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发布时间:2021-03-03 18:21:07

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作者:刘英俊

出版社:人民邮电出版社

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电动车蓄电池修复技术自学速成

电动车蓄电池修复技术自学速成试读:

版权信息书名:电动车蓄电池修复技术自学速成作者:刘英俊排版:蕾蕾出版社:人民邮电出版社出版时间:2011-04-01ISBN:9787115249074本书由人民邮电出版社授权北京当当科文电子商务有限公司制作与发行。— · 版权所有 侵权必究 · —前 言

随着近几年来电动车(也称电动自行车)在我国迅速普及,作为电动车的动力源——蓄电池,其发展一直是电动车行业发展中的重要组成部分。由于技术成熟度、成本等方面的因素,目前绝大多数电动车上使用的蓄电池仍然是铅酸蓄电池。

据统计,目前我国的铅酸电池每年报废近1亿只以上,一般的小城市可达数万只以上,大中型城市可达几十万至几百万只。铅酸蓄电池过早报废,不仅浪费了资源,而且会造成污染环境。

在这种情况下,一项新技术——铅酸蓄电池的修复技术近几年来得到了发展。蓄电池经过修复后,可有效延长电池使用寿命,减少消费者支出,从而可以减少蓄电池对环境的污染、是我国值得推广的新技术。

现在对于铅酸蓄电池修复比较公认的先进技术是谐振式正负脉冲修复技术。可以把“不可逆”变成“可逆”,彻底解决了电池不可逆硫酸盐化问题,对电池极板没有任何损伤,是铅酸电池界在修复中取得的重大突破。

本书从维修从业实践出发,从铅酸蓄电池结构、原理入手,详细介绍了铅酸蓄电池的维护、选购、使用常识,重点介绍了铅酸蓄电池的各种故障、处理方法、修复方法和步骤。书中图文并茂,实例丰富,还特别将作者的大量实践经验贯穿其中,对维修人员、用户都有较强的参考价值。

本书技术资料由河南省洛阳市绿信电动车维修/电池修复培训加盟连锁总部提供,相关配件资料及插图由河南省洛阳市绿园电动车配件开发销售公司提供,在此表示真诚的感谢!

电动自行车和蓄电池修复技术目前处于不断发展中,欢迎广大的读者在实际维修过程中与编者交流相关技术,共同探讨(电话:0379-65295396/15937986300,网址www.lyddc.com)。

由于编者水平有限,加之时间仓促,书中不足之处在所难免,恳请广大读者和同行批评指正,提出宝贵意见。编者第一章 电动车蓄电池介绍及性能标准第一节 电动车蓄电池介绍一、锂离子电池

随着电动车行业从2006年下半年开始进入行业整合与战略转型阶段,其动力电源配套产品也呈现出新的趋势。典型的主流趋势是锂离子电池(简称锂电池)开始以产业化模式配套电动车动力电池,以后可能替代铅酸蓄电池和镍氢电池等传统产品。在政府政策规范和行业协会大力倡导下,以及消费升级和消费观念变化的推动下,电动车用锂电池的发展十分迅速。据估算,2007年电动车用锂电池出货量在25万组以上,较上年增长约110%,预计2009年出货量可以达到50万组以上,再现翻番的增长速度。经过2~3年的行业磨合,电动车用锂电池的年出货量将渴望达到100万组以上,占整个电动车蓄电池市场5%以上。

一般的锂电池输出电压约4V,可串联成24V、36V或48V的电池组。部分锂电池规格型号见图1-1。图1-1 各种锂电池规格型号

1.电动自行车用锂电池的优、缺点(1)成本较高

与当前应用最广泛的铅酸蓄电池相比,成本较高是电动车用锂电池最大的缺点。锂电池在没有任何中间过渡层产品的情况下用于电动车,与铅酸蓄电池相比价格上没有优势,主要是性能上具有竞争力。锂电池成本较高主要有以下几个原因。

①原材料价格较高。锂电池的正极材料、负极材料、集流体、隔膜、电解质等主材成本比铅酸蓄电池高很多。而铅酸蓄电池的组装辅材和外部电路系统成本极低。锂电池内部结构见图1-2。图1-2 锂电池内部结构图

②由于制作工艺的原因,锂电池的人工成本比较大。在制造成本中,锂电池人工成本占40%以上,而铅酸蓄电池的人工成本一般为10%~20%。

③锂电池生产用的机械设备昂贵,价值较高,机械设备折旧损耗较大。

④锂电池在生产中大部分过程是不可逆的,而铅酸蓄电池是可逆修复和再次使用的。

⑤铅酸蓄电池使用之后的回收价值在40%以上,而锂电池的回收价值几乎是零。

综上所述,相对于铅酸蓄电池,锂电池成本较高是影响锂电池大规模替代铅酸蓄电池用于电动车的关键。(2)良好的性能

锂电池是二次化学电源中性能最为优秀的电池,这也是促进锂电池用于电动自行车的一个关键因素。主要可以概括如下。

①比能量和重量。无论是体积比能量,还是重量比能量,锂电池均比铅酸蓄电池高出3倍以上。锂电池体积更小、重量更轻。

②循环寿命长。锂电池用于电动自行车的循环寿命一般在800次以上,采用磷酸铁锂正极材料的锂电池可以达到2000次左右,超出铅酸蓄电池1.5~5倍。这大大降低了锂电池的使用成本,延长了使用寿命,提高使用便利度。

③具有较宽的充电功效范围。这是锂电池具有的独特优点。在需要时,可以使充电时间控制在20min~1h,充电效率达到84%以上。在进一步技术创新的基础上,这一特性将得到更好的发挥。

④倍率放电性能好。锂电池的倍率放电可以达到10倍以上,有的甚至可以达到30倍。这一特性非常有利于电动自行车的智能控制骑行技术的发展。

⑤安全性能。在锂电池的发展过程中,因为采用正负极材料及其配方不同,有过爆炸、燃烧等不安全因素。当前在技术创新的推动下,这一问题已经得到解决。目前,许多研究机构和企业通过技术创新采用锰酸锂或磷酸铁锂为正极材料,其氧化性呈惰性,并具有很强的承受大电流、高电压的能力,配以新型电解质和耐高温隔膜,制作的锂电池经过多次测试,安全性问题已完全解决。

⑥绿色环保。这是锂电池具有战略发展意义的关键特点。当锂电池正极材料采用锰酸锂以后,当聚合物锂电池改革了电解质膜制作的特殊工艺以后,在技术创新的持续推进下,锂电池进入了完全绿色环保可再生能源发展的崭新阶段。

2.将来锂电池发展的优势

未来锂电池与铅酸蓄电池相比竞争力主要体现在以下几方面。

①以技术创新为基础,不断降低成本,提高性价比。锂电池的核心原理是通过锂离子脱嵌与嵌入的转移来实现电能与化学能之间的转换。要实现并且更高效率地实现这一核心原理,锂电池材料、制作工艺及其相关技术存在非常广阔的创新空间。当前研发创新采用锰酸锂为锂电池正极材料,既解决了安全性问题,又使正极材料成本大幅下降。可以初步估计,经过2~3年的努力,用于电动车的锂电池的制造成本可以下降30%以上。而在铅酸蓄电池铅资源价格不断上涨的情况下,铅酸蓄电池价格会相对提高。

②通过电动车整年的设计改进和消费理念的引导,采用智能控制设计的电动助力车以骑行使用的力度为控制主体,可以充分发挥锂电池倍率放电特殊,骑行者越是用力,放电功率越大,速度越快并且骑行效率越高。锂电池具有较高的比能量,具有快充的技术条件。

③在一两年内,锂电池成本将下降30%以上,而铅酸蓄电池成本将上升10%以上。锂电池与铅酸蓄电池将逐步进入大规模竞争阶段。在持续研发与技术创新的推动下,锂电池的特性能将得到进一步的优化和突出,如循环寿命将普遍超过1000次,倍率放电性能更成熟与完善,大电流充电性能稳定常态化,高低温性能优化并且适应性稳定等,从设计、制造、使用和维修各个环节充分发挥锂电池的优异性能。二、镍氢电池

由于镍氢电池和锂离子电池是绿色蓄电池,不会因废弃造成二次污染,因此应获得推广,并且有较好的出口前景。虽然目前其价格比较贵,但有较大的降价空间,应该大力提倡。镍氢电池的外形见图1-3。图1-3 镍氢电池的外观

镍氢电池具有能量密度高、功率密度高、可快速充放电、循环寿命长以及无记忆效应、无污染、可免维护、使用安全等特点,被称为绿色电池。该电池同镍镉电池相比,性能指标普遍高于镍镉电池;镍氢电池的比能量是镍镉电池的1.5~2倍。电流充放电时,无记忆效应,低温特性好,综合性能优于镍镉电池,同时镍镉电池废电池处理工序复杂,在能源紧张、环境污染严重的今天,镍氢电池显示出广阔的适用性。三、胶体蓄电池

胶体蓄电池属于铅酸蓄电池的一种发展分类,最简单的做法,是在硫酸中添加胶凝剂,使硫酸电解液变为胶态。电解液呈胶态的电池通常称之为胶体电池,见图1-4。图1-4 胶体蓄电池外观

1.胶体蓄电池的优点

①质量高,使用寿命长。胶状固体电解质可对极板形成固态保护层,防止极板被腐蚀,同时也减少了蓄电池在大负荷使用时产生极板弯曲现象和极板短路,更好地防止了极板活性物质软化脱落,具有很好的物理性及化学性的保护作用,是传统铅酸蓄电池国家检测标准寿命的1.5~2倍。胶体电解质比重科学,不易造成极板硫化,正常使用情况下,循环次数在550次以上。

②使用安全,利于环保。使用时无酸雾气体析出,无电解质外溢,不燃烧,不爆炸,不腐蚀车体,无污染。由于电解液为固态,即使电池使用中不慎发生外壳破裂,仍然可以正常使用,并且无液态硫酸流出。

③效率高,性能好。胶体蓄电池自放电小,有利于长期储存;深放电性能高,有利于提高活性物质利用率和放电容量;深放电、过放电恢复能力强,充电接受能力超过国家标准50%以上。

④使用方便快捷,无需经常维护。产品表面清洁无污垢;一次性电解质灌注,永保终身免加酸液,可节约大量能源及保养、维护费用。

⑤失水少。氧循环设计,有便于于氧气扩散的孔道,析出的氧气可与负极物质再进行化学反应,所以在充放电过程中,气体析出少,既失水少。

⑥搁置时间长。具有良好的抗极板硫酸化及减少板栅腐蚀能力,存放期长。

⑦自放电少。能阻碍阴极还原时生成的水扩散作用和抑制PbO自发还原反应,所以自放电少。

⑧低温启动性能好。由于硫酸电解质存在于胶体中,虽内阻稍大,但在低温时胶体电解质内阻变化不大,故其低温启动性能好。

⑨充电效率高。特殊的充电方式,可使活性物充分活化,提高电池容量。

⑩使用环境(温度)广泛,特别适合东北地区寒冷的天气。胶体蓄电池在-40℃~+65℃的温差范围内可正常使用,有效解决了我国北方高寒地区及其他高温地区,以往因使用传统铅酸蓄电池启动困难的问题。

2.胶体蓄电池的缺点

①胶体蓄电池的缺点是:早期排气带出的胶粒是含酸的,胶粒容易粘在电池的外壳上,所以有些用户会反映电池漏酸。

②氧循环虽然抑制了失水,但优秀的氧循环也产生热量,使电池内部温升高,胶体电池存在热失控现象。

3.胶体蓄电池的使用与维护

①胶体蓄电池不可接近明火或高温源,夏天禁止在阳光直射下直接暴晒充电,否则电池易失水,造成蓄电池损坏。

②蓄电池暂不用时,须充足电贮存,每2~3个月补充电一次,更有利于延长电池的使用寿命。

③蓄电池使用时低压下限为10.5V(12V电池),频繁地过放电会使电池组每只电池电压差距拉开,造成电池不均匀,影响行驶里程和电池寿命,建议行驶至新电池一次续行里程的60%~70%时充电一次。

④外出行车前应先检查电动车电量是否足够,否则要及时充电。

⑤充电最高电压为14.4伏/只,最低放电电压为10.5伏/只,充电过程中蓄电池温度不宜过高(一般不要超过45℃)。

⑥坡度较大或启动车辆时尽量用脚踏助力,否则容易损坏电机、控制器,进而影响电池寿命。

⑦若用户发现充电器不转灯,充电后续行里程明显下降时,应及时进行检测,否则将影响电池使用寿命。

⑧电池的寿命与电动车的使用情况有直接关系,建议用户定期到服务点检测各电器系统、传动系统是否正常,每隔三个月检测一次。

⑨如发现电池槽破裂时,应更换电池,以免造成酸液腐蚀。

⑩电池的电解液具有腐蚀性,切勿沾到皮肤和衣服上,更忌溅入眼内。如遇上述情况,要立即用清水冲洗,并立即送往医院诊治。

⑪严禁将新旧电池或不同容量电池搭配使用。

⑫在电池使用、运输、储存过程中,严禁正负接线端子短路。

⑬废旧电池切勿乱丢乱放,应根据当地环保规定进行回收处理。四、铅酸蓄电池

铅酸蓄电池包括胶体和液体两大类,这两种形态的电池是根据地域划分使用的。胶体蓄电池抗寒能力强,在-15℃以下,它的工作能效要远远优于液态电池,保温性能极好。如果使用环境温度很低,就可以选择胶体蓄电池,但是胶体蓄电池价格较高。

铅酸液体蓄电池同样也有其特点,它的散热能力比较强,适合在夏季38℃以上环境使用,在这种温度环境下,如果选用胶体蓄电池,很容易在骑行时间较长的时候造成电池变热,甚至出现起鼓的现象。当前我国铅酸液体蓄电池价格低、质量稳定。这两种形态的铅酸蓄电池没有绝对的好与坏,要看具体使用环境而定。

另外,本书如无特殊说明,所指铅酸蓄电池都是指“铅酸液态蓄电池”。铅酸蓄电池外观见图1-5。图1-5 铅酸蓄电池外观图

1.铅酸蓄电池的优点和发展趋势

已有百余年历史的铅酸蓄电池,具有材料价格廉价(远低于其他电池)、工艺简单、技术成熟、自放电低、一年内免维护、一年半后续行里程缩短也可修复再次使用、铅酸蓄电池寿命终止后可回收利用等优点。在未来一段时期,铅酸蓄电池依然会在市场中占主导地位。目前,其原有主要应用领域如汽车用、摩托车用、备用电源用等方面的用量在大幅增长。在新的应用中,如电动自行车、游览车等之中也得以发展。由于铅酸蓄电池技术的不断进步,也促使电动自行车行业得到了巨大的发展,对减少燃油汽车和燃油摩托车的污染做出了贡献,也满足了汽车产业快速发展的需求,可以说在我国做出了实实在在的贡献。

另外,电动自行车等行业也拉动铅酸蓄电池产业快速发展。电动自行车所配置的电池大部分是铅酸蓄电池,经过性能改进,在能量和循环寿命方面均已有所突破。

2.铅酸蓄电池发展现状

经过多年的建设与发展,我国铅酸蓄电池行业已基本形成体系并呈快速发展趋势,环保问题也取得了突破性进展。目前,我国对铅烟、铅尘、硫酸雾和水的处理方法和技术已基本成熟,各大、中型铅酸蓄电池厂家不断加大技术改造力度,更新工艺设备,普遍采用高效率的滤筒式除尘器替代静电除尘器,采用湿式除尘器净化铅烟,采用湍球式酸雾净化塔进行硫酸雾吸收处理,对含铅酸废水进行絮凝反应处理,从技术上消除或减少污染物对环境的影响,生产作业环境不断改善,多数大、中型生产企业做到了清洁生产,有一部分已通过了国家环境体系认证。

但是,部分中型及小型企业生产过程的污染问题严重,蓄电池生产过程的污染问题没有得到很好的解决,这是因为生产厂家繁多、规模小,污染较严重,品质参差不齐,一些不具备环保条件的作坊式工厂一哄而上,污染防治设施不配套,生产没有在严格的环保措施和工业安全卫生条件下进行,对操作者和生态环境造成了危害。我国自2005年实行了生产许可证制度,据有关资料介绍(发证企业已达930家左右)。第二节 电动车铅酸蓄电池的性能及标准一、电动车铅酸蓄电池的性能指标

1.铅酸蓄电池的额定电压

国家标准规定的蓄电池电压值为额定电压,用V(伏特)表示,一般的蓄电池1格隔槽约2.1V,串联3格成为6.3V(标称为6V电池),同理,串联6格就成为12.6V(标称为12V电池)。大部分电动自行车电池是串联成36V或48V。

12V蓄电池的内部结构见图1-6。图1-6 12V电池内部图

2.容量

蓄电池的容量指从电池中可以放出的电量,以放电电流(A)和能放电的时间(h)之积,即安培小时(A·h)表示。国家标准规定的电池容量为额定容量,它反映了电池存储电量的大小。数值越大,则存储的电量就越多,现在市场上的电动车铅酸蓄电池的容量一般为10A·h,可恒流5A放电2小时以上;20A·h的电池,可恒流10A放电2h以上。

3.安全性能

安全性能指标不合格的蓄电池是不可以出厂的,如爆炸和漏液。爆炸和漏液的发生原因与蓄电池的内压、结构、工艺设计有关(比如安全阀失效)、不正确操作有关。

4.放电温度

蓄电池在冬季或低温时放电容量小,高温时放电容量大,为了准确测量放电容量,应在恒温下放电。

5.放电终止电压

放电电流不同,终止放电电压也不同。随着放电的进行,蓄电池的端电压会逐步下降。可以以每只电池电压放到10.5V为止计算放电时间。二、电动车蓄电池型号标识和说明

电动车用蓄电池的外壳上一般都印有电池的型号、主要参数、电池品牌、电池类别、容量、厂家名称等标识,以及“电动车专用密封铅酸蓄电池”等字号,见图1-7。图1-7 铅酸蓄电池的外观标识第二章 电动车铅酸蓄电池的构造及工作原理第一节 电动车铅酸蓄电池的构造

电动车铅酸蓄电池每只电压都是12V,分12V/10A、12V/12A、12V/17A、12V/20A几种规格,不管它的外观体积大小,它们的内部结构都一样。蓄电池通常由以下几部分组成,即正、负极板群,电解液,隔板,电池槽,正、负极极头及安全阀等。

1.正、负极板

蓄电池正、负极板(见图2-1)被称为电池的心脏,蓄电池的续行里程和质量好坏和正负极板有直接关系。正、负极板群是产生电能的主体部分,它在硫酸电解液中进行氧化还原反应。板栅一般由铅锑合金、铅钙合金组成,正极板活性物质为Pb0,颜色为棕色、棕褐2色、红褐色,负极板活性物质为海绵状金属,颜色为灰色、浅灰色、深灰色。目前电动车铅酸蓄电池绝大多数采用涂膏式正、负极板。极板群中极板的数量有11片、13片、15片、17片之分。图2-1 蓄电池极板

2.隔板

隔板放在蓄电池正负极之间,起隔离作用,防止正、负极板短路,由允许离子穿过的点绝缘材料构成,具有耐酸性和耐氧化性等特点。通常采用的有PE隔板、橡胶隔板、塑料隔板、符合玻璃纤维隔板、AGM隔板等。

3.电解液

一种电解液是液态的,有稀硫酸、纯水、氯化钾、氯化钠、添加剂等化学成分。它的作用是在化学能转换为电能中起导电作用并参与电化学反应。

另一种是固态的,即稀硫酸被隔板吸附,二氧化硅在极板群两侧和顶部形成凝胶,称为胶体电池,这种电池的特点是工艺复杂,成本较高,但可以增加电池的寿命。

4.电池槽

电池槽是容纳电极和电解液的容器。电池槽是由硬胶或塑料制成的,具有耐酸、绝缘、强度高等特点。电池槽的大小依电池设计的容量而定,一般情况下,蓄电池容量越大,电池槽体积越大;蓄电池容量越小,电池槽体积越小。12V/20A电池槽见图2-2。图2-2 12V/20A蓄电池槽

5.零部件

零部件包括安全阀(见图2-3)、蓄电池顶盖(见图2-4)、正负极极头(见图2-5)和海绵式填充物等。其中,安全阀结构类型较多,主要有帽式、伞式、片状几种。图2-3 蓄电池内安全阀图2-4 蓄电池顶盖图2-5 蓄电池正负极极头

安全阀是密封铅酸蓄电池最主要的部件之一。它位于蓄电池顶部。安全阀的结构类型较多,主要有帽式、伞状、罗旋式等几种。帽式阀技术比较成熟,是目前普遍采用的一种压力阀门。帽式阀结构简单,制造工艺也比较简单,故障率低,但螺旋式的开启压力和关闭压力变化范围较大。为解决这个问题,在安装时可采取专用工具对螺旋式帽进行定位安装,使螺旋帽顶面与顶部盖片靠紧。安装配合尺寸对阀的开、闭压力影响较大,需采取提高配合精度的措施。安全阀被称为排气阀、节流阀、放气阀,这主要是源于它的四大保护作用,即安全保护、内压保护、密封保护、防爆保护。

安全:在密封铅酸电池使用中,为了不让电池破裂、变形,必须在蓄电池内部产生过量气压时,使压力得以释放。安全阀有一个安全阀压,在使用蓄电池过程中,蓄电池内部产生的气体压力达到安全阀压时,安全阀会自动开阀解压。

密封:当密封铅酸电池的内压低于安全的开发压力时,安全阀自动关闭。密封保护不仅能防止外围空气入侵蓄电池内部,而且还能防止蓄电池内部化学反应产生的酸性气体外泄。

内压:使蓄电池内部能不断进行氧复合化学反应,减少失水。安全阀还可以保证蓄电池内部有一定的压力。

防爆:安全阀内部设有防酸片和防爆片,具有防爆保护功能。第二节 电动车蓄电池的工作原理

铅酸蓄电池的负极是由海绵状的铅制成的,正极由二氧化铅制成,海绵状的铅和二氧化铅均为活性物质,正极和负极在比重为1.28的硫酸水溶液(电解液)中进行电化学反应。

放电反应:

Pb+PbO+2HSO→2PbSO+2HO22442

充电反应:

2PbSO+2HO→Pb+PbO+2HSO42224

放电时,海绵状铅和二氧化铅与硫酸反应生成硫酸铅,这种硫酸铅的结构疏松,晶体非常细小,电化学活性很高;充电时,在电流作用下能重新生成正极的二氧化铅和负极的海绵状铅。可见,在正常状态下,这种电化学反应是完全可逆的。

放电时生成硫酸铅的过程亦称为“盐化反应”、“硫化反应”,这种硫酸盐生成后的一段时间内活性很强。如果这段时间内未充电,未能及时转化为海绵状铅和二氧化铅。随着温度下降,活性的硫酸铅会再结晶成为颗粒较大的晶体。这种白色粗晶粒硫酸铅导电性能很差,难溶解,充电时也不能再还原成海绵状铅和二氧化铅,形成了不可逆的盐化(硫化),严重时,这些结晶体附着在电板表面,阻挡了电解液与涂层活性物质的反应,造成内阻增大,电池容量下降,电解液温度过高,O、H溢出而失水,电极栅板变形,活性物质脱落,单格22电池短路或断路等恶性循环发生。第三节 电动车蓄电池的生产工艺一、一般铅酸蓄电池的制造流程

一般铅酸蓄电池的制造流程如图2-6所示。图2-6 铅酸蓄电池的制造流程(1)铅粉制造#

铅粉制造,是将1电解铅加工成符合蓄电池生产工艺要求的铅粉。铅粉的主要成份是氧化铅和金属铅,铅粉的质量与所制造的蓄电池有密切关系。

生产铅粉的过程简述如下:

第一步,将化验合格的电解铅经过铸造或其他方法加工成所需要的尺寸,如铅球或铅段(见图2-7);图2-7 各种铅锭

第二步,将铅球或铅段放入铅粉机内,铅球或铅段经过氧化成氧化铅;

第三步,将铅粉放入指定的容器或储粉仓,经过2~3天,化验合格后即可使用。(2)极板制造

极板制造设备有和膏机、涂片机、表面干燥和固化干燥系统等。

极板是蓄电池的核心部分,其质量直接影响着蓄电池各种性能指标。涂膏式极板生产过程简述如下:

第一步,将化验合格的铅粉、稀硫酸、添加剂用专用设备和制成极板;

第二步,将铅膏用涂片机或手工填涂到板栅上;

第三步,将填涂后的极板进行固化、干燥,即成极板。(3)板栅式极板制造

板栅式极板是活性物质的载体,也是导电的集流体。普通开口蓄电池板栅一般用铅锑合金铸造,免维护蓄电池板栅一般用低锑合金或铅钙合金铸造,而密封阀控铅酸蓄电池板栅一般用铅钙合金铸造。

板栅铸造:将铅锑合金、铅钙合金或其他合金铅通常用重力铸造的方式铸造成符合要求的不同类型各种板板栅。

第一步,根据电池类型确定合金铅型号放入铅炉内加热熔化,达到工艺要求后将铅液铸入金属模具内,冷却后出模,进行修整。

第二步,修整后的板栅经过一定的时效后即可转入下道工序。二、蓄电池电解液

蓄电池电解液非常重要,其配比决定蓄电池的寿命和续行公里,因此必须掌握正确的配制方法,配酸系统工艺流程图见图2-8。图2-8 配酸流程图

蓄电池厂家配酸设备见图2-9。图2-9 配酸设备图2-9 配酸设备(续)

铅酸蓄电池的电解液,必须用蓄电池专用的硫酸,要澄清透明、无色、无味,铁、砷、锰、氯、氮化物等含量不能超标。配制电解液的水须采用纯水、蒸溜水(不能用矿泉水、自来水、井水)。

配制铅酸蓄电池的电解液时,要注意其浓度和黏度。各类不同类型的蓄电池,对电解液浓度的要求也不相同,要从电池供电特性、电池结构、工作环境等各方面考虑,必须考虑下面几种情况:

①一定范围内,电解液浓度越大,极板活性物质内硫酸浓度越大。活性物质利用率高,容量也会增加。但是电解液浓度过高,溶液电阻增加,黏度也增加,渗透速度低,同时自放电加快,电池容量反而下降。电解液浓度过高,隔板腐蚀也相应加快,会缩短蓄电池的使用寿命。

②配置电解液浓度时,还要考虑蓄电池的工作环境温度。工作在寒冷温度下,电解液浓度应高一点,在炎热的气温下,电解液浓度可低一点。三、配酸、加酸

1.工具与材料

①工具:密度计、配酸槽缸、充电机、塑料棒及塑料桶、加酸机、连接线。

②材料:所用材料具有品管部的合格证,本工序成品要有标识清晰、清楚、醒目、试剂硫酸、硫酸钠、硫酸亚锡、凡士林、离子纯水等。

2.操作步骤

①检查所用原材料和半成品电池是否具有合格凭证。

②上岗前按规定操作人员要戴上护目镜、耐酸手套,穿胶鞋或靴子,围好橡皮围裙。

③准备好盛装电解液的容器,必须用耐酸、耐温的塑料、玻璃、陶瓷、铅质等器皿。

3.配酸

在配酸槽钢内预先放入计算好的去离子水,再缓慢加入计算好的试剂硫酸,搅拌均匀,待温度降到35℃~40℃,测定未加添加剂的酸密度。

4.加酸

①加酸前,首先对酸档内的酸进行充分的搅拌,消除酸槽内电解液分层,同时开启加酸机的循环泵,使酸罐内的电解液搅动,消除分层,至少10min。

②用量筒、密度计、温度计、检查电解液密度、温度、合格后,用抽酸泵抽入加酸机内。

③将待加酸的电池两接线柱的四周均匀的涂上凡士林油。检查电池的外观有无缺陷(壳盖同的间隙均匀、壳盖无脆裂,注酸孔无缺陷,色胶无软化、缺陷,接线片无明显瑕疵。)

④调整加酸机上的每个计量杯的加酸量到规定的数量,用量筒计量或电子秤计量。

⑤检查加酸机各部位是否正常工作,首只电池加酸后,认真检查各单格加酸量是否均衡一致,对前三只电池加酸量进行称重(加酸量=加酸后的重量-加酸前的重量)。待确认加酸机正常工作后,方可进入正常加酸阶段,逐只加酸;加酸过程中要密切关注各加酸桶是否正常,有无多加或少加现象。发现问题及时处理,加酸过程防止电池过热造成变形。

5.检验

操作者进行自检。如发现异常问题出现,及时与相关部门进行联络。质检员在生产过程中随时抽查加酸情况,时间间隔不少于2h,并作好相关的质量记录。四、自制电解液

①自制电解液配制前,要将容器清洗干净,为防酸液溅到皮肤上,先准备好5%氢氧化铵或碳酸钠溶液,以及一些清水,以防万一溅上酸液时,可迅速用所述的溶液擦洗,再用清水冲洗。

②配制时,先计算好浓硫酸和水的需要量,把水先倒入容器内,然后将浓硫酸缓缓倒入水中,并不断搅拌溶液、硫酸是强氧化剂,它与水有亲和作用。

③刚配制的溶液温度很高,不可马上注入蓄电池内,要等温度降到40℃以下,再测量溶液浓度并进行调整到标准值,再加入蓄电池内。五、蓄电池装配工艺介绍

装配电池是指将不同型号不同片数极板根据不同的需要组装成各种不同类型的蓄电池。

汽车用铅酸蓄电池和密封阀控电动车用铅酸蓄电池的装配有较大的区别,密封阀控铅酸蓄电池要求装配一般用AGM隔板,而汽车蓄电池一般用PE、PVC或橡胶隔板。

装配过程简述如下:

第一步,将化验合格的极板按工艺要求装入焊接工具内;

第二步,铸焊或手工焊接的极群组放入清洁的电池槽;

第三步,汽车蓄电池需经过穿壁焊和热封后即可,而密封阀控铅酸蓄电池若采用ABS电池槽需用专用黏合剂粘接。六、化成工艺简介

极板化成和蓄电池化成是蓄电池制造的两种不同方法,可根据具体情况选择。极板化成一般相对较容易控制,但成本较高且环境污染需专门治理。蓄电池化成质量控制难度较大,一般对所生产的生极板质量要求较高,但成本相对低一些。

极板化成:正、负极板在直流电的作用下与稀硫酸通过氧化还原反应生成氧化铅,再通过清洗、干燥即是可用于电池装配所用的正负极板。

密封阀控铅酸蓄电池化成的步骤简述如下:

第一步,将化验合格的生极板按工艺要求装入蓄电池槽密封(见图2-10);图2-10 将化验合格的生极板按工艺要求装入电池槽密封

第二步,将一定浓度的稀硫酸按规定数量灌入蓄电池(见图2-11);图2-11 将一定浓度的稀硫酸按规定数量灌入蓄电池

第三步,将灌好稀硫酸的蓄电池,用充洗机将表面的稀硫酸冲洗干净,见图2-12。图2-12 用充洗机将表面的稀硫酸冲洗干净

第四步,根据蓄电池的规格大小,电压电流设定在一定的技术参数进行充放电配组。

蓄电池生产厂家熟极板车间定置定位流程图见图2-13。图2-13 蓄电池生产厂家熟极板车间定置定位流程图七、蓄电池生产中充电

当前电动自行车蓄电池数量比较大,蓄电池厂家充电大型设备一次可充电200~300组,电压、电流都可调节,每个车间都有几十台设备,见图2-14。图2-14 充电设备

充电完成后,冲洗蓄电池表面电解液,用干净布擦净后,用排气阀盖好、上胶、盖盖板、印刷、包装、入库、出厂,见图2-15。图2-15 后续流程图2-15 后续流程(续)第三章 电动车铅酸蓄电池的选购与安装第一节 电动车蓄电池的选购

蓄电池是电动车最主要的部件之一,使用寿命和续行里程直接影响到电动车的产品质量,因此,在购买电动车时,也要认真选择蓄电池品牌,了解蓄电池质量和售后服务情况。另外,还要了解、掌握一些蓄电池的使用及维护保养的基本知识。

观察蓄电池外包装,应干净清洁,有厂家地址电话,并写有电动车专用铅酸蓄电池标志,还应标有型号规格、体积、净重、毛重、数量、国家执行标准,包装内应有保修单、说明书、合格证。

打开包装后,应检查保修单、合格证,仔细阅读说明书。

例如洛阳绿信蓄电池有限公司的产品,“6-DZM-10”说明蓄电池是10A的,“6-DZM-12”说明电池是12A的,“6-DZM-17”说明电池是17A的,“6-DZM-20”说明电池是20A的。

注意:个别小的蓄电池厂家,10A的蓄电池外面写的是“12A”,12A的蓄电池写的是“14A”或“15A”,17A的蓄电池写的是“20A”,20A的蓄电池写的是“22A”。

在购买蓄电池时,要查看生产日期,日期越近越好(存放时间长会缩短蓄电池寿命或导致骑行公里缩短)。

下面对蓄电池的生产日期和编号说明如下。

以12V10A电池为例,编号:1590810023。“15”表示质保15个月,“9”表示是2009年,“08”表示8月,“10”表示10日,“023”表示工人生产的编号,也就是说该电池是2009年8月10日生产的。

以某备用电池为例,编号:6090818021。“6”表示质保6个月,“09”表示2009年,“08”表示8月,“18”表示18日,“021”表示工厂的编号,也就是说该电池是2009年8月18日生产的。

以某维护电池为例,编号:3090301003。“3”表示质保3个月,“9”表示2009年,“03”表示3月,“01”表示1日,“003”是工厂的编号,也就是说该电池是2009年3月1日生产的。第二节 电动车蓄电池的正确安装一、安装前注意事项

①电动车蓄电池的充电插头和充电器插头形式有两种,一种为圆形充电插头,一种为“品”字形三芯充电插头。

圆形充电插头中间为正极,外边为负极。圆形充电插头的充电器一般同等型号可以通用。“品”字形三芯充电接头一般N为负极,L为正极。“品”字形三芯充电器同等型号大多数可能通用,一部分不通用。必须先确定整车和充电器正负极一样,才可以充电和安装蓄电池(例如:江苏常州速派奇电动自行车厂生产的电动自行车蓄电池安装的正负极性与其他厂家的蓄电池正负极就不一样,有时“品”字形三芯插头正负极正好相反,有的品字形三芯插头上面是正极,N为负极)。

②安装时,必须用万能表测试确认电动车导线的正负极,以免接错,否则会导致电动车控制器烧坏。二、安装时操作方法

电动车常用36V/48V蓄电池,由3只或4只12V/12Ah电池串联而成。连接方法为:将一只蓄电池的正极与另一只蓄电池的负极相接,将3只或4只蓄电池连在一起,最后余下两对正负接线端子,再接向电池通电插头,用电烙铁焊好。应特别注意,电池正负极不能接反和相碰。下面以浙江超威蓄电池(48V/12Ah电池)为例介绍蓄电池的安装步骤。

①取出48V新电池盒,见图3-1;

②安装电池盒上盖提手,见图3-2;图3-1 新电池盒外观图3-2 安装电池盒提手

③焊接方充电孔,安装充电孔、上紧螺丝,见图3-3、图3-4;图3-3 焊接方充电孔图3-4 电池盒安装充电孔

④安装电池锁、上紧螺丝,见图3-5、图3-6;图3-5 用螺丝刀上紧充电孔

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