【doc】浮充和循环两用密封铅酸蓄电池6—FM—6的开发

【doc】浮充和循环两用密封铅酸蓄电池6—FM—6的开发 浮充和循环两用密封铅酸蓄电池6—FM—6 的开发 ,『J t;媒;貌 浮充和循环两用密封铅酸蓄电池 6一FM一6的开发 青岛蓄电池厂},1小,1 摘要介绍了适用于浮充用途和循环用途两种特性的密封铅酸蓄电池 6一FM一6的开发.通过优化电池的结构设计,改进电池的I艺条件,新研 制的6--FM--6电池不仅能够很好地替代6一FM一6.5用于浮充用途的 UPS电源,而且,作为循环用途.它的各项指标也很优越 一 ,前言可靠性,我们在极群组外包覆了一层厚度 随着密封铅酸蓄电池技术的日益成大约为0?lmm的憎水——聚雨烯无 熟,市场的需求不再仅仅局限于作为浮充 用途的UPS电源,各种消费用途的领域正 在不断扩大为适应市场的变化,一些发 达国家在密封铅酸蓄电池的开发上,正在 逐步改变过去的那种对浮充用途和循环用 途的电池分别设计的模式,而是朝着一种 兼具两种用途的方向发展. 关于6一FM一6电池的开发,我们有 两个意图一是扩展密封电池的适用范围, 为我厂提供一个兼具浮充使用和循环使用 两种用途的电池新品种;二是进一步提高 电池的高倍率放电性能,以起到能够替代 6一FM一6.5用于250VA和500VA的 UPS电源之目的. 二,电池设计特点 1.电池结构 为了提高电池安装场所的互换性,在 电池外形尺寸的选择上,我们沿用了与原 来6一FM一6.5同样的壳体;为了进一步 降低电池的重量,减少生产工序的复杂性, 我们改变了过去那种在6一FM一6.5上采 用的正四负五的极群组结构取而代之的 是正三负四的极板搭配.同时,为了进一 步改善电池的密封性能.提高浮充使甩的 14 纺布表l给出了6--FM--6与6一FM 6.5电池结构的对比. 表l6一FM一6与6一FM一6.5 电池结构对比 6一FM一66一FM一6.5 最大外形尺寸l51mmX65mmX95ram 每单格内正,03/e404/e5 负极板数量 每单格内极包覆聚丙烯布役包聚丙烯布 群组特点 2.工艺改进 (1)台垒组成 我们知道,对于正,负板栅均采用铅 钙锡铝四元合金的密封铅酸蓄电池,锡在 正极板栅中的引入不仅能够提高板栅的耐 腐蚀性能,而且,由于锡在表面的富集,使 得活性物质PbO.与板栅界面的物理和化 学结构得到改善,很大程度上缓解了无锑 效应对电池带来的早期容量损失.在负极 板,上述的矛盾是不存在的,锡在板栅中 的引入大多出于铸造过程的流动性考虑. 而我们在生产中的是,铅钙铝三元合 金本身就具有良好的流动性鉴于此,在 密封电池合金的选择上,我们改变了正,负 板栅均采用同一合金配方的做法,正极板 栅采用铅钙锡铝四元台金,负极板栅采用 铅钙铝三元合金.在正极台金中,我们又 适当提高了锡的含量这样在不提高电 池内锡含量的基础上,使电池的电化学性 能得到了更进一步的改善. (2)隔板包覆方式 众所周知,国产的玻璃纤维吸附隔板 与进口的隔板存在着一定的差距.从我们 的经验上看,首先体现在国产隔板孔径和 厚度的分布不均匀.为了缓解由于这些因 素导致的电池性能的不稳定,我们在6一 FM一6的设计上采取了"之"字形隔板包 覆方式,大大避免了因隔板击穿或枝晶穿 透造成电池短路的可能性.图1给出了 6一FM一6.5和6--FM--6的两种不同的 隔板包覆方式对比. _6一FM一6.5b6一FM一6 图1两种不同的隔板包覆方式对比 (3)铅膏配方 利用参比电极我们曾经对6一FM一 6.5的正,负极群组分别进行了2c率容量 测试,发现:影响该电池高倍率放电特性 的控制步骤在于负极活性物质的钝化.在 6一FM一6的设计上,我们在负极铅膏配 方中添加了0.5的膨化石墨,在一定程 度上提高了电池的高倍率放电容量. (4)注酸I艺 对于多格密封铅酸蓄电池,特别是六 格12伏电池,为了避免因每单格注酸量的 差异而造成电池的实际运行过程中由于某 单格寿命的劣化以致整只电池的提前失 效,在6--FM--8的生产工艺中,找们严 格了电池各单格注酸量的均衡. 三,测试结果 1.高倍率放电性能 为了验证新开发的6一FM一6替代 6一FM一6.5用于UPS电源的可行性,我 们对两种电池分别随机抽取两只样品进行 13安培放电试验,结果取两只电池的平均 值示于图2. l3 瑚l2 单 1l 稿 】0 B121620 放电时闻(rain' 图213安培放电性能比较 l一6,FM一62—6一FM一6,5 从图2可以看出,在同样的放电电流 时,6一FM一6的放电时问不低于6一 FM一6.5,从而满足了设计的要求. 2.过放电性能 为了检验新开发的电池6一FM一6与 浮充用途的电池6一FM一6.5作为循环用 途的可靠性,我们综合考核了两种电池的 过放电后容量恢复能力,试验结果示于表 2. 由表2不难得出,新开发的6一FM一 6电池过放电后容量恢复能力优越.与6一 FM一6.5相比较,6一FM一6更适合用于 循环. 3.循环寿命特性 对6一FM一6和6一FM一6.5电池分 】5 别随机抽取四只样品,然后每一种电池以 两只为一组分别考核5O深度放电的循 环寿命和l3安培放电的循环寿命.试验程 序如下: 放电:以0.25C.A放电2小时(50 深度放电寿命); 表2两种电池的过放电性能比较 过放电前过放电后过放电后容 (Ah)量恢复率() c如容量(Ah)C.容量 6一FM一66.16.1100 6一FM一6.56.76.078 或以l3安培放电至单格终止电压 1.6伏(13安培放电寿命); 充电:采用分阶段恒流充电.充入电 量为放出电量的120.充电过程在四小 时内完成 每隔24循环用0.25CA放电至电池 嘲12o 钵 粤90 韬柏 30 单格终止电压1.7伏,确认容量,在 0.05C.率额定容量降到50以前计算循 环次数. 图3和图4分别为两种电池的50 深度放电和13安培放电的循环寿命结果 比较. 圉350深度放电循环寿命比较 l一6一FM一62—6一FM一65 ?邛废矗 圉413安培放电循环寿命比较 l一6一FM--62--6一FM--6.5 l6 循环次数 从图3可以看出,新开发的电池在 5O深度放电时.其循环寿命达到600次 以上,比以往的电池6一FM一6.5提高了 两倍左右,能够很好地满足循环用途的需 要 从图4可以看出,6一FM一6电池的 13安培放电循环寿命比6一FM一6.5提 (下转第37页) 对铅晶电池的研究结果表明.其容量 与电解液浓度,温度有很大关系,与放电 电流密度无关.我们知道PbO的电板极 化作作用由三部分组成: AE=帕+1c+叶r ,1lc和叶r分别代表活化过电位,浓差过 电位和欧姆压降.三者中最主要的是浓差 极化.对铅晶电撅的研究表明,其PbO:电 极的浓差极化远远小于涂膏式PbO电 极,使铅晶电极有较好的充/放电性能.由 于铅晶电池有较小的内阻,铅晶电池的放 电容量在一定范围内不受放电电流密度的 影响.而且铅晶电池的充电效率电不会因 电流密度的增大而降低,铅晶电池允许用 较大的充/放电电流. 铅晶电极是在控制电位情况下电解形 成的,除了铅,镉以外,大部分金属杂质 残留在电镀液中,其电极中所含杂质极少, 这使铅晶电池的电荷保持能力较好,自放 电远远小于普通铅酸蓄电池. 铅晶电池的工作电压变化很小,这主 要是由铅晶电池的电极和较小的内阻决定 的. 五,铅晶电池展望 目前,虽然许多单位都对铅晶电池进 行了研究,但大都停留在实验室阶段,还 没有哪一家研制单位制成实用化的铅晶电 池其主要存在的问题有: 1.镉必须以游离态存在时.才能发挥 其催化剂的作用,促使Pb—Cd层的Pb氧 化成晶体B—PbO,形成铅晶电极活性物 质.用纯铅扳,铅镉台金板(熔融后轧制 成0.5mm厚)在与铅晶电极同样的氧化 条件下,部不能得到性能优良的电极.镉 在硫酸电解液中是溶解的,Pb—Cd层中 的cd虽然膨起一定的艟化作用,但其作 用时间非常短暂,寻找Cd在硫酸电解液 中能稳定存在的条件,对铅晶电极研究具 有非常重要的意义 2.用电镀法制备Pb—Cd层时,由于 电解液组成,外接电源电压小等原因,镀 层中往往不含有镉(测不出镉的含量).这 样的Pb层不能形成铅晶电极 3.Pb--Cd层进行氧化时.只能形成 很薄的一层活性物质,改善氧化条件(电 解液组成,电流密度,氧化时间等)也未 见其增厚.因此,现在的铅晶电池的容量 也较小. 4.为了减轻电池重量,增加电极强 度,可用非金属材料镀上一层铅来做电饭 基体. 总之,铅晶电池具有能量高,不易硫 酸盐化,充/放电性能优良,活性物质利用 率高等优点,但是也存在一些问题.距实 用化还有一定的差距.改善铅晶电极制备 工艺,提高铅晶电池的容量.是今后铅晶 电池研究的主要方面. 参考文献(略) (上接第16页) 高了1.5倍左右,作为浮充用途,它的可 靠性得到了充分的保障. 四,结论 1.新开发的6一FM一6高倍率放电 性能优越,可以替代6--FM--6.5用于 UPS电源. 2.6一FM一6电池的13安培放电循 环寿命次数达到50O次以上,为浮充用途 的可靠性提供了保障 3.6一FM一6电池的5O深度放电 循环寿命超过600次,能够很好地满足循 环用途. 37