长寿命电动车电池极板工艺研究

1.3正、负极板及正负活性物质的配比

VRLA设计是正极限容设计。一般考虑在DZM电池中，正、负极活性物质的比例为1：1.05。为提高DZM电池耐过充电、过放电的能力，应适当提高为1：（1.06~1.10），使其在过充电状态下，氧循环不会终止。活性物质密度应适当提高，负极铅膏密度控制在4.50~4.65g/cm3，较高的密度有利于深循环寿命。正、负板栅的厚度配比在1.40~1.75。采用薄板以提高电池耐过充电、过放电和大电流的性能，片子多，内阻小。

1.4 活性物质添加剂的预混合

在国内提出活性物质添加剂的预混合这个概念，公见于文献报道的是吴寿松先生。其实这个方法是借鉴于有2000多年历史的玻璃工业的配合料制备。在玻璃工业中，有的添加剂仅占总原料的万分之几。如何混匀，就是采取的添加剂预混合方法。采用水平封闭式螺旋混料机即可避免在球磨机中混合时乙炔黑发生断链的问题。原料在机内上、下翻滚，左、右向中间运动。克服了各种原料因比重不同受地球引力影响而分层，非常均匀。为了使添加剂与主料更为均匀地分布，将一定重量的主料与混合的添加剂再行混合（吴寿松先生谓之“扩容”，然后再将其用于生产配料中。这个方法10年前已开始用，非常有经验，极板的一致性很好。

这里不妨说一下二次大战时的一个典故。当时苏联的军用光学玻璃不过关，派代表去英美考察，结果用了30万美元买回了四个字的工艺：“捣拌均匀”，一字值千金。这也说明了多种物料的化工生产，原料混合均匀的重要性。电池的一致性差，原料混合不均匀是一个很重要的原因。许多企业从板栅开始到电池下线、入库、全过程进行了严格的过程控制，但电池因不一致性仍有不少退货，苦于找不出原因，主要原因还在于忽视了和膏的均匀性（铅膏的一致性）。铅膏混合不均匀，化学组成不均匀，极板间化学和电化学性能差别就很大，即使极板的尺寸、重量控制得很严格，也无法改变一致性差的事实 。所以，在生产过程控制中，不仅要注重物理性能的一致性，更要注意化学组成的一致性。

这里自然会提出和膏均匀与否如何检测的问题。方法是在干捣拌后铅膏的上、中、下取3个点，以其中一种原料（或元素）为基准，测定其百分含量。3个点所含该原料（或元素）的误差不超过5%为合格。在大批量生产中不可能每缸料、每天都进行测定（现有条件和测试手段的限制），就是通过这个方法，找出和膏过程的有关操作参数加以控制，以保证和膏化学组成的均匀性、一致性。1.5 主要工艺特点

1.5.1和膏

和膏采用无级变速和膏。正极铅膏加入PTFE乳液后，铅膏粘性增加，往往发生铅膏结团被和膏机浆叶推着走，不能分散。和膏时，开始机速控制在45r/min。加完PTFE和纯水的混合液后，继续捣拌3~5min ，然后加酸。当酸量加到60%左右时，加大机速至55~60r/min，加完酸后，继续捣拌7~10min，和膏视密度合格，很好涂板。

负极铅膏因加有木素，如果工艺不准确，不严格时很容易发稀，涂板凹坑严重。国外公司的方法是，发稀时用添加铅粉的方法，分3次加入，总量为和膏铅粉的3%。方法是；将铅粉和预混合后的添加剂干混5~6min，让其充分捣拌均匀（这很重要，因为在湿捣拌时，添加剂在膏中已无法再均匀分散），然后按工艺规定加水、加酸，当酸加至60%时 ，加快机速至55~60r/min。加完酸后，继续捣拌2~3min，时间不能太长，否则会发稀。测视密度，符合要求。若铅膏略硬（视密度略大），在和膏机运转下，用喷淋加水0.15~0.2Kg，继续捣拌2~3min即可。要求酸、水准确计量，水量根据铅粉含水量、氧化度和空气湿度情况进行微调，既能和制出高质量的铅膏。使用南京产的新木素，低温性能与进口木素相当，铅膏没有发稀现象，用量为0.3%较合适。

1.5.1 生极板工艺

涂板后的生极板不用表干，表干控制不好势必影响板栅与活性物质的结合强度。主要用人工涂板的工厂，在涂板后，应即压片、浸酸，进入固化室。特别是在夏季，水分散失快。进入固化室的极板含水量低于8%，固化往往不良。进入固化室的极板前后时间差大，一般固化室8h后才封闭固化室。如果封闭前的固化室不保持高湿度，则先后进入固化室的极板含水量差别太大，固化效果不一致。

固化的第一阶段，生极板为放热反应，应低温高湿（35~40℃，湿度100%），使极板温度不致过高，活性物质与板栅结合良好。第二阶段中温高湿（60±2℃，湿度95%~100%）。第三阶段干燥，温度应缓慢上升，湿度缓慢降低，含水量1%即可完成干燥，没必要干燥至含水量0.5%以下。因为，如果不是立即用于槽化成，空气的湿度也会使生极板含水量高于1%，而少量的含水量在极板化成时，开始呈弱碱性环境，有利于a-PbO2的生成。固化过程中，环境氧的提供很重要，氧不足则影响固化效果。

1.5.3槽化成和电池活化工艺

一般认为槽化成阶段应将极板化透，同时可缩短电池重放电活化的时间。其实槽化成不必化透。只要表面无白点，正、负极板颜色正常，即可出槽。这样，正极板的强度好，装槽后在电池充放电活化阶段将其化透，有利于延长寿命。由于负极板的海绵状铅在湿度较大环境与空气中反应强烈，因此，在槽化成水洗后应浸渍抗氧剂。采用恒流和恒压限流方法对电池进行激活，用计算机控制。这样，熟极板在出槽水洗、干燥、组装过程和与电解液反应产生的损耗，即可在活化充电中补足。采用了充又放制，使极板活性物质均匀化透。

在冬季没有温控的车间，应将化成电流适当提高。应注意的是，活化过程中极板和隔板电解液应饱和，电池不能缺酸，否则，电