汽车蓄电池二次加电解液密度计算

汽车蓄电池二次加电解液密度计算

张健，翟猛，柴树松

（扬州阿波罗蓄电池有限公司，江苏扬州２２５１３１）

摘要：汽车起动用蓄电池生产采用电池化成工艺及两次加电解液方法，具有化成效率高的优点，但二次加液密度比较难确定，需大量的试验和验证。本文推算出了二次加液密度的公式，通过二次加液密度的计算后再验证、调整、确定，可减少试验次数，降低试验工作量。关键词：汽车起动用蓄电池；电池化成；二次加电解液；电解液密度

中图分类号：ＴＭ９１６．１

文献标识码：Ｂ

文章编号：１００６—０８４７（２０１２）０５—２０９—０３

Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄｅｎｓｉｔｙｏｆｓｅｃｏｎｄｌｙｆｉｌｌｅｄｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｆｏｒ

ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅｌｅａｄ－ａｃｉｄｂａｔｔｅｒｙ

ＺＨＡＮＧＪｉａｎ，ＺＨＡＩＭｅｎｇ，ＣＨＡＩＳｈｕ—ｓｏｎｇ

（ＹａｎｇｚｈｏｕＡｐｏｌｌｏ

ＢａｔｔｅｒｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｙａｎｇｚｈｏｕ

Ｊｉａｎｇｓｕ２２５１３１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙｕｓｉｎｇｃｏｎｔａｉｎｅｒｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｗｉｔｈｔｗｉｃｅｆｉｌｌｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ

ｓｔａｔｌｅｒ

ｌｅａｄ——ａｃｉｄｂａｔｔｅｒｉｅｓｃｏｕｌｄｂｅｆｏｒｍａｔｔｅｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ．Ｂｕｔｉｔ

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ｗａｓ

ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ

ａｎｄｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎａｆｔｅｒｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｄｅｎｓｉｔｙ，ｔｈｅ

ｒｅｄｕｃｅｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｌｅａｄ——ａｃｉｄｂａｔｔｅｒｙ；ｃｏｎｔａｉｎｅｒｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｓｅｃｏｎｄｌｙｆｉｌｌｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ；ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｄｅｎｓｉｔｙ

０前言蓄电池单体电池的开路电压为峙Ｏ．８４＋ｄ［２１，因此，蓄电池电压与电解液密度有密切的关系。汽车对蓄电池的要求越来越高，因为汽车的充电系统最高电压为１３．５～１３．８Ｖ，当蓄电池的电压高时，降低了充电的压差，导致充电效率降低；当蓄电池

的电压低时，充电增加，会导致过充，增加失水，

在国家和行业政策…的引导下，汽车起动用铅酸蓄电池基本由湿荷电电池取代了干荷电电池，以

减少电池在生产和使用过程中对环境的污染，电池化成日趋普及。电池加电解液方式普遍采用二次换液工艺，其工序工艺为：先加低密度电解液，电池化成，倒酸，二次加电解液，调液面。这种工艺的

可能影响蓄电池的寿命。

一般情况下蓄电池最终的电解液密度是确定的，约为１．２８ｇ／ｅｍ３，组装后的生极板电池在化成

优点是化成效率高，省电节能，电池质量稳定。

前的加酸称为一次加液，电解液密度较低，为

１．０５～１．２４

ｇ／ｃｌｎ３［３］，具体根据各厂的工艺确定，加

收稿日期：２０１２—０３—２６

液量约高于汇流排１５ｍｍ。电池一次加液后静置一

万方数据

段时间再进行化成，化成结束后需将电池内低密度

的电解液倒出称为倒酸，再加入高密度的电解液，称为二次加液，通过扩散达到要求的最终电解液密

度。倒酸只是倒出流动的电解液，而极板和隔板内附的电解液不好倒出，另外各公司的工艺规定有完全倒酸和部分倒酸区分，所以二次加液时电解液的密度比较难确定，并且电池型号不同时二次加液密度不一定相同。一般确定二次加液密度的方法是通过大量的试验和验证，但是这种方法试验工作量非常大，费时费力。

为了减少试验次数，降低工作量，笔者通过计算得出二次加液的密度，然后验证，调整，确定。从这个思路出发，对二次加液密度进行了推算，以减少试验。

１二次加液密度推算１．１推算原则

利用已知的各项电池参数或能够容易测得的参数作为基本参数，如：空槽液面下容积、极板总体积、隔板总体积、液面下铅件的体积、一次加液密度、最终电解液密度等，计算二次加液密度。１．２二次加液密度推算

以下均以电池单格计算：１．２．１电池单格可加液体积的确定

最终单格内电解液体积和一次加液体积相等，均为电池单格可加液体积。

Ｖ＝Ｖｏ—Ｖ１一Ｖ２一ｙ３

（１）

其中：

Ｖ卜空槽液面下容积，可用空电池槽装水到液

面高度处水的重量或体积测得；

Ｋ一极板真实总体积，可用单片正、负极板的真实体积乘以极板片数得至ｌＪ［４１；

Ｖ２＿隔板真实体积，可用单片隔板的真实体积乘以隔板片数得到；

ｙ广液面下铅件体积，可用液面下铅件质量

除以铅密度得到。

１．２．２化成结束后电解液的质量分数及密度的确定可用公式（２）来确定化成结束后电解液中硫酸的质量分数。

皑２些ＰｌＶ警

一ＪＬＪ２

（２）

万方数据

其中：

Ｐ。、Ｖ、∞。一分别为一次加液密度、体积、

硫酸的质量分数；

Ｄ，一极板带人硫酸量，可根据正、负铅膏单位加酸量乘以单片极板膏量，再乘以极板片数来确定；

Ｄ：一化成过程水损失量，化成过程中输入电量超过活性物质电化当量的部分用于发热和水分解，根据经验用于水分解的电量为超出部分的６０％，故：

Ｄ２＝０．６×０．６７×Ｏ超＝０．４×Ｐ超Ｐ，通过∞。查表可得。

１．２．３倒酸后电池中残留液体积的确定

倒酸后留在电池内的电解液近似为极板微孔里

和隔板微孔里的电解液，即：

Ｋ＝ｕ＋ｙ５

（３）

式中：

Ｖ４一极板总空体积，可用单片正、负极板的空体积乘以极板片数得到；

Ｋ一隔板总空体积，可用单片隔板的空体积

乘以隔板片数得到。

１．２．４二次加液时硫酸质量分数及电解液密度的确定可用公式（２）来确定二次加液的硫酸的质量分数。

。一ｐＶｃｏ—Ｐ３Ｖ３０－）３

％一见（矿一以）即（０２

ｘＰ：＝等鸶等

（４）

其中：

Ｐ：、６０：～分别为二次加液密度、硫酸的质量分数；

Ｐ，、６０，、％一分别为化成结束倒出酸液的密度、硫酸的质量分数、倒酸后电池残留液体积；Ｐ、Ｖ、∞一分别为最终电解液密度、体积、硫酸的质量分数。

计算出（ｔ）：×ｐ：的值后，用试算法查航酸浓

度表》阎，求得∞：、ｐ：值，因为随∞：增加，Ｐ：也增加，所以对应的∞：、Ｐ：是唯一值。

２二次加液密度试验验证

２．１计算

以常规电池型号Ｎ５０ＭＦ为例按照（４）式进行

计算：

根据表１参数值及以下值Ｖｏ＝８８０．７

＝２０７．８ｅｍ３，Ｋ＝２６．２

ｃｍ３，

弛：旦堕！±垒：０．２５７

。ＰｌＶ—Ｄ２

Ⅵ＝１３１．０ｅｍ３，％＝２１．５ｃｍ３；Ｋ＝１３．０ｅｍ３；ｕ

ｅｍ３计算二次加液密度如下：

ｅｍ３

电解液中硫酸的质量分数２５．７％时，查表得电解液密度Ｐ，为１．１８

０９

Ｖ＝Ｖｏ—Ｖ１一巧一巧＝７１５．２ｅｍ’蝣＝圮手坛＝２３４．０

Ｄｌ＝４９．０ｇＤ２＝５０．０ｇ

ｇ／ｅｍ３。

０５７５

２ｘＰ２．

：

ｐＶｃｏ－Ｐ３Ｖ３ｃ０３

Ｖ一以

通过查表得：Ｐ。＝１．３３

表１参数值

ｇ／ｅｍ３。

２．２实测

Ｎ５０ＭＦ电池电解液的最终密度为１．２８

时，实Ｎ－－次加液密度为１．３４

ｇ／ｅｍ３。

ｇ／ｅｍ３

４结论

用（４）式计算汽车蓄电池化成二次灌酸的密

３分析与讨论

度与实际情况相符，用计算法可节省大量的试验量，节省资源。

上述电解液密度实测值为１．３４ｇ／ｅｍ３，计算值

为１．３３ｇ／ｃｍ，，实际值比计算值略高，但对实际使

参考文献：

用是非常接近的，根据计算值只需稍加调整，就能

满足要求。

通过对其他型号电池进行验证，结果计算值与验证值相比较：化成结束后电解液密度略高，而二次加电解液的密度略低，其原因可能是化成后极板中有一部分硫酸铅，而计算时按理想下状态铅膏全部转化为活性物质计算了。

虽然计算值有一定的偏差，但跟实际值相接近，实际生产如在计算值的基础上进行试验，可大大降低试验的工作量。

［１］工信部．铅酸蓄电池行业准入条件［Ｓ］．２０１２．

［２］陈红雨，熊正林，李中奇．先进铅酸蓄电池制造工艺［Ｍ］．北京：化学工艺出版杜，２００９，１６．［３］柴树松．化成对铅蓄电池性能的影响［Ｊ］．电池工

业，２００２（２）：５３—５４．

［４］太宽善，等．活性物质孔率的测定方法及孔率与铅膏密度的关系［Ｊ］．蓄电池，２００４（２）：６４—６６．［５］朱松然．蓄电池手册［Ｍ］．天津：天津大学出版社，

１９９７：２３７．

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/a1hj.html