一种用于检测极板活性物质软化程度的装置及检测方法与流程

本发明涉及铅蓄电池质量检测技术领域，特别是涉及一种用于检测极板活性物质软化程度的装置及检测方法。

背景技术：

铅酸蓄电池今已有150余年的历史，且应用领域非常广泛。近些年，电动车凭其较好的代步性能、较低的存放场地要求和出色的价格优势在我国迅猛发展，得益于此，蓄电池产业也得到了迅速的发展。

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。放电时，正极pbo2转化为pbso4，活性物质体积膨胀，，虽然转化为体积更大的pbso4，由于负极活性物质比较软，更容易压缩，负极并没有膨胀的倾向。正极板pbo2相对难压缩，反复充放电后，正极板反复连续膨胀引起活性物质之间结合力变弱，直至断裂脱落，形成孤岛粒子。

实际使用过程，电池软化程度不一样，有的极板表面薄薄的一层出现软化，有的软化程度较深，整体活性物质都软化。在对电池进行失效原因查找分析过程中，软化程度的界定会影响到实际生产的工艺改善措施。另外，软化程度也是判断电池质量好坏的一个重要因素。因此，极板软化程度的检测具有重要意义。

公开号为cn105140578a的中国发明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。该方法通过将正极板在超声震荡处理然后掉落的质量所占比例来表征正极板软化程度，震荡过程正极板的内部铅膏与表面的铅膏一样受到震荡，使得震荡过程掉落的质量有一部分可能是由于检测过程造成的活性物质之间的松动，而不是铅蓄电池实际使用过程中造成极板软化，从而活性物质之间结合松动。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中没有很好的手段来表征极板活性物质软化程度的问题，提供了一种用于检测极板活性物质软化程度的装置及利用该检测装置检测极板软化程度的方法。

一种用于检测极板活性物质软化程度的装置，包括：

万能测试仪，具有底座和可竖直升降的中梁，所述中梁上设有上夹具接头，底座上设有下夹具接头；

用于固定支撑极板水平设置的测试平台；

测试时覆于所述极板上的滑块，正对极板的表面设置有至少三个针脚；

拉动滑块相对极板滑移的拉绳，一端连接滑块，另一端绕过滑轮连接所述上夹具接头。

所述测试平台下方设有支撑杆和支撑座，所述支撑座与下夹具接头插接，并通过插销固定。

所述支撑座包括上支撑座和下支撑座，上支撑座与测试平台一端固定连接，下支撑座与下夹具接头插接，所述上支撑座与下支撑座通过万向节连接。

所述下支撑座上套设有与下夹具接头配合的锁紧螺母。

所述支撑杆与测试平台中部螺纹连接，并且穿套有固定螺母。

所述支撑杆下方设有支撑板，支撑板通过螺栓与底座固定连接。

所述测试平台远离万能测试仪的一端设有限位块，所述限位块通过插销固定在测试平台上。除了极板之外，对于其他一些检测的样品，有些可以通过一端挂在限位块上进行固定。

所述测试平台上设有与极板两侧缘配合的压板。

本发明还提供了一种利用所述装置检测极板软化程度的方法，包括：

将极板固定在测试平台上，滑块压在极板上，启动万能测试仪，匀速拉动滑块，记录拉力，计算极板与针脚之间的摩擦系数μ(即保持静止的极板与运动的滑块之间的摩擦系数)，以1/μ表征极板的软化程度。摩擦系数是指两表面间的摩擦力和作用在其一表面上的垂直力之比值。当物体沿水平方向匀速运动时，摩擦系数μ＝f/(mg)，则1/μ＝mg/f，其中，f为滑块水平方向受到的拉力f，m为滑块的质量(如果滑块上增加砝码，则为滑块与砝码质量之和)，g为重力加速度，通常取值9.8m/s²。

本发明方法通过将极板固定在水平设置的测试平台上，然后滑块的针脚插入极板活性物质中，通过万能测试仪匀速水平拉动滑块至拉力保持稳定，计算摩擦系数μ，以1/μ表征极板的软化程度，值越大软化程度越高，本发明装置是实现本发明方法的专用设备。本发明方法可以快速、准确的表征极板活性物质软化程度、生极板或熟极板活性物质的结合强度。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图。

图2为本发明装置不含万能测试仪的结构示意图。

图3为本发明装置不含万能测试仪的俯视结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1～3所示，一种用于检测极板活性物质软化程度的装置，包括：万能测试仪1、测试平台2、滑块3、拉绳4。万能测试仪1具有底座11和可竖直升降的中梁12，中梁12上设有上夹具接头13，底座11上设有下夹具接头14。

测试平台2水平设置，其下方设有支撑杆6和支撑座7。支撑座7共一个，位于测试平台2的轴线上。支撑座7包括上支撑座71和下支撑座72，上支撑座71与测试平台2一端固定连接。下支撑座72与下夹具接头14插接，下支撑座72插入下夹具接头14部分具有供插销16穿过的插销孔75，两者通过插销16固定。由于仅仅依靠插销16进行固定时，下支撑座72与下夹具接头14之间可能还存在松动，所以下支撑座72上套设有与下夹具接头14配合的锁紧螺母74，锁紧螺母74向下旋紧使其与下夹具接头14紧紧抵住，使下支撑座72受到向上提升的力，从而使下支撑座72与下夹具接头14完全固定，不会发生松动。上支撑座71与下支撑座72通过万向节73连接。

支撑杆6与测试平台2中部螺纹连接，支撑杆6上部的螺纹段62上还穿套有固定螺母61，固定螺母61将支撑杆6与测试平台2完全固定，避免两者之间可能发生松动。支撑杆6共有两个，沿测试平台2轴线对称设置在两侧。支撑杆6下方设有支撑板15，支撑板15通过螺栓与底座11固定连接，支撑杆6底部为圆头63，圆头63以方面自身体积较大，重量较重，另一方面与支撑板15相对接触面积较小，使支撑杆6尽量保持竖直状态，从而测试平台2保持水平状态。

测试平台2远离万能测试仪1的一端设有限位块9，限位块9通过插销91固定在测试平台2上。除了极板之外，对于其他一些检测的样品，有些可以通过一端挂在限位块9上进行固定。测试平台2上靠近限位块9处设有压板8，压板8为测试平台两个的两块，通过螺栓与测试平台2固定。两块压板8用于与极板两侧缘配合将极板压紧固定。测试平台2靠近万能测试仪1的一端具有滑轮5，滑轮5通过滑轮安装座51安装在测试平台2上。

检测时，先将待检测的极板用两块压板8压住，通过螺栓将压板8固定，从而将极板压紧固定在测试平台2上。滑块3压在极板上，其正对极板的表面设置有至少三个针脚31，针脚31上设有刻度，使针脚31插入极板的活性物质一定深度，拉绳4一端连接滑块3，另一端绕过滑轮5连接上夹具接头13。测试平台2依靠一端的支撑座7与中部的两根支撑杆6支撑固定，并保持水平状态，支撑座7的上支撑座71与下支撑座72之间通过万向节73连接，所以只需通过调节支撑杆6的高度(即通过旋转支撑杆6使伸入测试平台内的长度改变)使测试平台2保持水平。然后启动万能试验仪1，中梁12上升，匀速拉动滑块3运行一定距离，至拉力基本保持稳定，滑块3运动过程中确保针脚31插入极板活性物质中的深度保持基本不变，必要时，可以在滑块3上放置一定质量的砝码或重物，增加压力，从而减小在测试平台2发生轻微倾斜时，在运动过程中空气产生作用力的影响。计算获得极板与针脚31之间的摩擦系数μ(即保持静止的极板与运动的滑块之间的摩擦系数)，以1/μ表征极板的软化程度，对于相同类型的极板，其1/μ的值越大表示软化程度越高。

实施例2

(1)解剖300次循环充放电的12ah电池，取出正极板a；

(2)将正极板放置于测试平台上，用压板固定；

(3)在滑块(重量100g)上放置一定质量的砝码(重量500g)，使滑块下面的针脚深入活性物质约1mm深度；

(4)启动万能试验机，匀速水平拉动滑块运行500mm，至拉力f基本保持稳定(35n)；

(5)计算摩擦系数，摩擦系数μ＝f/(mg)，其中g为重力加速度(取值9.8m/s²)，所以1/μ＝mg/f＝(100+500)×9.8÷35＝168。

同样采用上述方法，测量另一块循环后、未经水洗干燥的极板b。经计算，该极板1/μ为82，则认定极板a的软化程度更高。

实施例3

(1)取某公司固化后的正极板a；

(2)将正极板放置于测试平台上，用压板固定；

(3)在滑块(重量95g)上放置一定质量的砝码(重量1000g)，使滑块下面的针脚深入活性物质约1mm深度；

(4)启动万能试验机，匀速水平拉动滑块运行500mm，至拉力f基本保持稳定(122n)；

(5)计算摩擦系数，摩擦系数μ＝f/(mg)，其中g为重力加速度(取值9.8m/s²)，所以1/μ＝mg/f＝(95+1000)×9.8÷122＝87.9。

同样采用上述方法，测量另一块固化后的极板b。经计算，该极板1/μ为95.6，则认定极板a活性物质的结合强度更高，极板b的软化程度较高。