蓄电池极板生产的固化工艺分析李建华风帆股份有限公司柴树松福建安溪闽华电池有限公司摘要：通过对固化干燥过程的参数解析，分析了固化干燥过程中的功能和作用。分析了固化过程的板栅界面的形成、活性物质再结晶、游离铅的慢氧化和干燥过程游离铅的快氧化、快失水、慢失水等过程，并对固化设备出现故障时的影响进行了简要分析。关键词铅酸蓄电池固化干燥Ｐｂ—Ｃａ板栅蓄电池极板固化是蓄电池极板生产中的重要工艺过程。它的作用主要有：铅膏中的铅氧化成氧化铅；形成活性物质的稳定结构或者说形成一定的晶型结构；促使板栅氧化与活性物质粘合形成界面结合的结构等。固化（没有特指，本文均指Ｐｂ—Ｃａ合金板栅）的方式一般分为低温高湿固化，高温高湿固化，高低温交错高湿固化等。固化效果的检查，一般采用化验，目测观察外观和板栅与活性物质的结合等方法，主要有强度检查，结合度检查。化验主要是化验铅的含量和氧化铅的含量。本文通过温度、湿度、过程的分析来探讨固化过程的影响因素。ｌ、过程分析固化过程是一个系统过程。如图１循环风厂ｒ、（ｙ捧气叛口外壳薏蒸汽雾化水（空售＋未）Ｊ……Ｔ…加热蒸汽ＶＶＶＶＶＶＶＩ“ＩＶＶ冷矧八Ａ＾Ａ八／＼／＼八／、／１／＼八／＼／＼／＼／＼，ＶＶＶＶＶＶ残矧Ｖ图１、固化室介质和能量分析图能量进入部分有三部分，加热蒸汽、加湿蒸汽，雾化水（各种结构的固化室不同，能量部分也有差异）；能量流出部分有加热冷凝水，残余蒸汽，箱内冷凝水、空气调节阀排除的蒸汽和空气、外壳散热和散失的能量。极板中的Ｐｂ氧化成ＰｂＯ是一个氧化过程，是一个放热反应。生极板本身的能量变化是一个降低的过程。生极板干燥的过程，主要是水蒸发的过程，是一个吸热过程。因此可以看出生极板在固化阶段是一个放热反应，那么外界所给的能源或介质主要是维持恒温恒湿的条件，和把极板放出热量带走的作用。根据实验，极板中铅的变化的规律如图２％２０．００１８．ＯＯ１６．ＯＯ１１．００１２．ＯＯ１０．ＯＯ８．ＯＯ６．ＯＯ１．ＯＯ：．０００．００固傅千焕点时间ｈ图２、固化干燥过程ＰｂＯ、ＨｚＯ的变化图在固化完后刚进入干燥时，Ｐｂ的氧化最快，这表明放热的最快最多点在固化完成，干燥开始时。主要原因是湿度从接近饱和下降更有利铅氧化。Ｐｂ－Ｃａ板栅极板固化过程中。在固化阶段，每过一段时间，取一块极板，快速干燥，敲掉铅膏，观察板栅与活性物质的结合度，可以看出，固化时间长短结合的程度是不同的，时间长结合的好。因此固化的时间对板栅结合的结构形成是非常重要的。因为界面的反应在活性物质的内层，氧气扩散到板栅表面是有限的，所以，板栅与活性物质的反应更着重于Ｐｂ与水的反应及结构的形成，所以板栅与活性物质的反应需要长时间的反应。这也是Ｐｂ－Ｃａ合金决定的；如果是Ｐｂ—Ｓｂ合金，短时间内板栅与活性物质就会结合很好，在上世纪八十年代，使用中高锑合金的板栅，很多工厂采用盖上湿布在室温下放置固化的办法，也不容易出问题。而时间对Ｐｂ－Ｃａ板栅与活性物质形成牢固结合的结构非常重要。活性物质中促使铅氧化的因素有空气、水分等，在固化刚开始的阶段，极板中的水分较９５多，氧气扩散比较困难，所以氧化慢慢的进行，到了固化转干燥阶段，水分减少，氧气扩散增强，氧化加快，这时铅含量降低最快的时候，图２反应了情况。降低生极板中的水分含量，增加氧的扩散，确实能促使游离铅的反应。但生极板在固化阶段还有一个重要的过程，就是形成稳定结构，再结晶的过程。如果仅为了降低生极板的铅含量，破坏了生极板再结晶的过程，也将使生极板固化过程的重要作用没法完成。因此还不能简单的降低湿度。实践证明保持相对湿度接近１００％是重要的。现在固化设备都比较先进，一般是电脑设置，且可多阶段设置，所以完成一般固化是没有问题的，关键是固化工艺的设计，参数的制定要合理。正常固化是不容易出问题的，发生故障时会发生一些异常的状况，时间越长越严重。固化出现故障，可能出现以下几种情况：加热蒸汽不能正常工作，温度上不去，达不到温度，对高温固化的影响较大，无法实现高温的环境，达不到理想的效果；对低温固化影响相对较小。加湿蒸汽出现故障，湿度下降，相当于进入干燥阶段，可能对高温固化、低温固化影响都较大。雾化水出现故障，湿度可能达不到，相对来讲对高温高湿影响多一些：循环风出现故障，固化室可能出现各处不一致的问题，由能量分析可以看出，固化的能量或介质出现问题，对高温固化、低温固化的影响都较大，但高温固化更大一些。Ｐｂ—Ｃａ合金板栅，板栅与活性物质的结合比较困难；Ｐｂ—Ｓｂ合金板栅较容易。这就是为什么Ｐｂ—Ｃａ合金对固化要求非常苛刻，而Ｐｂ—Ｓｂ合金对固化要求并不高的原因。所以Ｐｂ－Ｃａ合金化成出故障时是比较危险的。固化对活性物质是一个再结晶的过程，低温固化形成３ＢＳ较多，高温固化形成４ＢＳ较多。根据以上的分析，固化干燥阶段的大致的功能分布如图３堙丛±埋。．迭基盘±埋迸彦堡迭氢也游离话慢氧化后性物质再结晶板橱界面形成固化阶段干燥阶段图３固化干燥阶段功能分布２、温度和湿度的影响根据物理化学原理，在某个温度时，相对湿度达到饱和状态时，若温度发生变化，湿度会产生变化，若温度降低，蒸汽发生冷凝，湿度会维持饱和（即相对湿度为１００％ＲＨ）：若温度升高，水蒸气的分压迅速降低，相对湿度较快的下降。所以固化阶段温度升高时，相对湿度会马上降低，这是固化阶段要注意的。固化阶段若需升温，湿度必须得到保证，不能保证的情况下，可采取缓慢升温，给湿度一个反映时间，否则，极板就如前面所讲的，极板中的Ｐｂ会集中氧化。温度是形成３ＢＳ和４ＢＳ重要的参数和外部条件，要得到较多的４ＢＳ需要较高的温度和较长的时间，根据具体的极板确定适合的参数。湿度是保证固化的前提，所以在固化阶段，湿度接近饱和且波动越小越好。３、小结通过分析，认为固化阶段三个功能，板栅界面形成、活性物质再结晶、游离铅的慢氧化中，板栅的界面形成、活性物质的再结晶过程非常重要。保证高湿和合适的温度是必要的。在干燥阶段前期，游离Ｐｂ氧化较快，极板失水较多，后期慢慢降低，达到干燥的目的。固化干燥出现问题，可能主要是设备的故障和参数设置不合理。在稳定生产和品质的前提下，出现故障多是设备故障。参考文献（略）
