培训--化成基础知识全解课件.ppt

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1、1/18化成工艺基础知识培训拥 有 骆 驼 电 池 何 惧 沙 漠 行 舟2/18拥 有 骆 驼 电 池 何 惧 沙 漠 行 舟目录一、化成基本原理二、化成工艺因素与条件三、决定化成质量的因素四、化成工艺设计3/18拥 有 骆 驼 电 池 何 惧 沙 漠 行 舟一、化成基本原理一、化成基本原理 1、化成原理：化成是极板制造工艺的一个基本过程，通过这一过程，将极板上已固化的铅膏中的碱式硫酸盐与铅氧化物转化为活性物质，在正极上产生PbO2，负极上生产海绵状铅（Pb）。2、化成方式：极板化成（槽式化成）；电池化成4/18拥 有 骆 驼 电 池 何 惧 沙 漠 行 舟一、化成基本原理一、化成基本原理

2、3、极板铅膏组分转化顺序：正极铅膏各组分氧化过程顺序：Pb、PbO、H2O、4BS、3BS、PbO*PbSO4、PbSO4 负极铅膏各组分氧化过程顺序：PbO、3BS、PbO*PbSO4、PbSO45/18拥 有 骆 驼 电 池 何 惧 沙 漠 行 舟二、化成工艺因素与条件二、化成工艺因素与条件 2.1、化成电解液用量 电解液浓度在化成过程是变化的，正极在化成初期，碱式硫酸铅容易氧化，消耗硫酸，使电解液浓度下降，在接通电流后的一段时间内，电解液浓度仍在缓慢下降，化成反应是在PH6的介质中进行，主要产物为-PbO2；一直到电化反应生成的硫酸量超过化学反应所消耗的硫酸量后，这时的电解液浓度开始增加

3、，PH值逐渐下降，使PbSO4氧化，不断形成-PbO2；化成终点时，电解液浓度达到极限值。电解液浓度变化与所用电解液量有关，电解液量越多，浓度变化就越小，每片极板占有的电解液量越大，对化成越有利，同时电解液量多，对化成槽内温度波动幅度越小，对化成有利。6/18拥 有 骆 驼 电 池 何 惧 沙 漠 行 舟二、化成工艺因素与条件二、化成工艺因素与条件 2.2、化成电解液浓度化成初期电解液浓度过高过低合适范围影响化成初期电解液浓度过高时，极板表面的硫酸铅层很难消除，而使极板表面大晶体PbSO4转化，需要花费大量电能化成初期电解液浓度过低，在极板微孔中的过稀电解液会引起过大的电阻，导致铅膏不能完全充

4、分化成，极板深处活性物质化成不彻底。高电阻导致内部化成需要电压比在两极上析氧析氢的电压要高的原因。化成电解液过稀对厚型极板化成更不利。1.051.19g/ml7/18拥 有 骆 驼 电 池 何 惧 沙 漠 行 舟二、化成工艺因素与条件二、化成工艺因素与条件 2.3、化成温度化成电解液温度过高过低最佳范围影响导致化成过程中活性物质松弛，颜色较深，极板发硬发脆。极板活性物质会脱落或者出现“气泡”现象，正极活性物质脱皮、松动35658/18拥 有 骆 驼 电 池 何 惧 沙 漠 行 舟二、化成工艺因素与条件二、化成工艺因素与条件 2.4、化成电流密度 正负极的活性物质转化质量关键是电解液沿铅膏表面内

5、扩散作用的大小及均匀性，扩展速度大小及扩散的均匀性都依赖电流密度大小。化成阶段最佳电流值骆驼反应机理化成初期 20%小电流 （30A/m）50A/m化成开始，极板由PbSO4所覆盖，而PbSO4为不良电导体，若电流太大则在化成初期会出现PbSO4玻璃层状物质布满板栅，使板栅强度变差；故应采用小电流消除极板表面PbSO4，同时低电流密度利于-PbO2的生成化成第一阶段60%大电流 （50A/m）80100A/m化成中期允许大电流，化成中期副反应少，电流效率高（85%90%）；3BS与PbO消耗完毕，第一阶段完毕化成第二阶段20%小电流 （15A/m）40A/m化成后期副反应变多，主要为水的分解，

6、氧和氢，耗电多，后期水解耗电达90%，故应采用小电流，降低槽温与电压，减少析气；第二阶段将第一阶段未尽的PbSO4反应生成活性物质。9/18拥 有 骆 驼 电 池 何 惧 沙 漠 行 舟二、化成工艺因素与条件二、化成工艺因素与条件AE：开始时，铅膏中PbO和PbSO4电阻大，空气阻碍H2SO4扩散，反映有效面积小，极化大，槽压高。PbO2晶种的形成，过饱和度大；负极板中铅形成很容易。此阶段约15min。EB：结晶成长。槽压稳定且较低。转化的主要阶段。BF：化成已达一定程度，PbSO4量少，反应向深处发展，浓差极化，槽压缓升。FD：终期，析气，槽压平稳。10/18拥 有 骆 驼 电 池 何 惧

7、沙 漠 行 舟三、决定化成质量的因素三、决定化成质量的因素 3.1、-PbO2与-PbO2 特性产生条件影响-PbO2斜方晶型，机械强度高，放电容量低，骨架作用化成前期充电时，碱式硫酸铅易氧化，消耗H2SO4，使各种碱式硫酸铅的氧化反应在介质PH6中进行，产生-PbO2合适比例：-PbO2：-PbO2 =1：:125备注：正极软化的原因，电池深放电后，一旦具有骨架作用的-PbO2参与放电生成硫酸铅后，就再也不能恢复成为-PbO2，而充电只能生成-PbO2，故导致极板软化，电池容量下降。-PbO2正方晶型，结构强度低，放电容量高（为-PbO2的1.53倍），依附于-PbO2上充电中后期，在强酸环

8、境中只能生成-PbO2（因为此时极板内外出现硫酸浓度阶梯，使正极电位上升，PbSO4得以转化为-PbO2）11/18拥 有 骆 驼 电 池 何 惧 沙 漠 行 舟三、决定化成质量的因素三、决定化成质量的因素 3.2、3BS与4BS 化成成分特性影响3BS3PbOPbSO4H2O表面积大容易化成，易转化为-PbO23BS容量高;4BS4PbOPbSO4粗大针状结晶表面积小，机械强度大难于化成，易转化为-PbO24BS寿命高;12/18拥 有 骆 驼 电 池 何 惧 沙 漠 行 舟四、化成充电工艺设计四、化成充电工艺设计 4.1、充电总电量设计 化成总电量=电池容量X 备注:电池容量为20HR容量

9、 为化成系数，与极板配方和单片极板化成酸量有关 针对骆驼4BS配方极板，化成经验系数如下：36MF55MF =3.5；60MF80MF =3.4；88MF =3.3（值因极板配方不同而不同）13/18拥 有 骆 驼 电 池 何 惧 沙 漠 行 舟四、化成充电工艺设计四、化成充电工艺设计 4.2、电化当量 指通过1Ah电量析出或溶解物质的量，或 指获得1Ah电量所需物质的理论量 k=M/（z*F）（M为分子量，z为得失电子数，F为法拉第常数26.8Ah）如：Pb的电化当量k=207.2/（2*26.8）=3.86567g/Ah PbO2的电化当量k=239.2/（2*26.8）=4.46269g

10、/Ah备注：电化当量用于理论容量设计14/18拥 有 骆 驼 电 池 何 惧 沙 漠 行 舟四、化成工艺设计四、化成工艺设计 4.3、化成电流及电量分配第一阶段：50A/m 电量20%消除极板表面PbSO4第二阶段：90A/m 电量60%主要转化阶段第三阶段：静止或者放电 消除极化第四阶段：40A/m 电量20%化成后期，减少副反应和析气 15/18拥 有 骆 驼 电 池 何 惧 沙 漠 行 舟四、化成工艺设计四、化成工艺设计 4.4、电池电压及混酸密度设计电压与电解液密度：电压V=（0.85+）x6 配套厂家混酸密度g/ml电压要求银质电池1.2750.005端电压12.95V热带电池1.2

11、650.005福特、北汽福田、长城、奇瑞乘用车1.3000.005市场1.2950.00516/18拥 有 骆 驼 电 池 何 惧 沙 漠 行 舟四、化成工艺设计四、化成工艺设计 硫酸密度体积关系式一次加酸g/ml1.19g/mlV根据槽体和极板片数计算化成结束极板内部残留酸冬季（15），残=1.2351.250g/ml；夏季（15），残=1.2501.270g/mlV残V残=30%*V二次加酸1.19gml V1V1+V2=70%*V1.335gml V2混酸密度计算：混=残*30%+(V1*1.19+V2*1.335)*70%/(V1+V2）17/18拥 有 骆 驼 电 池 何 惧 沙 漠 行 舟谢 谢！