《铅酸电池材料学习资料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《铅酸电池材料学习资料（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、前 言 尽管铅蓄电池的用途、型号、规格有着很大的差别，但其制造技术大体相同，所用原材料也大体相同。构成铅酸蓄电池的主要组成部分：分别为电池外壳、正负极板、隔离板。其中所需原材料大体可以分为五个主要部分：第一、注塑电槽、中盖、上片所用之ABS或PP树脂(其中含有防火材料)；第二、铸造格子体板栅所用之铅合金部分；第三、被称为铅酸蓄电池第三电极之AGM隔离板部分；第四、提高电池性能加入铅膏中的添加剂部分。第五、铅酸蓄电池所用硫酸电解液部分。一、 注塑电池外壳所使用的树脂原料 根据不同电池外壳设计的要求其原料选用主要分为ABS和PP两种塑料。如为长寿命设计，工作环境温度较高，为尽量减少水分的损失可以考
2、虑选用渗水率较低的PP材质，其渗水率仅为ABS的1/16。如果采用PP材质多数情况下要采用热封封盖方式。 1.ABS树脂材料 ABS树脂材料是由丙烯晴，丁二烯和苯已烯组成的三元共聚物，是在聚苯乙烯组成的三元共聚物改性的基础上发展来的，在树脂的连续相中，分散着橡胶的聚合物。ABS树脂材料为粒状或珠状，不透明树脂，无毒、无味、吸水率底，密度在1.05左右。ABS树脂材料具有优良的物理机械性能：在相当宽的温度范围内具有高的冲击强度，表面硬度高、抗压、抗拉和抗弯曲性好；优良的耐磨性、耐化学性和电性能；热变形温度高、制品尺寸稳定性好；表面光泽、易于染色；相溶好、易于加工成型。影响ABS树脂材料性能的分子
3、结构因素：树脂的组成、分子量及其化学性质；橡胶的组成、交联密度的比例、化学性质、橡胶颗粒的大小及分布状况；橡胶分子链上的接枝情况；橡胶与树脂界面的相溶性。橡胶与树脂界面的相溶性越好，抗冲击强度越高。同时ABS树脂材料性能同橡胶的含量有很大关系，随着橡胶组分的增加，屈服强度下降，硬度、弯曲和拉伸强度下降，抗冲击强度提高，耐热性下降、流动性和成型加工性也下降，ABS树脂一般采用掺混法，接枝法和接枝-掺混法制得，共聚方法不同，其性能有所不同，以适应各种特殊应用。2.阻燃级ABS及阻燃剂介绍 ABS材质本身不具有阻燃性且有苯环结构，燃烧时易产生黑烟。为达阻燃效果，必须加入阻燃剂才能符合UL-94 V0
4、的阻燃等级要求。以树脂和橡胶为基体的复合材料含有大量的有机化合物，具有一定的可燃性。阻燃剂是一类能阻止聚合物材料引燃或抑制火焰传插的添加剂。最常用的和最重要的是阻燃剂是磷、溴、氯、锑和铝的化合物。阻燃剂根据使用方法可分为添加型和反应型两大类。添加型阻燃剂主要包括磷酸酯、卤代烃及氧化锑等，它们是在复合材料加工过程中掺合于复合材料里面，使用方便，适应面大但对复合材料的性能有影响。反应型阻燃剂是在聚合物制备过程中作不一种单体原料加入聚合体系，使之通过化学反应复合到聚合物分子链上，因此对复合材料的性能影响较小，且阻燃性持久。反应型阻燃剂主要包括含磷多元醇及卤代酸酐等。 用于复合材料的阻燃剂应具备以下性
5、能：阻燃效率高，能赋予复合材料良好的自熄性或难燃性；具有良好的互容性，能与复合材料很好的相容且易分散；具有适宜的分解温度，即在复合材料的加工温度下不分解，但是在复合材料受热分解时又能急速分解以发挥阻燃的效果；无毒或低毒、无臭、不污染，在阻燃过程中不产生有毒气体；与复合材料并用时，不降低复合材料的力学性能、电性能、耐候性及热变形温度等；耐久性好，能长期保留在复合材料的制品中，发挥其阻燃作用；来源广泛价格低廉。 （1）溴系阻燃剂 含溴阻燃剂包括脂肪族、脂环族、芳香族及芳香-脂肪族的含溴化合物，这类阻燃剂阻燃效率高，其阻燃效果是氯第阻燃剂的两倍，相对用量少，对复合材料的力学性能几乎没有影响，并能显着
6、降低燃气中卤化氢的含量，而且该类阻燃剂与基体树脂互容性好，即使再苛刻的条件下也无喷出现象。 （2）氯系阻燃剂 氯系阻燃剂由于其人格便宜，目前仍是大量使用的阻燃剂。氯含量最高的氯化石蜡是工业上重要的阻燃剂，由于热稳定性差，仅适用于加工温度低于200的复合材料，氯化脂环烃和四氯邻苯二甲酸酐热稳定性较高，常用作不饱和树脂的阻燃剂。 （3）磷系阻燃剂、有机磷化物是添加型阻燃剂 该类阻燃剂燃烧时生成的偏磷酸可形成稳定的多聚体，覆盖于复合材料表面隔绝氧和可燃物，起到阻燃作用，其阻燃效果优于溴化物，要达到同样的阻燃效果，溴化物用量为磷化物的4?7倍。该类阻燃剂主要有磷（膦）酸酯和含卤磷酸酯及卤化磷等，广泛地
7、用于环氧树脂、酚醛树脂、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、ABS等。 （4）无机阻燃剂 无机阻燃剂是根据其化学结构习惯分出的一类阻燃剂，包括氧化锑、氢氧化铝、氢氧化镁及硼酸锌等。 3蓄电池槽的技术指标3.1.结构和外观 按其结构可分为单体槽和整体槽两种。单体塑料槽主要是固定型和牵引型蓄电池使用。整体槽主要是汽车型和中、小型阀控式蓄电池。ABS塑料容易注塑成型，工艺简单。最常见的问题是翘曲，其次是汇流痕、分解料等。翘曲主要是由于模具温度较高，或塑料槽等制品在模具内冷却时间过短；汇流痕通常是由于模具排气不良，模具温度较低，注射压力较低造成的；分解料主要是由于加工温度过高，注射压力过
8、大，回用料回用次数过多。另外，ABS电池槽还是有注塑量不足、缺肉、毛刺、飞边、白化、波纹、银丝、气泡、烧伤、混色、裂纹、孔洞等缺陷。这些缺陷与加工过程中注射温度、压力、速度、时间等工艺条件有直接的关系，影响着铅蓄电池槽的外观质量。3.2.耐冲击性 蓄电池槽在一定温度下，受到一定外力冲击是否产生裂纹表示其耐冲击性。蓄电池槽的耐冲击性需要在常温和低温两种状态进行考察。ABS树脂材料具有很高的抗冲击强度，且在低温也不迅速下降，它的抗冲性与树脂中所含橡胶的多少、粒子大小、接枝率和分散的状态有关，同时与使用环境有关，如温度越高，则抗冲击强度越大。ABS树脂材料之所以有良好的抗冲击性能，基本上可以归因于橡
9、胶的粒子吸收了外界的冲击能而抑制了开裂的发展。通过对美国和日本几家公司的ABS电池槽进行常温试验证明，普通材料的耐冲击性良好。阻燃材料，由于电池槽的结构的不同，出现同一材料制成的不同结构的制品，耐冲击性不良，偶尔出现裂纹现象。如果用此电池槽生产电池容易造成漏液等问题。因此,ABS树脂材料的耐冲击性具有很重要的安全作用。另外，电池槽的裂纹的发生与试验温度，槽体的形状结构和跌落位置有很大的影响，因此冲击试验必须是在注塑成形后经过24h，且检查前要在252温度保持一定时间后才可以进行，壁厚不同保持的时间不同。不同用途和品种的铅蓄电池槽的落球高度，落球质量大小有不同的标准.3.3.耐酸性 铅蓄电池槽在
10、一定温度，时间内承受硫酸溶液的侵蚀，由于受于侵蚀其表观可能发生变化，用是否溶胀、裂纹、变色等表示耐酸性。ABS树脂材料对水、无机盐、碱及酸类几乎没有影响。在酮、醛、酯中会溶解或形成乳浊状。不溶于大部分醇类和烃类熔剂。对所作用的ABS电池槽包括美国、日本等不同厂家的普通材料和阻燃材料进行常温和高温试验，经过规定的试验时间，无变色、裂纹和溶胀现象发生。在注液和充电等过程中，蓄电池温度较高，必须要求电池槽具有很高的耐腐蚀性，以提高其安全性。在常温时耐腐蚀性良好的塑料槽，高温时曾出现过裂纹，剥落现象，严重影响电池的外观和安全性。因此，选择ABS电池槽树脂材料品种时要充分考虑其耐酸性。4.4.质量变化率
11、 ABS塑料铅蓄电池槽在一定温度的硫酸溶液中浸泡一定时间后，由于受到硫酸的侵蚀，其质量发生微小变化。对所使用的ABS电池槽包括美国和日本等不同厂家的普通材料和阻料材料进行试验，部分品种制品满足日本21.5%的质量变化率标准，而略高于中国31.0 %的质量变化率标准。ABS电池槽质量变化率越小，受酸的侵蚀越小，稳定性越好。4.5.溶出杂质 ABS树脂材料含有微量铁、高锰酸钾还原物质、锑等杂质，杂质的含量主要与制造厂家在生产中所用的原料和所用的添加剂的杂质的含量有关。ABS电池槽在一定温度的硫酸溶液中浸泡一定时间后溶出铁、高锰酸钾还原物质、灼热余渣、锑等杂质。它们被控制在一定的范围内，参见表1.
12、表示其耐电压性。试验方法为干法和湿法。ABS树脂材料具有优良的电性能，其电绝缘很少受温度，湿度的影响，而且在很大的频率变化范围内保持恒定。介电强度可达1415kv/mm。ABS电池槽在一定的直流电压作用下，若有缺陷或材质本身电阻低，则会被击穿，小型阀控式蓄电池槽的判定标准，干法6000V未击穿或湿法5000V未击穿为合格。蓄电池槽的耐电压性越高，绝缘性越好、越安全。4.6.耐应力 非结晶性高聚物成型的塑料经非极性溶剂浸润或浸泡一定时间，槽体应力集中较大的部位将产生裂纹。ABS树脂材料的制品有无应力，可用浸入冰醋酸是否开裂的方法来检验。也可用归入四氯化碳是否开裂的方法来检验。对所使用的ABS电池
13、槽包括美国和日本等不同厂家的普通材料和阻燃材料进行试验，无应力开裂现象发生。4.7.耐热性 蓄电池槽在一定温度下保持一定时间，冷却至室温，外观尺寸发生的变化表示其耐热性。ABS树脂材料具有优良的热性能。在热塑性塑料中是线胀系数较小的一种，大多数ABS塑料在-40时仍有相当的冲击强度，表现出韧性，因此一般ABS塑料制品的使用温度范围从-40100。中国和日本均规定不大于1的尺寸变化率。对所作用的ABS电池槽包括美国、日本等不同厂家的普通材料和阻燃材料进行试验。尺寸变化率最大为0.298，满足要求。4.8.耐气压性 阀控密封式蓄电池槽通入一定压力的气体后，因膨胀产生一定的形变表示槽体的耐气性。对所
14、使用的ABS蓄电池槽包括美国、日本等不同厂家的普通材料和阻燃材料进行试验、满足要求。 4.9.耐溶剂性 ABS塑料，一定浓度的乙醇水溶液浸泡及浸润一定的时间后，应无龟裂、变色、变形等。对所作用的ABS铅蓄电池槽包括美国、日本等不同厂家的普通材料和阻燃材料进行试验，满足要求。4.10.储存期 普通的黑色ABS树脂材料耐候性较好，它室外暴露2年经太阳和大气的侵蚀，外观和性能都不变。暴露在空气中或埋在地下，都没有明显的腐蚀。温度对ABS产品使用的影响，与受力和环境条件有很大的关系，在正常温度范围内使用,ABS制品的性能变化不大。 对塑料原料重点进行管制的项目： 1.ABS树脂：抗张强度、延伸率、流动
15、系数、冲击强度、水份。2. PP料：熔融温度、比重、抗张强度、伸长率、弯曲弹性系数、洛系硬度、水份、热变形温度、成形收缩率。 3.PE料：熔融指数、密度、抗张强度、熔点、硬度。 二。铸造板栅所用之铅合金 1. 铅 铅是铅蓄电池的主要材料，它的相对分子质量为207.2，非磁性金属。在常见金属中最软、最易于熔化，而且从矿山中以较低温度就可简单还原出来，所以从公元前3000 年就开始使用。铅可以从方铅矿(PbS)、白铅矿(PbCO3)、硫酸铅矿等原矿冶炼制取，而最重要的是方铅矿，但它很少单独存在，与多闪锌矿(ZnS)共生。一般原矿仅含2 10%铅，经选矿后可含铅 40% 80%。该矿石放入高炉和反射炉中，加入石灰石、焦炭和铁屑等混合熔解而得粗铅（焙烧还原法）。或烧成硫酸铅，再与生矿一起溶化而得粗铅（反应还原法）。还可用生矿与铁一起熔化而得粗铅（ 置换法）。这些粗铅中含有大量杂质及金、银等，故应进一步分离。市场上销售的纯铅锭是由电解法制取的，仅含有微量的杂质，铅纯度可达99.99%。我国铅的牌号和化学成分列于表2-1表2-1铅的牌号、化学成分 铅的结晶构造是面心立方格子: d=0.4292nm，自由表面在内。熔触状态凝固所形成的为正八面体结晶。铅的新切断面呈青灰色，有金属光泽，但放置在空气中时，由于生成的碱式碳酸铅覆盖而
