[发明专利]一种用于检测铅蓄电池正极板铅膏软化程度的装置和方法

说明书

本发明公开了一种用于检测铅蓄电池正极板铅膏软化程度的装置和方法，涉及动力型阀控密封铅酸蓄电池失效分析领域。本发明装置的自动化程度较高，现场易操作、快捷直观、科学准确，可避免人为因素对软化造成的误判、错判；将钢球自由落体穿透铅膏的高度作为判定极板铅膏软化程度的表征，极板铅膏软化程度更加细分为3个层次，将更加具有指导意义和现实意义。

技术领域

本发明涉及动力型阀控密封铅酸蓄电池失效分析领域，具体涉及一种用于检测铅蓄电池正极板铅膏软化程度的装置和方法。

背景技术

铅酸蓄电池是一种将化学能转化为电能的装置，属于二次电池。充电过程将电能转化为化学能储存在活性物质中；放电时，将储存在活性物质中的化学能转化为电能。正极活性物质软化脱落是影响电池寿命的一个重要原因，也是目前电池较为普遍的失效模式。电池极板活性物质分别是二氧化铅、多孔金属铅。二氧化铅有α和β两种结晶变体。α-PbO₂沉积时可得到1μm的较大颗粒，颗粒间结合紧密并具有较大的硬度；而β-PbO₂变体为细小的针状晶体，晶间结合力差。活性物质在充放电循环过程中，α-PbO₂逐渐转化为β-PbO₂，并且充放电过程中活性物质的体积变化将引起正极铅膏的软化、脱落。P.Lailler等人认为，随着循环寿命的增加β-PbO₂也继续增加，活性物质的表面也从4m²/g降到2.5m²/g，使得β-PbO₂与板栅失去接触效果，从而造成正极活性物质软化脱落。

而蓄电池在实际使用过程中，正极板软化程度不一样，有的极板出现浅表软化，有的出现深度软化，如何防止或减缓正板软化是技术人员一直要攻克的难题；目前对正极活性物质软化脱落情况，主要通过肉眼感官判断。对故障电池在充电过程时，抽出一些电解液，观察电解液如果发现发红或发黑，严重的会是墨黑或呈现泥浆状，说明电池正极板已经软化。从正极板外观看，极板开始是坚硬的，随着不当使用及使用周次的增加，极板软化开始发生，发展，逐渐的变松软直到变成糊状。正极板的软化使得极板上的活性物质减少，极板上表面积下降，导致电池的容量大大下降。铅酸蓄电池正极板软化，活性物质的脱落是不可避免的。随着充放电周次的增加，极板上活性物质表面收缩，使小孔集聚增多，使大孔不断增加，破坏了正极板的结构，导致正极板的活性物质软化脱落。

目前检测正板活性物质的软化的方法除了肉眼观察外还有其他的一些方法，例如公告号为CN105140578B的专利公开了一种检测铅酸蓄电池正极活性物质软化程度的方法，包括以下步骤：(1)解剖电池，取出需要测试的正极板；(2)将正极板干燥后，称重，记录重量为M1；(3)将干燥后的正极板浸入蒸馏水中，超声振荡处理一段时间；(4)将正极板取出，干燥，称重，记录重量为M2；(5)计算得到正极活性物质的软化度X，X＝(M1-M2)/M1；步骤(2)和步骤(4)中，所述干燥的温度为80℃，时间为2h；步骤(3)中，所述超声的条件为53KHz，时间为5～20min，该方案通过称量超声振荡处理前后正极板的重量，来判断正极活性物质的软化度，而重量的变化不能直观的体现出软化程度。

在日常大量退返电池的宏观缺陷分析过程中，当电池没有明显的落后单格，同时又没有其它明显的宏观故障缺陷时，对于铅膏软化的判定往往会出现偏差，使退返电池的铅膏软化数据统计占比居高不下，对技术研发人员就问题的关注度和关注的方向出现偏差，这对分析、解决问题和产品质量的不断提升不利。

发明内容

针对现场失效电池解析过程中对于极板铅膏软化判断存在的随意性以及判定方式、方法上的不规范性问题，结合铅膏软化所表现出来的物理、微结构、电性能变化，发明了一种现场解剖快速、准确判定电池极板铅膏软化程度的装置及判定方法。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种用于检测铅蓄电池正极板铅膏软化程度的装置，铅蓄电池正极板包括正极板栅和涂覆在正极板栅上的正极铅膏，包括：

支架；