電動助力車電池電解液的配制與加注生產工藝1．真空加酸機介紹功能：用于各類鉛酸蓄電池的精密定量灌酸，將配制好的酸液放入酸液箱中，設定好抽真空次數，按下啟動鍵，即可進行自動定量灌酸。特點：該機采用微電腦控制，手動調節酸量，機身耐酸耐磨，具有結構緊湊、定量精確、速度快、操作方便等優點。主要技術參數抽真空次數：l—9灌酸精度：≤±0．5％F．S．單孔灌酸量：小密40一200ml中密200～2000ml氣源：0．4-0．6MPa(0．1m3／min)電源功率：AC380V50Hzl000Ⅵ／圖44．加酸機外形尺寸：870x700×2000mm(長x寬×高)2．電解液的基本成份電解液的基本成份有：水、硫酸、添加劑。3．純水的制取、水質要求、制水器的處理蒸餾法蒸餾法制水的原理是，加熱使普通水升溫至100。C產生蒸汽，水蒸氣通過冷卻水冷卻變成蒸餾水，而水中的雜質則留在加熱鍋內。為達到更純凈的水，可采用二次蒸餾或三次蒸餾的方法。特點：水質適中，產量較低，成本較高。電池廠如果在生產極板中采用鍋爐進行固化烘干的方法，利用加熱管道冷卻的蒸餾水可大大降低制水成本，但采用蒸餾法生產的水水質很難達到要求，需要再經過離子交換處理。離子交換法通過陰陽離子交換樹脂將水中的陰陽離子吸附在樹脂上的一種制水方法，它制取的水水質較好，制水成本低，但陰陽樹脂需定期進行酸堿處理。離子交換器的處理離子交換器經過一段時間的使用后，水質會逐漸的下降，待水質達不到要求時就要進行酸堿處理。配制4—7％質量濃度的鹽酸溶液處理陽離子交換樹脂，用清水漂洗至PH值3-4；配制5—8％質量濃度的氫氧化鈉溶液處理陰離子交換樹脂，用清水漂洗至PH值5-6。具體處理方法可參考說明書。電滲析法電滲析制水是在外加直流電場的推動下，水中電解質離子做定向移動，帶正電的陽離子向陰極方向遷移，帶負電的陰離子向陽極方向遷移，并利用陰離子交換膜只允許陰離子通過而阻擋陽離子，陽離子交換膜只允許陽離子通過而阻止陰離子的這種選擇透過性，使一部分水中的離子遷移到另一部分水中去，再用耐腐材質做成的濃、純水隔板與離子交換膜交叉排列，使其各行其道，從而達到淡化(除鹽)的目的。電滲析器能有效的去除水中的Na“、Ca“、M9”、K+、S0。、一C0。一、HC0：，一、Cl一、F一等電解質離子；具有技術先進、性能穩定、操作方便、投資少、能耗低、成本少等優點。但水質較差(電阻2MQ左右)，不能直接用于蓄電池，需要和離子交換器配合進行，制出的水經過離子交換器進一步凈化才能達到蓄電池用水的標準(標準l0M，通常控制在35M以上)。使用步驟：檢查管路、線路一調節濃淡水流量一接通電源一調節直流電壓(180～230V)---N水質一合格后放入儲水槽一每隔2～3小時轉換電源極性和水路閥門轉換濃淡水流向(觀察水質合格后放入儲水槽)。停止時：關水泵一關進出水閥一關電源停用時間長時，要經常檢查設備內是否缺水，缺水時向內注水，以免交換膜干燥損壞，使用2～3個月需用2％左右的稀鹽酸清洗設備一次。附表27：鉛酸蓄電池用蒸餾水的標準雜質名稱最大允許量％有機物0.005

殘渣0.0065氯(e1)0.0005硝酸及亞硝酸鹽(以N計)0.0003鐵(Fe)0.0004氨(NH。)0.0008氧化物0.005錳(Mn)0.00001氧(0)0.01電阻率>100000Q·cm(25℃)4．電解液的配制電解液的主要成份為硫酸和純水，配制時應按以下規則進行：配制電解液的容器一定是耐酸、耐高溫的干凈容器。工作人員必須有高度的安全意識，并經專門培訓。工作時，必須戴耐酸手套、衣帽、眼鏡等防護工具。操作中，一旦發生酸液濺到皮膚上時應立即用清水反復清洗。配制時，先將蓄電池用純水倒入合適的干凈容器內，然后慢慢倒入濃硫酸，并不斷用耐酸棒攪拌，溫升過高時停止加酸，以防因溫度過高而發生酸液飛濺現象，等溫度下降后再繼續加酸。配制時嚴禁將水倒入酸中。配制后的電解液溫度較高，此時所測的密度并非使用時的密度，應換算到使用時的密度(一般為25℃)。電解液的溫度換算參見附表28。通常規定電解液密度是在25。C時的數值，電液溫度不對時，按表28修正(近似值)：附表28：電解液密度隨溫度變化的修正值溫度0℃10℃25℃40℃55℃70℃密度修正+0.007+0.0l0—0.01—0.02—0.03附表29：硫酸中各種雜質參考表稀硫酸濃硫酸指標名稱一級二級一級二級硫酸含量(H：S0。)，％≥60609292灼燒殘渣含量，％≤0.020.0350.030.03

錳(Mn)含量，％≤0.0000350.0000650.000050.0001鐵(Fe)含量，％≤0.00350.0080.0050.010砷(As)含量，％≤0.0000350.0000650.000050.0001氯(C1)含量，％≤0.000350.000650.00030.002氨(NH。)含量，％≤0.000650.001二氧化硫(S0。)含量，％≤0.00250.00450.0040.007銅(Cu)含量，％≤0.000350.00350.00050.005還原高錳酸鉀物質(以氧計)含量，％≤0.000650．O0120．O010.002色度，ML≤0.650.651.02.0透明度，mm≥35035016050氮氧化物(以氮計)含量，％≤0.0000650.000650.00010.00l5．電解液添加劑電解液添／JHiOJ可分為防止硫化、提高容量兩種。電解液中加入1．5～2％的無水硫酸鈉以防止電池因放電后未及時充電所造成的硫酸鹽化。電池中加入幽左右磷酸以增加容量、減緩因深充放電而引起的容量早期衰減，加入磷酸后還可以：減緩正極板的軟化速度，增加充放電的循壞次數；改善板柵與腐蝕物的結合力，阻止硫酸鉛阻擋層不良影響；減輕白放電；在膠體電池中，穩定膠體。缺點：初期容量低，低溫性能稍籌。另外，還有／j[j．,k0．01～0．05％硫酸鋁、O．Ol～0．1％硫酸亞錫等硫酸鹽的。本單位研制的電動助力車電池復合添加劑采用了多種有益的物質，添加到電解液中，具有增加容量、增加低溫性能、增加電池壽命、防止極板硫化的功能。采用復合添／Jn齊JJ，添加量為電解液質量的1．5％。6．電解液的加注方法電解液的加注方法有定量法和過量法兩種方法，現在蓄電池廠所采取的方法雖然也不外乎這兩種方法，但是，很多廠特別是一些小廠并沒認識到每種加酸方法都有它的優缺點。有的盲目跟從大廠的工藝，造成產品質量很不穩定。下面分別結合生產中的實際問題給以論述兩種加酸方法的各自的特點。定量法按照所加酸的電池的容量、電池殼容量、加酸密度、初期充放電配組中的損耗等因素計算出的應加酸量，按照這個量進行定量加酸的方法。按照這個量進行

加酸，要求加酸量一定要準確。因為，加酸后經充放電、配組后不再向外抽酸。它有以下優點：·保證了每只電池的每組酸量的均勻性，從而可以利用酸量去控制每組的容量，保證每組的均勻性；·節省了封蓋前的抽酸工序；·節省了酸用量；·電解液的密度容易控制，并且每組電解液的密度和數量較均勻；注：本單位對外技術服務一律采用定量加酸的方法。缺點是：需嚴格控制充放電工藝，要根據具體情況制定出不同階段充電電流密度、充電時間、放電電流密度、放電時間(或放電終止電壓)、充放電循環次數等。并要嚴格控制。否則，過充電時造成嚴重缺水，欠充時造成電池富水。除了要嚴格控制充放電工藝外，還要對充放電期間電池的環境溫度進行控制，電池的降溫一般有三種：一，風機吹風降溫；二，循環水降溫；三，空調調節溫度。過量加酸法將電解液加入電池時，以電池殼的容量為準，加滿為止，中間酸液減少后還可以補加。采用此種方法時，首先由灌酸機加入一定量的電解液，充放電中間一般要經過兩到三次手工加注。容量配組、充電后期(在結束充電前l小時小電流充電的情況下)，將多余的電解液抽出。優點：易操作；對充電電流、耗水量等控制相對要求不嚴(但絕對不是不控制)。缺點：電解液的最后密度的高低受充電工藝影響較大，因為是過量加酸，隨著充電電流密度增大、充電U,IfM)JH長，電解液中的水耗增加，電解液密度增加。因此，過量加酸也要控制充放電工藝，并適當考慮所加電解液的密度變化。采用此法，每單格電解液的密度和數量往往不一致。1．電解液用量的計算電解液是保證電池正常充放電的重要因素，電解液的密度和數量的多少都是有嚴格規定的。電解液的密度隨溫度的變化而變化，溫度升高，密度降低；溫度降低，密度升高。同時，電解液的密度還隨充放電而發生變化，當充電時消耗水生成硫酸，密度升高；放電時，消耗硫酸而生成水，密度下降。電解液密度的選擇不同的電池、不同的放電特性、不同的工作環境及不同的蓄電池結構有不同的電解液密度選擇。具體應考慮以下因素：電池殼容積的限制電動助力車電池不同與其它大型電池，它的體積較小，加之裝配屬緊裝配工藝，因此所加的電解液密度就要高些，以保證反應所需硫酸量。電池的最大加酸量24

在電池殼體和隔板壓縮比一定的情況下，電池的最大加酸量與隔板的飽和度有關，一般新出廠的電池的飽和度控制在96％～98％。在設計隔板尺寸時盡量使隔板的寬度和高度達到最大值，這樣就會使隔板的吸酸量加大，延緩因電池缺水造成的損壞。活物質與硫酸反應的需要電解液過濃，一方面粘度大影響反應中電解液的擴散速度；另一方面，電解液過濃時容易在負極板內層深處生成結晶硫酸鉛，充電時不易恢復成海綿狀的鉛。造成負極板的鈍化。因此，在保證電池容量的前提下，電解液的密度不宜過高。這樣也可減輕對極板的腐蝕速度。但是也不能密度過低，密度過低時，電解液的電阻系數較大，特別是電池在放電后期，隨著放電的進行，電液密度逐漸下降，電池內阻很大，電壓下降很快使電池容量不能充分發揮。通常，根據不同的放電電流密度取值，使電池在放電終止時密度在1．15—1．2(25℃)之間。溫度的影響在低溫時電解液取值較高，溫度較高時取值較低。一般電動助力車電池密度取值在1．32—1．35(25℃)之間。根據硫酸和水的電化當量知道，蓄電池每放出l安時的電量需要硫酸3．66克，水0．672克。但我們在加酸時都是按照體積進行的，因此要換算成體積。例如：電動助力車電池規定加入的硫酸的密度為l．335(25℃)，計算每放出l安時的電量需加注多少毫升的電解液。查表知道，l．335(25℃)密度的硫酸溶液的硫酸質量百分比是43．6％，這種溶液每毫升的硫酸重量為：1×1．335×43．6％≈0．58克放出i安時需3．66克硫酸，所需要毫升數為：3．66÷0．58=6．3毫升附表30：放l安時電量所需的不同密度的硫酸溶液的毫升數硫酸溶液的密度(25。C)1.2951.3051.3151.3251.3351.3451.355硫酸質量含量％39.140.341.442.543.644.745.8毫升／安時7.2286.9596.7236.4996.2886.0885.986上表中所列出的數值和上面的計算數值是理論上硫酸全部反應的數值。實際上，要保持電池有一個較高的放電終止電壓，電池內的硫酸不可能完全參與反應。另為，我們在設計電池時，使實際容量往往高于額定容量i0—30％。因此，要保證電池容量的輸出就要適當增加電解液的數量。另外，電動助力車電池的加酸都是貧電液設計，它的加酸量不象啟動蓄電池那樣考慮余量。例如：l2V12Ah的電池按設計容量為額定容量的l．3倍時，加注密度為l．335的電解液計算應加注量為：6．3×12×1．3=98．28毫升

這一數據只是考慮了容量設計時的余量，并未考慮電池在容量放完時電解液不能完全參與反應這一因素。實際生產中，這種型號的電池加酸量為：102—105毫升，很顯然，電池屬貧電液設計方案。這也是這類電池容量受加酸密度影響較大的原因。附表31：常用電池參考單格加酸量(單位：ml)12V1012V1412V1712V20普通電解液103110175185膠體電解液102108175185說明：電池的加酸量簡單的按照一個數值去操作，要通過實際驗證后確定，這個數值與隔板尺寸、極板尺寸、組裝形式、充放電工藝、環境溫度等因素有關，工廠在實際生產中要通過試驗確定一個準確的數值。8．隔板的吸酸飽和度與電解液數量驗證隔板的吸酸飽和度反映了隔板吸酸的飽和程度，在免維護電池中，一般要求隔板在出廠時的飽和度為96％'---'98％。出廠的電池如果隔板的吸酸飽和度偏低，會造成電池因過早失水而報廢，如果飽和度偏高(100％及以上)，電池的密封反應效率很低，充電時電池的端電壓偏高，造成電池充不足電，使用時會發現電池前期容量一次比一次小。因此電池出廠飽和度的驗證非常重要。隔板吸酸飽和度驗證可用如下公式計算：x：——二量—一×l00％一一一一一一一一一一(1)Vl+V2上式中：X…一隔板吸酸飽和度；v。一一充放電后電解液的體積；v：…一充放電后補加電解液至剛好飽和時，補加的體積。這里v：可以通過實際補加水而取得，關鍵是要求出V。，V。的計算過程比較麻煩，下面逐步給予說明，計算如下：1)對電池充電前后重量進行稱量，電池充電后重量減少量就是耗水量，由此得出電池耗水重量(設為m。)：2)求得電池每格加入電解液重量，根據加入電解液體積(V)和密度(d)求出電解液重量(m)：m：V．d3)求出充電后電解液的重量(m。)：m22m一聊l

4)求出電解液中硫酸的含量，根據d值查表得出電解液中硫酸的百分含量(a％)，則硫酸的含量(rn3)為：m，=m·口％5)求出充電后電解液中硫酸的百分比含量(b％)，根據含量查表得出充電后電解液密度(d。)，充電后電解液重量百分比含量為：6％：墮×l00％聊26)求出充放電后電解液的體積：V．：竺一一一一一一一一一一一(2)1d1把公式(2)代入公式(1)求出吸酸飽和度后，就可以根據隔板吸酸飽和度情況對電池的加酸量進行準確的調整。以上介紹的是比較準確的計算方法，實踐中也可以采取實驗的方法。9．膠體電解液1)膠體綜述膠體電解液的研究發展歷史較早，五、六十年代已經開始研究，當時主要采用的凝膠劑是硅酸鈉，沒有其它的添加劑。因為當時受技術條件的限制，硅酸鈉產品中Si0：顆粒粒徑不合乎要求(凝膠性能差，膠體觸變性差、后期龜裂嚴重、失水等現象)，而且其中的雜質較多(引起自放電)，還有就是硅酸鈉中因為存在鈉離子引起自放電。反映在電池電性能方面是，電池初容量小、放電性能差、白放電嚴重、壽命短。這是膠體電解液一直沒有真正應用到生產中去的原因。隨著科學技術的飛速發展，作為膠體電解液材料的品種不斷增加，品質逐漸提高，加之，行業的科學工作者們不斷努力，新的配方、新的工藝不斷涌現出來。特別是2000年后，膠體電解液的質量有了很大提高，技術逐漸走向成熟，可以說，現在已經完全可以和普通電解液相媲美。最近幾年解決的幾個主要問題是：·解決了膠體電解液的罐裝問題，過去的膠體電解液凝膠速度快，往往配制好膠體后還沒有來得及關注，膠體就已經凝固。現在通過優選凝膠劑、加入緩凝劑、改變生產工藝等方法，生產出來的膠體凝固時間可以延緩到1～2個小時甚至更長，并且膠體具有觸變性，即便膠體凝固，可以通過攪拌的方法使膠體變稀。因此罐裝非常容易，和普通電解液沒有什么區別。

·解決了膠體的龜裂問題，通過選擇二氧化硅顆粒的粒徑、比表面積、添加某些添加劑等方法使膠體類似于膏狀，使用過程中，不裂紋、不失水、不分層。·解決了自放電問題，通過優選所用材料，使各種材料中所含雜質的量最低，所生產出的電池自放電很低。·通過改變膠體中Si0：含量及加入添加劑，解決了首次放電容量低的問題。·提高了大電流放電能力。·提高了低溫放電能力。·增加了電池的儲存時間，由于電池的自放電低，可以使電池的存放時間大大延長至一年以上。·電池的過放電后的恢復能力(性能)很好。和普通電解液電池相比，這一個特點非常明顯。現在普遍采用的配方從凝膠劑上主要有兩種，一．采用硅溶膠做凝固劑。二．采用納米二氧化硅作為凝固劑。2)膠體材料硅溶膠硅溶膠是膠體電解液的凝固劑，硅溶膠在化工中亦稱硅酸溶膠。它的基本成份是無定型的二氧化硅，其分子式為mSi02·nH20，Si02多以膠團體形態均勻分散在水中，所以硅溶膠是硅酸的多分子聚合物的膠體溶液。外觀多呈乳白色或淡青透明的溶液狀。硅溶膠性能·硅溶膠具有較大的吸附性：硅溶膠中無數膠團聚產生的無數網絡結構孔隙；·在一定的條件下能對無機物及有機物具有一定的吸附作用；·硅溶膠具有較大的比表面積：比表面積一般為250～300／g；·硅溶膠具有較好的粘結性：因其膠團尺寸既均勻又具有l0～20m／u左右；·自身風干即產生一定的粘接強度，但強度較小。·硅溶膠具有良好的耐溫性：一般可耐1600℃左右；·硅溶膠具有較好的親水性和憎油性：可以用蒸餾水稀釋至任意濃度，而且隨稀釋度的增加而穩定性增強。硅溶膠在很大的pH值范圍內是穩定的，在使用中受pH值的影響較少。所以應從實際出發，對于給定的硅溶膠在實際使用條件下，經驗的確定使用時的pH值。小顆粒的硅溶膠對酸、堿、鹽(強電解質)反應比較敏感。某廠用于蓄電池膠體的硅溶膠參數標準指標名稱NS一10NS-15NS-20NS-25NS-30外觀微乳白透明半透明液體

Si0：含量10±1％15±1％20±1％25±1％30±1％Na：0含量(重量)≤0.1％密度(25。C，g／cm3)1.06—1.081.08-1.101.12—1.141.15—1.171.19—1.21粘度(20℃，mPas)<10粒徑(nm)8-20注：蓄電池膠體選用硅溶膠主要考慮Si0：粒徑和