胶体蓄电池生产的几个关键技术

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胶体蓄电池的生产关键技术：
1． 主要原材料的设计计算、选型和匹配
2．胶体蓄电池专用极板的设计、配方和制造工艺
3． 胶体的配方和制备工艺，SiO2的分散
4．化成充电或初充电工艺
5． 新品胶体蓄电池的补充电工艺

1.  主要原材料的设计计算、选型和匹配
胶体蓄电池中，必须对正负极板的容量配比、隔板的厚度等尺寸、胶壳的尺寸配合，包括电池容量与胶壳单格尺寸的匹配等一系列关系参数进行合理的安排。一般来说，蓄电池的单格有效空间应能保障灌酸量达到12—15毫升/AH，以保障蓄电池中胶体含酸量的调整效果。
常见的问题是利用AGM密封蓄电池标准的胶壳来充当胶体蓄电池胶壳，这常常引起容量不足或电池开路电压异常等问题。另一个国内较普遍存在的问题是利用PE隔板等代替胶体蓄电池专用隔板，或者利用玻璃丝套管、短丝涤纶套管来代替胶体蓄电池专用隔板套管，这些都比较严重地影响了产品的使用寿命，使得寿命/成本比反而得不偿失。
用户对胶体蓄电池的长寿命预期要求，要求在设计和材料选型时，要有比常规密封蓄电池更加严格的设计，从极柱的密封，到极板边框的生长和膨胀等等，要求在结构上必须考虑和应有相应的措施，比如合适强度和尺寸的垫块和衬板的使用、特殊的极柱结构、足够的内部空间。
值得注意的是，如何防止装配过程中的错位和极组的短路以保障成品合格率。

2.  胶体蓄电池专用极板的设计、配方和制造工艺
胶体蓄电池专用极板尤其是正极板，和常规密封蓄电池的极板比较，必须适应胶体蓄电池（电解质）特殊要求：
A、胶体灌注的要求：使电解液充满电池内部每一个角落；
B、消除内阻增加导致的极化不均增加效应，要求板栅采用合理的结构设计，极板固化、干燥工艺合理并且切实可行；
C、无论循环使用或浮充电使用，均要求长寿命，没有热失控现象；
D、胶体形成网络结构对极板和隔板孔径及孔率的要求；
E、另外，还有电池化成时的有效转化问题。
3.  胶体的配方和制备工艺，SiO2的分散

A、首先，是对蓄电池所需的胶体的认识问题，即确定蓄电池所需要胶体的特性。

从蓄电池正负极板上的活性物质在电解液浸润后的结构，可以得到一些启迪。

对比地看一下活性物质的的结构和成分变化，在电解液浸润后，活性物质与电解液结合区域，活物质呈晶体-胶体（晶胶结构），硫酸和水可以自由通过扩散进入活性物质中的空间网络结构，但晶胶结构的变化主要取决于活物质（二氧化铅或金属铅）和硫酸盐（硫酸铅）的转化，而和其中的硫酸和水的减少或生成关系不大，不能因为硫酸或水的增加和减少而水化或凝胶。因此能在使用寿命中始终保持结构的稳定。因此，可以类比地说，硫酸和水在胶体中的作用：在成胶之前是助剂，在成胶之后是填充物，而不应是胶体结构的构造成分。

以往的研究，往往从化学变化—---二氧化硅的水合作用出发，借鉴水玻璃的可逆反应的机理来理解胶体的结构，这样很容易走上水玻璃制胶等路子，乃至认为二氧化硅的水合作用是成胶的关键步骤。

实际上，若设硫酸和水是胶体结构的构造成分，则在蓄电池充放电过程相应的化学反应带来的硫酸和水的成分变化，必然会导致原有的胶体结构破碎、坍塌和重组，对应的必然是胶体的水化和收缩。这很难说是一个满足蓄电池使用寿命需要的稳定结构。因此，这种迷思不应该继续下去了。

我们曾对一个经过老化试验（经过十余次充电放电循环后的电池，形成裂纹）的胶体蓄电池进行过充电和过放电来验证这个结论，以一个较大的电流（0.2C到0.3C）对一个满电电池进行过充电（1.5C到3.0C）；或者过放电到电池端电压接近0V（放电量达到1.2C到1.5C，甚至更高）。这些实验中，我们可以观（察）到胶体电池发烫，但我们看不到胶体的水化。

B、胶体的配方和制备工艺，最关键的在于二氧化硅的分散。没有学习过超细粉体知识的人，是很难理解二氧化硅的分散对分散工艺的严格要求的。而超细粉体技术在国内蓄电池行业还是一个很偏的知识点，研究二氧化硅的分散在水中的分散的论文几乎少的可怜，研究大多集中到涂料等行当了。

C、对二氧化硅的增稠性和触变性的认识，特别要认识到二氧化硅的增稠性和触变性并非不可剥夺的，不适当的制备工艺，可能会破坏二氧化硅的增稠性和触变性。对灌胶生产过程，胶体的触变性十分重要；但在成品电池的整个使用寿命中，胶体触变性则需根除。

D、电池化成和极板化成对胶体有不同需求，胶体的组分要有相应变化。
4.  化成充电或初充电工艺

很多人把化成充电或初充电工艺简单地当作电池容量调整和活性物质转化的过程，因此喜欢根据自己的理解来调整充电工艺。实际上，胶体蓄电池的充电工艺恰恰是一个经过千锤百练的流程，每一个相临的充电过程和放电步骤是相辅相成的。

拿利用熟极板装备的电池的初充电来说，一个完整的充电工艺必须解决以下问题：

A、      极板活性物质的充分转化，以保障蓄电池的容量；

B、      极板活性物质的结构调整，以和胶体形成一个比较均匀的结构；

C、      实现原胶液和硫酸、水的交换，形成均匀的胶体结构，充分利用并提高胶体的增稠性，降低胶体的触变性，以生成稳定胶体结构；

D、调整蓄电池的电压和容量；调整电池组的一致性（容量、内阻、电压等的一致性）。

E、充电过程失水和水分的补充，温度的控制，等等。
5.  新胶体蓄电池的补充电工艺

新胶体蓄电池，是指未经过老化处理的新蓄电池，由于尚未形成裂纹。因此在充电时对充电有一定的要求。

不合理的补充电工艺，可能会剧烈的搅拌效应，破坏胶体的稳定结构，一旦产生了水化，就破坏了胶体的增稠性能。以后的充电，就很容易产生局部或者整体的水化，这种破坏对胶体是非常严重的，它将大大地减少蓄电池的寿命。

新胶体蓄电池进行适当的搁置存放也是一种老化，可以形成裂纹。

  如何对新胶体蓄电池用最经济快速而且无害于蓄电池的方法进行老化处理，值得探讨。