铅酸电池性能检测方法_2

文档序号:9470432阅读:来源:国知局
等离子光谱(ICP)检测电解液杂质离子浓度;
[0038](b)利用滴定法检测电解液中的酸度,即氢离子浓度;
[0039](c)利用量筒和电子天平,检测电解液的比重;细节如下,先将量筒洗净烘干,置于电子天平上清零,再将电解液加入到量筒中,待溶液稳定之后读取体积为V,将量筒和电解液整体置于电子天平上读取质量值m,获得比重即为m和V的比值。
[0040]对循环后的电池进行拆解之后,尽可能的完整的取下极膏进行测试,为了保证数据的准确性和全面性,一般不取最外两层和中间两层极板上的铅膏。
[0041]1、先将极膏置于真空烘箱中,保持80摄氏度,持续抽真空使之干燥,干燥时长一般为24小时。
[0042]2、待干燥完成之后,取出一部分极膏,研磨之后,进行XRD测试,测试角度为5-90度,扫描速度为5度每分钟。
[0043]3、待干燥完成之后,取出完整极膏利用导电胶粘在扫描电镜的样品台上,置于SEM仪器中进行观察,由于本身极膏具有较高的导电性,也为了保持形貌的真实性,所以样品未进行磁控溅射金的处理。极膏样品的拍摄倍数为1000倍和5000倍。
[0044]在一个实施例中,上述铅酸电池性能检测方法还可以包括:
[0045]检测所述铅酸电池的气体含量;
[0046]判断所述气体含量是否超过预设值;
[0047]若是,则判定所述铅酸电池的性能检测不通过,否则判断所述铅酸电池的性能检测通过。
[0048]本实施例中,上述预设值可以根据铅酸电池的型号以及电池单体的节数进行设定。
[0049]作为一个实施例,上述根据所述气体含量检测所述铅酸电池的性能的步骤后还可以包括:
[0050]检测所述铅酸电池的尺寸变化量;
[0051]判断所述尺寸变化量是否超过预设尺寸;
[0052]若是,则判定所述铅酸电池的性能检测不通过,否则判断所述铅酸电池的性能检测通过。
[0053]上述预设尺寸可以根据铅酸电池的型号以及电池单体的节数进行设定。
[0054]在60°C的高温条件下进行电池性能循环测试,经过30圈4小时50A的快速充放电之后,铅酸电池的电池壳出现了明显的变形与膨胀鼓包,使铅酸电池内部气体含量过高,从而影响铅酸电池的性能;铅酸电池出现鼓包变形,主要是由于体内压力急剧增加而产生的,主要原因有以下几点:(I)安全阀开阀压力过高,或者是安全阀阻塞。当体内压力增加到一定程度时阀门不能正常打开,在这种情况下势必造成鼓包变形。(2)浮充电压设得过高,充电电流大,导致正极板上氧气析出加快,而来不及在负极复合,同时电池体内的温度上升也很快,如果排气不及时,压力达到一定时,使阀控式密封铅酸蓄电池出现鼓包变形。(3)阀控式密封铅酸蓄电池充电运行中特别是在串联电池组中,如果对电池组进行过充电,若有品质不良的电池常会出现内部气体复合不良等现象,从而出现鼓包现象。(4)因阀控式密封铅酸蓄电池属于贫液式设计,对气体的化合留有预留避道,而如果有〃富液〃现象,就会阻挡产生的氧气扩散到负极,降低氧气的复合率,体内压力增大。这样,铅酸电池的尺寸便会发生变化,若其尺寸变化量超过预设尺寸,上述铅酸电池的性能检测便不通过。一般情况下,如果铅酸电池在经历基于上述温度环境的循环测试之后,其外观尺寸变形最小,正负极板的腐蚀程度最小,活性物质和极膏的脱落最少,栅板和极膏之间的裂纹出现得最晚,那么基本可以确定此类电池是性能比较可靠的。
[0055]在一个实施例中,上述获取充放电过程中所述铅酸电池的容量数据的过程可以包括:
[0056]在对所述铅酸电池进行循环充放电设定次数时,检测所述铅酸电池中栅板和极膏之间的裂纹数据;
[0057]根据所述裂纹数据确定所述容量数据。
[0058]通过将未循环和循环不同圈数的正极极板进行比较,可以发现,随着循环次数的增加,极板的腐蚀程度增加,循环30圈的时候,极膏和未循环之前的差别不太大,但是等电池循环60圈的时候,出现了局部活性物质的脱落和极板的轻微腐蚀。等到第90圈,不仅活性物质的脱落和极板的腐蚀加剧,栅板和极膏之间也出现了裂纹,部分极膏区域也出现了裂纹,由此说明随着循环次数的增加,电池内部的不稳定因素在加剧;相应区域的裂纹数据也随之变化。
[0059]通过铅酸电池负极极板的比较,也可以发现随着循环次数的增加,极膏的腐蚀越来越严重,活性物质和极膏的脱落越来越明显,等该电池循环了 90和120圈之后,极膏上会出现明显的裂纹,极膏和导电栅板之间也出现了裂纹;负极极板和正极极板的腐蚀现象比较类似,活性物质从极板上脱落必然会造成容量的衰减;极板上裂纹的出现或者其他非电子接触的概率事件的出现,导致极板的内阻增加,从而会增加电池内部的热效应,由此将会导致电池内部温度过高,使电解液失水严重,减少电池的使用寿命。
[0060]在一个实施例中,上述获取充放电过程中所述铅酸电池的容量数据的过程可以包括:
[0061]在对所述铅酸电池进行循环充放电设定次数时,获取所述铅酸电池正极的X射线衍射(XRD)谱图;
[0062]根据所述XRD谱图确定所述容量数据。
[0063]本实施例中,对循环之前和循环之后(第60和第90圈)的极膏进行了 XRD的测试,并且对第90圈出现的白色坏点进行了测试,循环之前正极极膏的主要成分为Pb02,PbO和微量的PbSO4,负极极膏的主要成分为单质Pb和微量的PbS04。
[0064]循环60和90圈,终止在半电状态的正极极膏的主要成分为PbO2,微量的PbO和PbS04。综合比较循环前和循环后的正极的XRD谱图,在循环之后,PbO2的结晶度增加,可能源于电化学化学过程中大的热效应。随着循环的进行,XRD的峰宽变小,根据谢乐公式(D =K λ /Bcos Θ ),表明PbO#aB体的尺寸随着循环的进行在增加。正极极膏的SEM照片也表明极膏中的活性物质的颗粒直径随着循环次数的增加而变得越来越大,并且与导电添加剂的电子接触也不及原始极膏那么致密。扫描电子显微镜(SEM)图中显示原始极膏中的活性物质颗粒直径约在50-200nm之间,粒子分布比较均匀,并且与添加剂有充分的电子接触,随着电池循环的进行,粒子的尺寸开始出现增大,如第60和90圈正极极膏的SEM所示,活性物质的尺寸可以达到数微米,并且粒子与粒子的之间的接触距离也有所增加,电子接触有明显的降低。以前的研究结果已经表明活性物质的尺寸的增加会使表面电化学势能不断减小,相应的电化学活性也越来越低,这个现象的出现不利于正负极之间电化学反应的可逆进行。并且粒子与粒子之间或者粒子与导电添加剂之间的电子接触也会有所降低,导致极板电阻增加,相应电池内阻升高。由此可见,随着电化学反应的进行,后期活性物质的可逆程度也在不断的降低,意味着容量在不断的衰减,最终PbO2会转换成不可逆的PbSO 4,彻底失去电化学反应活性,比较第60和90圈正极极膏的XRD谱,可以发现PbSO4的峰在增加,也证明了上面的推测,即正极极膏中可参与化学可逆反应的活性物质(PbOjPPbO)在减小,直接导致容量的衰减。
[0065]循环60和90圈,终止在半电状态的负极极膏的主要成分为单质Pb和微量的PbSO40第90圈负极极板底部出现的白色斑点论证了这个推测,我们将白色的极膏进行XRD测试,发现该物质对应纯的PbSO4,而整个栅板单元格中的极膏已经全部变成了白色,说明这一栅格中的铅已经完全失活,不会再参与电化学反应,对这一格的铅膏进行总铅含量的滴定,结果显示铅含量只有56.56%,明显低于正常含量(80% -90% ) ο极板表面的硫酸盐化过程会降低极膏中活性物质的含量
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