板效果。第二阶段的温度范围为80℃～120℃，湿度范围为20％～40％，时间为4h～7h。第二阶段完成后将板栅放置在自然环境下冷却，然后进行脆性和硬度等机械性能指标的检验。为保证板栅内部金相组织充分稳定、机械性能达到最佳状态，上述高温高湿阶段和高温低湿阶段的时间之和不少于7h。

[0030] 上述处理板栅的高温高湿阶段、高温低湿阶段在可保证密闭状态的时效室内进行，时效室设有加温、控温装置及蒸汽发生装置。板栅托架为四周透气的格架，板栅摆放在托架上时，相邻板栅之间留有间隙，确保蒸汽与板栅充分接触。板栅托架材料需在高温高湿条件下耐腐蚀、不产生有害杂质。

[0031] 经过上述方法处理后的板栅，表面呈深灰色或浅黄色。用TR110表面粗糙度仪对板栅表面的粗糙度进行测试，处理后板栅的粗糙度平均值约8.12μm，而未处理板栅的粗糙度平均值约4.18μm，粗糙度增大了约1倍。参看图1-图4，由板栅的SEM照片可以看出，处理后的板栅表面粗糙度明显增大，表面形成了Pb的氧化物晶体。粗糙度的增大使得涂板时铅膏更容易附着在板栅表面，Pb的氧化物晶体与铅膏属于同系晶型，固化时更容易与铅膏结合在一起。经过本发明方法处理的板栅，有效改善了极板固化后板栅与铅膏的结合力，对提高AGM电池的低温大电流放电能力、充电接受能力和深循环能力均有好处。经检测，上述方法处理后的浇铸板栅机械性能指标如下：表面处理后的板栅，用直径42mm的工装对板栅进行脆性检验，横向和纵向各弯曲一次，打开后板栅筋条、板栅大框以及板耳处均无断裂。

[0032] 以下提供几个实施例：

[0033] 实施例1：取浇铸板栅整齐摆放在板栅托架上，板栅托架位于时效室内；时效室内通入采用纯净水制备的蒸汽，保持时效室温度90℃，湿度90％，板栅在上述高温高湿环境保持时间5h；时效室内停止通入蒸汽，调控温度95℃，湿度30％，板栅在上述高温低湿环境保持时间5h；将经过高温高湿、高温低湿两个阶段处理的板栅，放置在自然环境下冷却至室温。

[0034] 实施例2：取浇铸板栅整齐摆放在板栅托架上，板栅托架位于时效室内；时效室内通入采用纯净水制备的蒸汽，保持时效室温度120℃，湿度95％，板栅在上述高温高湿环境保持时间3h；时效室内停止通入蒸汽，调控温度80℃，湿度20％，板栅在上述高温低湿环境保持时间7h；将经过高温高湿、高温低湿两个阶段处理的板栅，放置在自然环境下冷却至室温。

[0035] 实施例3：取浇铸板栅整齐摆放在板栅托架上，板栅托架位于时效室内；时效室内通入采用纯净水制备的蒸汽，保持时效室温度110℃，湿度98％，板栅在上述高温高湿环境保持时间3.5h；时效室内停止通入蒸汽，调控温度85℃，湿度25％，板栅在上述高温低湿环境保持时间6h；将经过高温高湿、高温低湿两个阶段处理的板栅，放置在自然环境下冷却至室温。

[0036] 实施例4：取浇铸板栅整齐摆放在板栅托架上，板栅托架位于时效室内；时效室内通入纯净水中添加双氧水制备的蒸汽，双氧水添加比例为6％，保持时效室温度100℃，湿度95％，板栅在上述高温高湿环境保持时间2h；时效室内停止通入蒸汽，调控温度85℃，湿度
25％，板栅在上述高温低湿环境保持时间7h；将经过高温高湿、高温低湿两个阶段处理的板栅，放置在自然环境下冷却至室温。

[0037] 实施例5：取浇铸板栅整齐摆放在板栅托架上，板栅托架位于时效室内；时效室内交替通入纯净水中添加双氧水制备的蒸汽及纯净水制备的蒸汽，双氧水添加比例为8％，蒸汽交替变换时间为15分钟，保持时效室温度100℃，湿度95％，板栅在上述高温高湿环境保持时间2.5h；时效室内停止通入蒸汽，调控温度85℃，湿度25％，板栅在上述高温低湿环境保持时间7h；将经过高温高湿、高温低湿两个阶段处理的板栅，放置在自然环境下冷却至室温。