铅酸蓄电池极板生产的固化与干燥.docx

铅酸蓄电池极板生产的固化与干燥技术
生极板的固化、干燥是铅酸蓄电池极板制造过程中的一道关键工序，它直接影响到化成后极板的机械强度和电性能，关系到铅酸蓄电池的容量大小和寿命长短。
一、极板固化干燥的目的
1、控制游离金属铅的含量
2、碱式硫酸铅的再结晶程度
3、内在结构强度
4、板栅表面的腐蚀程度
二、固化与干燥的现有技术工艺
1、常温固化、干燥
涂添后的极板在固化室温湿度下放置48h~72h，在此过程中要防止极板失水过多造成极板开裂，影响极板固化，同时要完成极板板栅的表面腐蚀（板栅在30℃下24h后开始表面腐蚀）。此固化其温度为室温，基本上不加以控制，受室外环境温度的影响较大，季节将给室内固化带来较大的影响，且极板的干燥基本上是靠阳光晒和风干，其生极板的含水量更难以控制，其他组分的含量均不能达到技术指标要求，使得蓄电池容量、寿命均难得以保持。
2、蒸汽固化、干燥
用水蒸气加热固化称为蒸汽固化。蒸汽固化期间铅膏含水量不变，其原因：
蒸汽固化用蒸汽直接加热，它既控制了温度又控制了湿度。在RH接近100%时，铅膏中水分向外扩散的速度V扩很大，同时，室内的热水蒸汽向铅膏内部渗透，其速度V渗也很大，两者速度均会随温度升高而加快。因此，铅膏含水量就会很快维持在一定的动态平衡中。
三、专利固化——全自动蒸汽、水、热风固化干燥
经研究发现：
1、涂添后的极板在固化的水分扩散渗透期间，一方面使合膏形成的尚未稳定的碱式硫酸铅再结晶，提高活性物质粒子间的内聚力，使铅膏物质形成牢固的胶体网状结构，此过程在自然固化时需48h~72h，蒸汽固化可以缩短至24h以内。
2、再结晶条件：再结晶作用发生在铅膏含水量大于5%时，为了达到较高的再结晶速率，必需使铅膏能在较长的时间间隔内保持5%以上。
其最佳的再结晶条件是：温度40℃~45℃；湿度RH接近100%；铅膏含水量11%；再结晶时间17h。
在水分维持动态平衡中，由于室内的热水汽溶有氧气，此热水汽向内部渗透，当渗透到板栅表面时使板栅氧化，发生微电化学反应如下：
阳极：板栅Pb→Pb2++2e}→Pb(OH)2→PbO+H2O(扩散出去)阴极：1/2O2+H2O→2OH-2e板栅由于真实表面积小，反应速度较慢，生成的PbO与铅膏中的PbO及碱式硫酸铅中的PbO形成共价键，从而增加了板栅与活性物质的附着力。
在此过程中热水汽渗同时透到铅膏内的游离铅小颗粒上使其氧化，由于铅膏含水量大（H2O=11%）反应速度也较慢。
干燥固化：此时往固化室内鼓入热风加热，加热温度应小于115℃。为确保再结晶形成的胶体网状结构不被破坏，此过程应控制极板蒸发水分的速度，在V扩稍大于V渗的条件下进行，这样水分蒸发较缓慢，保存了胶体网状结构，使极板孔率均匀，活性物质坚固，极板不会产生裂纹。
干燥固化过程中，蒸发是从表面开始的。极板表面的水分蒸发了，表面的水分含量就比内部的低，内部的水分就向表面扩散，同时，空气中的氧气也顺着这个通道向极板内部扩散。由于游离铅外面包有碱式硫酸铅的胶体层，空气中的氧气溶于水中，借助于水膜通过胶体层使铅氧化。干燥固化结束后，铅膏中游离铅含量达到正极板<2%、负极板<5%。
由于高温气体会使固化室内温度上升很快，为了使扩散速度跟得上蒸发速度，同时控制蒸发速度，干燥固化采取分阶段控温、控湿供热，即使水分多次按“内部→扩散表面→蒸发固化室内→凝结成水滴或排到固化室外”。

以上是该专利的固化室及工作原理图，该固化室可以使用砖砌、浇注的平房，也可以是钢结构的隔热房，根据固化工艺的需要和进板时间的限制，采用尺寸为长7m;宽3.5m;高2.8m；体积70m3±5m3,长、宽可在维持高度2.8m的基础上适当调整。
工艺要求：
（1）保湿固化
此阶段温度温度40℃~45℃；湿度RH接近100%；24h。此阶段将完成碱式硫酸铅再结晶，完成板栅部分氧化、游离铅部分氧化。
工艺要求：
极板进入固化室前，固化室的地面、墙面应临水湿润，确保湿度接近100%，此保湿固化以蒸汽加热为主，通过固化室顶部两侧面的雾化喷嘴喷入水蒸汽，通过鼓风机将固化室内的水蒸气由固化室顶部抽出，从底部鼓入，反复循环，使得固化室内的极板均匀接触蒸汽，喷入水蒸气的量以固化室温度在40℃~45℃为标准，固化室内的湿度可用安装在固化室顶部的排湿风机调节。

此保湿固化阶段优选的：分2个阶段，工艺流程和技术指标如下表：

保湿固化温度湿度时间第一阶段40℃99%10h第二阶段45℃99%14h技术指标极板板栅腐蚀率碱式硫酸铅再结晶率游离铅含量正极板负极板40%50%5%8%

（2）氧化固化
降湿/热风氧化阶段，在此阶段加热方式由蒸气过度到热风，湿度由99%降至75%，使得水份蒸发速度变快，氧化过