张林山¹  许月刚²  敖赢聪³

（浙江天能动力能源有限公司，浙江长兴313100） 

摘要：本文主要阐述了铅酸电池极板和膏过程中添加主辅材料控制要点，详细分析了铅粉的数量和质量的控制、添加剂添加方式的控制、水的添加方式与添加量的控制、硫酸添加方式与搅拌时间的影响。   

关键词：铅膏；添加方式；添加时间 

Discussion on quality control of adding main and auxiliary materials in lead-acid battery plate and paste process

                      ZHANG  Lin-shan , XU Yue-gang，AO Ying-cong

(zhejiang Tianneng power Energy Co., LTD., Changxing  Zhejiang, 313100)  

Abstract:In this paper, the main control points of adding main auxiliary materials in the process of lead-acid battery plate and paste are mainly described, and the influences of the quantity and quality of lead powder, the way of adding additives, the way and amount of adding water, the way of adding sulfuric acid and the stirring time are analyzed in detail.

Key words：Lead paste; Add method; Add time

中图分类号：TM912.4    文献标识码：A   文章编号：2226-6534(2020)XX-XX-XX

1 前言

铅膏的制造质量对蓄电池极板的制造及极板的电性能的形成起到关健性的作用，首先要求和制好的铅膏要有较好的塑性，使涂板时铅膏能在板栅格子体中涂填均匀而且涂得满，其次要求有一定的强度，涂板时在辗压、辊压及机械振动、冲击时铅膏不能出现铅膏凹陷及脱落现象。

由于铅膏的制造是将铅粉、硫酸、水及添加剂经过和膏机的机械混合而形成的，铅膏具有一定物理特性及化学特性的过程。在这个过程中，由于铅膏形成的一些物理特性及化学特性很难通过测量和检验予以确定，例如，铅膏中添加剂的均匀性、各式碱式硫酸铅的比例及分布状态等，所以对铅膏制造工序是铅酸蓄电池的一个特殊工序，其整个制造过程的质量控制显得十分的重要。

2铅膏制造所使用物料数量及质量的控制

铅膏制造所使用的物料有铅粉、硫酸、水和各类添加剂，这些物料投入的数量及质量将直接影响到铅膏的形成质量。

一、铅粉的数量和质量的控制

铅粉的数量是指进入和膏机内铅粉的总重量。目前所有生产企业使用的和膏机大多为密闭式全自动加料量和膏机，对于自动控制封闭式和膏机，由于称量系统的误差，输粉系统、振动系统的灵活性，称料斗的残余铅粉、粘余铅粉等诸多因素的影响使得进入和膏机内的铅粉量难以准确达到规定值；由于称量衡器的精度以及称量者的责任心等原因，经常出现每筒铅粉量达不到标准1000kg的情况，加之投料时筒内残留一部分铅粉，少则差几公斤，多则差几十公斤。这样就造成铅膏工艺配方中按1000kg铅粉配比的添加剂的使用比例出现错误而直接影响铅膏的质量。

在对铅粉导入量的控制要进行以下几方面的工作：

⑴、在研究和制订铅膏工艺配方中，要给出铅粉量的公差范围。

⑵、对于自动控制和膏机，要经常校准称量系统的准确度，检查输粉系统、振动系统的动态运行情况，及时清除称料斗内的残余及粘余的铅粉。

铅粉的质量控制主要是指对投入和膏机之前的铅粉的氧化度的检查确认。一般情况下，铅粉的氧化度和铅粉的视密度均是在铅粉制造过程中在铅粉机出粉口处取样化验，符合工艺要求的铅粉输送到贮粉塔或贮粉容器中进入3～15天的贮存时效期，由于在铅粉的贮存过程中受环境温度、湿度的影响其氧化度会发生升高，特别是在贮粉仓内贮存的铅粉其温度升高会更大一些，在和膏工艺配方不变时，若铅粉的氧化度升高会使制出的铅膏视密度偏低，稠度增大铅膏发硬而影响到涂板、固化、化成及极板的电性能。因此，在铅粉的使用之前，必须要对铅粉的氧化度指标进行重新化验确认，对氧化度变化较大的铅粉要进行技术处理后或调整工艺配方后方可投料。

二、添加剂添加方式的控制

铅膏制造时加入添加剂的方式决定了添加剂在铅膏中均匀分布的程度，添加在铅膏中如果分布不均匀，将导致生产出的极板质量不均匀。一般情况下，是将各类添加剂事先按工艺配方要求称量好，用容器或纸包装，在和膏时自动控制和膏机通过料系统将添加剂一次加入和膏机，人工投料和膏机通过人在加料口一次将添加剂加入和膏机，由于一般情况下工艺规定铅粉和粉末添加剂加入后，和膏机开始进行干混，干混的时间一般为2～3min，由于铅粉的密度较大，干混的时间较短，加之和膏机的机械结构，很难将集中加入和膏机局部某位置的粉末添加剂与铅粉充分混和均匀，在之后的加水、加酸湿混和时仍然很难实现铅粉与添加剂的全方位充分混合均匀，最终导致铅膏中添加剂不均匀的现象。由于在铅膏中添加剂的分布状态很难检验，故由此原因易造成极板局部钝化、极板弯曲、活性物质脱落等诸多质量问题。

因此，在铅膏和制过程中对添加剂加入方式的控制要进行以下几方面的工作：

⑴、在和膏工艺文件中要明确规定添加剂的添加方式。

⑵、在铅粉传输到铅粉称重系统，第一次称量500kg，人工将添加剂倒入铅粉斗，第二次输送500kg铅粉，铅粉重量达到标准后输送系统自动关闭停止送粉。

⑶、添加剂短纤维不能与水接触，甚至不能受潮，否则，容易结团导致极板强度不好。

⑷、对于添加剂的加入情况要做好质量记录。

三、水的添加方式与添加量的控制

铅膏制造过程中加入纯水其目的一方面是使铅粉中的金属铅进一步氧化，另一方面起到调节铅膏稠度的作用。在干铅粉加水后，一方面水进入铅粉颗粒间的空隙并沾附在颗粒表面，水量到一定程度，在铅粉颗粒与颗粒之间形成水层，另一方面由于铅粉中的PbO是一种碱性氧化物，水加入与PbO混合后生成一种碱性的胶态物质氢氧化铅Pb(OH)2，即PbO＋H2O＝Pb(OH)2(胶状物)，从而使得水层产生粘附力，使本身处于分离状态的铅粉颗粒通过表面具有粘附力的水层相互接触而形成疏松的稠态体系，在外力的作用下可变形，即铅粉变成了有可塑性的铅膏。

在铅粉通过加水搅拌由分散的颗粒状到具有一定粘附力的疏松稠态体系的过程中，加水量和加水速度对铅膏的可塑性形成有很重要的影响(这里也包括稀硫酸里的水)，如果水超量了，这时铅粉颗粒之间水层过大，稠性降低，颗粒开始浮动具有了流动性，则铅膏就失去了可塑性而变得发稀，这种铅膏涂板时易出现涂膏量偏低，生极板易出现板面塌陷、掉膏，极板表面压不出清晰整齐的布纹等问题。如果水量少了，铅粉颗粒之间的水层过小，铅膏稠性增大，铅膏发硬，涂板时铅膏对板栅的压力过大，使极板易变形及涂膏量不均匀导致极板平整度差等问题。

另外，当铅粉量一定时，铅膏含水量越多，则铅膏的视密度越低，生极板在固化干燥后，这部分水绝大部份都将蒸发消耗掉，在生极板的干铅膏中形成大量的孔隙。显然，铅膏的视密度低则生极板铅膏形成的孔隙多，极板的孔率大，有利于蓄电池充放电时硫酸的扩散，极板的反应面积相对增大，容量增高，但如果水量过多，极板孔率偏高，则易使活性物质之间以及活性物质与板栅之间结合得不够牢固，使得铅膏在蓄电池充放电过程中易脱落，导致电池寿命缩短。反之，如果水量过少，铅膏视密度过高，则易使极板孔率降低，容量降低，但电池的充放电寿命相对较好。

因此，在铅膏的制造过程中对加水量及加水的时间的控制要进行以下几方面的工作：

⑴、在和膏工艺文件中要明确规定加水量、加水时间及添加方式。

⑵、在加水前要对加水量予以确认，对加水的时间及添加方式要做好记录。

⑶、一般情况下要求快加水，具体的加水时间要根据铅粉的氧化度和环境温度来确定，铅粉氧化度高及环境温度高时，加水时间可规定短些，铅粉氧化度低及环境温度低时，加水的时间可适当长些，但一般要求加水的时间在1min左右完成，搅拌在6min左右完成。如果加水的时间或搅拌时间过长，将会造成铅粉中的金属铅大量氧化成PbO，甚至进一步氧化成Pb3O4。铅粉中的金属Pb的氧化过程应该在和膏、固化、干燥整个过程的较长时间完成才能保证极板良好的性质和机械强度，故在和膏过程中铅粉中金属Pb的大量氧化会导致极板在性能和机械强度方面的一系列问题。

⑷、如果出膏前检查铅膏的视密度高、稠度大，最好是前期一次性将水加到位，出膏时不要用调节水；铅膏视比重达不到要求时采用调节水容易导致铅膏含水率不均匀及铅膏的稠性有所影响，最好是避免这种情况。

四、硫酸添加方式与搅拌时间的影响

和膏过程加水搅拌后要加入一定密度的稀硫酸，加入稀硫酸的目的是要形成以碱式硫酸铅为主的可塑性铅膏，由于碱式硫酸铅是针状晶体或棒状晶体，晶体之间相互交织，形成一定的机械强度，便于涂板及利于极板的固化、化成。

1、硫酸添加方式的影响

硫酸的添加方式主要是指配制好的稀硫酸加入和膏机的方式及加入的时间，理论上讲硫酸的加入应该是在单位时间内使单位面积的铅粉同时获得等量的硫酸，但实际情况中由于和膏机的结构问题及硫酸与铅粉反应的生成热散热问题，使得理论要求很难实现，这就要求在和膏过程中尽可能的在硫酸的加入方式和加入时间的科学化，传统的导管注入法及容器直接注入法会使得硫酸过于集中的进入局部铅粉中，使得局部铅粉中的酸量过多及温升过高，碱式硫酸铅的形成状态差别较大，由于和膏机的结构问题，先获得硫酸的铅粉团体很难在短时间内与其它部位的铅粉团体完全渗合，常出现铅膏碱式硫酸铅不均匀的现象，这样的铅膏使用后，易产生极板之间质量差异的现象。“砂型膏”加酸的时间一般控制在20min左右加完为好，加酸时间过短，则铅膏温升过快过高，铅膏发硬。加酸时间过长，铅膏变得很软，涂板困难，极板固化后的铅膏发脆，极板化成后活性物质呈粉末状。

2、搅拌时间的影响

硫酸加入后铅膏要进行一段时间的搅拌，其目的是为了使铅膏组分充分均匀，但搅拌的时间对铅膏的形成质量有所影响，一般情况下硫酸加入后进行20min左右的时间为好，时间短了，铅膏组分不能充分均匀，时间长了，由于和膏过程的热效应，将会过多的产生4PbO·PbSO4，使得铅膏发硬。

硫酸的加入量对铅膏的视密度和铅膏的稠度影响较大，在水量一定的情况下，加入的稀硫酸量越多，由于总的液体量增多，则使得铅膏的视密度越低。而铅膏的稠度随着铅膏中的硫酸量的增加而线性地增加。

【参考文献】

[1] 陈红雨  熊正林  李中奇  先进铅酸蓄电池制造工艺[M]  北京：化学工业出版社，2019.9

[2] 徐曼珍 阀控式密封蓄电池及其在通信中的应用 [M] 北京：人民邮电出版社  1997.09

 作者简介

     张林山，男1976年，汉族，湖北荆门，工程师，主要研究方向：产品生产过程工艺

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编辑：中国电源产业网