环保碳金水平电池极板组装方法与流程

本发明涉及电池极板组装技术领域，具体为环保碳金水平电池极板组装方法。

背景技术：

电池是指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间，能将化学能转化成电能的装置，具有正极、负极之分，随着科技的进步，电池泛指能产生电能的小型装置，如太阳能电池，电池的性能参数主要有电动势、容量、比能量和电阻，利用电池作为能量来源，可以得到具有稳定电压、稳定电流、长时间稳定供电、受外界影响很小的电流，并且电池结构简单、携带方便、充放电操作简便易行、不受外界气候和温度的影响以及性能稳定可靠，在现代社会生活中的各个方面发挥着很大作用，极板是电池使用过程中不可缺少的物体之一，但现有的极板使用寿命低，且生产工艺复杂，不符合企业自身的利益。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供环保碳金水平电池极板组装方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：环保碳金水平电池极板组装方法，其组装方法包括以下步骤：

a、板栅、隔膜和铅膏的制作；

b、涂膏、固化和裁切；

c、组装；

d、检测合格后包装。

优选的，所述步骤a中板栅的制作包括以下步骤：①、配制所需的铅合金，并将配制好的铅合金投入熔铅系统中进行熔化；②、将熔化的铅合金与铅液投入到成型机中铸成连续不断的铅带；③、将铅带送入压延机中压延至所需厚度的铅带，并检测铅带的厚度；④、将压延后的铅带送入冲压成型机中连续采用冲压模具上下冲压使铅带冲压成铅网，并成为连续不断的板栅带；⑤、将连续不断的板栅带送入凹凸模具内，采用凹凸模具从上往下压使板栅网孔处向下凸；⑥、将上述步骤制成的板栅带收卷成板栅带卷。

优选的，所述步骤a中隔膜的制作包括以下步骤：①、混炼熔融：利用计量下料器对原料进行配比，原料按照重量份的百分比为超高分子聚乙烯：超高分子石蜡油：抗氧化剂＝1：1：1，将称量后的原料直接进入高强度混炼挤出机内进行混炼、熔融，其中高强度混炼挤出机内各混炼区域温度设定在200℃～250℃之间，确保流体温度不超过各原料的碳化温度、闪点温度，让纳米级直径的石蜡油与超高分子聚乙烯完全相溶；②、挤出片材：将混炼熔融后的物料经过齿轮泵计量和过滤器过滤后，利用金属软管连接输送至双流道交叉模头，金属软管上连接有温度检测传感器，温度检测传感器与控制系统连接，控制系统接收温度检测传感器的信号，并控制双流道交叉模头内的加热器温度高于混炼熔融后的物料温度2℃，双流道交叉模头的温度分为左、中、右三个区域来分别控制，双流道交叉模头中间温度区域低于左温度区域和右温度区域2℃；③、片材冷却：将双流道交叉模头挤出片材后垂直落至流延机组，流延机组内的冷却辊的冷却方式采用纯水冷冻进行冷却，冷却温度设定在25℃～35℃之间，冷却后离开流延辊的片材温度设定在40℃～60℃之间；④、纵向拉伸：将冷却后的片材输送至mdo纵拉机进行纵向拉伸，mdo纵拉机内预热温度控制在结晶点温度下10℃～20℃，拉伸温度控制在结晶温度下10℃～30℃，冷却温度设定在25℃～45℃之间，纵向拉伸倍数控制工艺参数在6～7倍之间，片材厚度控制在0.2mm～0.4mm之间；⑤、横向拉伸：将经过纵向拉伸后的片材进入tdo横拉机中，tdo横拉机的预热区、拉伸区在mdo纵拉机辊轮设定范围的基础上上升3℃～8℃，薄膜定型区温度控制在100℃以内，tdo横拉机内拉伸区域的风口采用片口的形式出风，冷却区域采用平口的形式出风，tdo横拉机内的拉伸比例控制在mdo纵拉机内纵拉倍数的0.8倍；⑥、萃取抽孔：将横向拉伸后的片材薄膜牵引进入萃取及干燥装置中，微孔抽出的环境温度控制在8℃～10℃之间，负压状态控制在-15kpa～-30kpa之间，萃取溶剂二氯甲烷采用内置循环结构，薄膜从萃取每格萃取溶剂出来后采用反向刮液结构进行石蜡油的抽出，隔膜萃取完成后进行水洗工序，软水温度控制在20℃～25℃之间，水洗完成后隔膜微孔成型，然后进行干燥处理；⑦、热定型及收卷：将萃取抽孔完成后的锂离子电池隔膜通过干燥牵引导向至tdo横拉机进行热定型工序，热定型工序中温度设定比原材料的熔点温度低10℃～20℃，隔膜拉伸倍率为1.1倍～1.15倍，并将热定型送入到收卷机中进行收卷成膜。

优选的，所述步骤a中铅膏由铅粉、硫酸、水、短纤维、乙炔黑、腐植酸、硫酸钡、木素磺酸钠、榆木颗粒、二氧化硅乳液和聚四氟乙烯乳液组成，且各组份的重量百分比为：铅粉70％～90％；硫酸2％～10％；水5％～8％；短纤维0.5％～1.2％；乙炔黑0.2％～0.4％；腐植酸0.5％～1.7％；硫酸钡0.3％～1.2％；木素磺酸钠0.1％～0.4％；榆木颗粒0.5％～2.5％；二氧化硅乳液1％～3％；聚四氟乙烯乳液2％～5％。

优选的，所述步骤a中铅膏的制作包括以下步骤：①、在合膏机内按配方量加入铅粉、短纤维、榆木颗粒、乙炔黑、腐植酸、硫酸钡和木素磺酸钠，干拌5～10min；②、向合膏机内边搅拌边加入配方量的二氧化硅乳液、聚四氟乙烯乳液和去离子水，然后继续搅拌3～5min；③、向合膏机内边搅拌边加入配方量的硫酸，并在60～80℃的温度下继续搅拌10～15min；④、待铅膏温度低于45℃即可出膏进行涂板。

优选的，所述步骤c中组装包括：①、将隔膜间隔在正极片和负极片之间，且隔膜、正极片和负极片同向卷绕成圆柱状的卷芯；②、用包装膜将卷芯包裹，包装膜贴合到极耳胶，并用热封机对包装膜进行高温热复合封装，且包装膜仅在卷芯的一侧留开口。

优选的，所述步骤d中的检测包括极板水腔气密性检测和极板容量检测。

优选的，所述极板水腔气密性检测包括以下步骤：①、将胶线粘接固定在透明上端板和下端板上，使端板上的胶线与待测极板密封槽相吻合；②、取与极板同样大小的平板，将胶线粘接固定在平板上，使平板上的胶线与待测的极板密封槽相吻合；③、将第一块待测极板和最后一块待测极板分别放在透明上端板和下端板上，使透明上下端板上的胶线与待测极板密封槽相吻合，然后按照一片待测极板、一片粘有胶线的平板、一片待测极板、一片粘有胶线的平板的顺序将待测极板和平板叠放在第一块待测极板和最后一块待测极板之间；④、用压力机向透明上下端板施加设定的压力，并保持压力；⑤、将透明下端板上的水入口封闭，通过透明上端板上的水入口向待测极板水腔通入设定气压的测试气体，在通入的测试气体的管路上设有压力表和气体截止阀，待压力稳定后，关闭气体截止阀；⑥、在设定时间内通过压力表观察通入的气体的压力值是否变化，压力值不变化，则这组极板水腔气密性合格；压力值减小，则这组极板中有水腔泄漏的极板；⑦、用超声检漏仪对这组有水腔泄漏的极板进行检测，检测出有泄漏的极板，即是不合格的极板，并将其筛选出。

优选的，所述极板容量检测包括以下步骤：①、制作镉电极，将镉电极浸泡于硫酸电解液中；②、组装电池单体并对电池单体进行充电；③、将电池单体与充放电设备串联，测试电池单体中的单片正极板时，先将电池单体中的正极集流体剪开，将需要测试的单片正极板以及电池单体的负极集流体电连接充放电设备，测试电池单体中的单片负极板时，先将电池单体的负极集流体剪开，将需要测试的单片负极板以及电池单体的正极集流体电连接充放电设备；④、将镉电极置于电池单体的正极集流体和负极集流体之间并与电池单体中的隔板或是电解液接触；⑤、对测试装置中的电池单体进行放电，将电压测试仪的正极端与电池单体中所测量的单片极板连接，电压测试仪的负极端与镉电极连接；⑥、读取电压测量仪的测量电压值并通过温度测量仪量取电池单体中的温度；⑦、采用电池单体的放电电流与测试终止时间的乘积计算所测单片极板的容量，且测试终止时间为电池单体开始放电到电压测量仪所测电压迅速变化时刻之间的间隔时间；⑧、单片极板的容量计算完毕后对单片极板的容量进行温度换算，得出标准温度下的容量。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明采用本板栅制作工艺可制成连续不断的板栅带，无需一块块浇铸成型，大大提高了生产效率以及产品质量，且隔膜具有高孔隙、小孔径和高物理性能，能满足未来新能源汽车产业动力高比能电池的要求，并可以大规模工厂化生产，同时将制备的铅膏极板组装成蓄电池后，可具有深放电能力强、耐过充能力强，以及循环寿命长的优点，符合企业自身的利益。

附图说明

图1为本发明组装工艺示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，环保碳金水平电池极板组装方法，其组装方法包括以下步骤：

a、板栅、隔膜和铅膏的制作；

b、涂膏、固化和裁切；

c、组装；

d、检测合格后包装。

步骤a中板栅的制作包括以下步骤：①、配制所需的铅合金，并将配制好的铅合金投入熔铅系统中进行熔化；②、将熔化的铅合金与铅液投入到成型机中铸成连续不断的铅带；③、将铅带送入压延机中压延至所需厚度的铅带，并检测铅带的厚度；④、将压延后的铅带送入冲压成型机中连续采用冲压模具上下冲压使铅带冲压成铅网，并成为连续不断的板栅带；⑤、将连续不断的板栅带送入凹凸模具内，采用凹凸模具从上往下压使板栅网孔处向下凸；⑥、将上述步骤制成的板栅带收卷成板栅带卷。

步骤a中隔膜的制作包括以下步骤：①、混炼熔融：利用计量下料器对原料进行配比，原料按照重量份的百分比为超高分子聚乙烯：超高分子石蜡油：抗氧化剂＝1：1：1，将称量后的原料直接进入高强度混炼挤出机内进行混炼、熔融，其中高强度混炼挤出机内各混炼区域温度设定在200℃～250℃之间，确保流体温度不超过各原料的碳化温度、闪点温度，让纳米级直径的石蜡油与超高分子聚乙烯完全相溶；②、挤出片材：将混炼熔融后的物料经过齿轮泵计量和过滤器过滤后，利用金属软管连接输送至双流道交叉模头，金属软管上连接有温度检测传感器，温度检测传感器与控制系统连接，控制系统接收温度检测传感器的信号，并控制双流道交叉模头内的加热器温度高于混炼熔融后的物料温度2℃，双流道交叉模头的温度分为左、中、右三个区域来分别控制，双流道交叉模头中间温度区域低于左温度区域和右温度区域2℃；③、片材冷却：将双流道交叉模头挤出片材后垂直落至流延机组，流延机组内的冷却辊的冷却方式采用纯水冷冻进行冷却，冷却温度设定在25℃～35℃之间，冷却后离开流延辊的片材温度设定在40℃～60℃之间；④、纵向拉伸：将冷却后的片材输送至mdo纵拉机进行纵向拉伸，mdo纵拉机内预热温度控制在结晶点温度下10℃～20℃，拉伸温度控制在结晶温度下10℃～30℃，冷却温度设定在25℃～45℃之间，纵向拉伸倍数控制工艺参数在6～7倍之间，片材厚度控制在0.2mm～0.4mm之间；⑤、横向拉伸：将经过纵向拉伸后的片材进入tdo横拉机中，tdo横拉机的预热区、拉伸区在mdo纵拉机辊轮设定范围的基础上上升3℃～8℃，薄膜定型区温度控制在100℃以内，tdo横拉机内拉伸区域的风口采用片口的形式出风，冷却区域采用平口的形式出风，tdo横拉机内的拉伸比例控制在mdo纵拉机内纵拉倍数的0.8倍；⑥、萃取抽孔：将横向拉伸后的片材薄膜牵引进入萃取及干燥装置中，微孔抽出的环境温度控制在8℃～10℃之间，负压状态控制在-15kpa～-30kpa之间，萃取溶剂二氯甲烷采用内置循环结构，薄膜从萃取每格萃取溶剂出来后采用反向刮液结构进行石蜡油的抽出，隔膜萃取完成后进行水洗工序，软水温度控制在20℃～25℃之间，水洗完成后隔膜微孔成型，然后进行干燥处理；⑦、热定型及收卷：将萃取抽孔完成后的锂离子电池隔膜通过干燥牵引导向至tdo横拉机进行热定型工序，热定型工序中温度设定比原材料的熔点温度低10℃～20℃，隔膜拉伸倍率为1.1倍～1.15倍，并将热定型送入到收卷机中进行收卷成膜。

步骤a中铅膏由铅粉、硫酸、水、短纤维、乙炔黑、腐植酸、硫酸钡、木素磺酸钠、榆木颗粒、二氧化硅乳液和聚四氟乙烯乳液组成，且各组份的重量百分比为：铅粉70％～90％；硫酸2％～10％；水5％～8％；短纤维0.5％～1.2％；乙炔黑0.2％～0.4％；腐植酸0.5％～1.7％；硫酸钡0.3％～1.2％；木素磺酸钠0.1％～0.4％；榆木颗粒0.5％～2.5％；二氧化硅乳液1％～3％；聚四氟乙烯乳液2％～5％。

步骤a中铅膏的制作包括以下步骤：①、在合膏机内按配方量加入铅粉、短纤维、榆木颗粒、乙炔黑、腐植酸、硫酸钡和木素磺酸钠，干拌5～10min；②、向合膏机内边搅拌边加入配方量的二氧化硅乳液、聚四氟乙烯乳液和去离子水，然后继续搅拌3～5min；③、向合膏机内边搅拌边加入配方量的硫酸，并在60～80℃的温度下继续搅拌10～15min；④、待铅膏温度低于45℃即可出膏进行涂板。

步骤c中组装包括：①、将隔膜间隔在正极片和负极片之间，且隔膜、正极片和负极片同向卷绕成圆柱状的卷芯；②、用包装膜将卷芯包裹，包装膜贴合到极耳胶，并用热封机对包装膜进行高温热复合封装，且包装膜仅在卷芯的一侧留开口。

步骤d中的检测包括极板水腔气密性检测和极板容量检测。

极板水腔气密性检测包括以下步骤：①、将胶线粘接固定在透明上端板和下端板上，使端板上的胶线与待测极板密封槽相吻合；②、取与极板同样大小的平板，将胶线粘接固定在平板上，使平板上的胶线与待测的极板密封槽相吻合；③、将第一块待测极板和最后一块待测极板分别放在透明上端板和下端板上，使透明上下端板上的胶线与待测极板密封槽相吻合，然后按照一片待测极板、一片粘有胶线的平板、一片待测极板、一片粘有胶线的平板的顺序将待测极板和平板叠放在第一块待测极板和最后一块待测极板之间；④、用压力机向透明上下端板施加设定的压力，并保持压力；⑤、将透明下端板上的水入口封闭，通过透明上端板上的水入口向待测极板水腔通入设定气压的测试气体，在通入的测试气体的管路上设有压力表和气体截止阀，待压力稳定后，关闭气体截止阀；⑥、在设定时间内通过压力表观察通入的气体的压力值是否变化，压力值不变化，则这组极板水腔气密性合格；压力值减小，则这组极板中有水腔泄漏的极板；⑦、用超声检漏仪对这组有水腔泄漏的极板进行检测，检测出有泄漏的极板，即是不合格的极板，并将其筛选出。

极板容量检测包括以下步骤：①、制作镉电极，将镉电极浸泡于硫酸电解液中；②、组装电池单体并对电池单体进行充电；③、将电池单体与充放电设备串联，测试电池单体中的单片正极板时，先将电池单体中的正极集流体剪开，将需要测试的单片正极板以及电池单体的负极集流体电连接充放电设备，测试电池单体中的单片负极板时，先将电池单体的负极集流体剪开，将需要测试的单片负极板以及电池单体的正极集流体电连接充放电设备；④、将镉电极置于电池单体的正极集流体和负极集流体之间并与电池单体中的隔板或是电解液接触；⑤、对测试装置中的电池单体进行放电，将电压测试仪的正极端与电池单体中所测量的单片极板连接，电压测试仪的负极端与镉电极连接；⑥、读取电压测量仪的测量电压值并通过温度测量仪量取电池单体中的温度；⑦、采用电池单体的放电电流与测试终止时间的乘积计算所测单片极板的容量，且测试终止时间为电池单体开始放电到电压测量仪所测电压迅速变化时刻之间的间隔时间；⑧、单片极板的容量计算完毕后对单片极板的容量进行温度换算，得出标准温度下的容量。

使用时，采用本板栅制作工艺可制成连续不断的板栅带，无需一块块浇铸成型，大大提高了生产效率以及产品质量，且隔膜具有高孔隙、小孔径和高物理性能，能满足未来新能源汽车产业动力高比能电池的要求，并可以大规模工厂化生产，同时将制备的铅膏极板组装成蓄电池后，可具有深放电能力强、耐过充能力强，以及循环寿命长的优点，符合企业自身的利益。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。