提高镉镍电池容量均匀性与可靠性的措施与效果

----1、前言

----几年来，我公司为满足铁道部车辆局1995年731号和1998年29号文关于加强铁路客车用碱性蓄电池和铁路空调客车应急电源用碱性蓄电池的生产管理的要求，与信息产业部化学物理电源产品质量监督检验中心共同合作，依据中心提出的《实施细则》和《要点》，对提高路检镉镍低倍率碱性蓄电池GN300-（3）、GN400-（3）的均匀性和可靠性进行了分析和研究，找出了一些改进和提高的方法，并主要在生产过程的技术和质量管理上加以控制，积累了一些经验，取得了一定效果。

----2、提高镉镍电池均匀性与可靠性的必要性

----电池均匀一致性主要表现在电池最终容量的差异性。由于电池的构成及生产的复杂性，即使设计额定容量一定的某类电池加工后最终电池容量也不尽相同。用户在使用该电池时常是几只，几十只，甚至上百只串联后形成棗组电池使用，如果电池容量均匀性差，那么电池在使用过程中就会出现容量较低的电池最先放出全部容量而较高容量的电池继续放电。这时容量较低的电池反过来

----成为接受充电的“用电器”，而且是反极充电。这样不仅会缩短电池组正常的放电时间，而且会降低电池的使用寿命。如果使用不当，还会引起电池爆炸，带来不良后果，可靠性难以保证。因此，实现电池均匀一致性和高可靠性刻不容缓。

----3．改进工艺，提高镉镍电池均匀性与可靠性

----电池的均匀性主要取决于电池内正、负极板的均匀性。对最终产品的质量一致性检验和筛选也是最终发现电池是否均匀的主要方法和手段。

----3.1 正、负极板是将活性物质通过包粉机填充到穿孔钢带内经拼条、压纹、切片等工艺而成。电池由若干数量的正、负极板等材料组成。控制正、负极板活性物质的比容范围、极板毛坯小条重量和极板组轻、重搭配将有助于提高电池均匀一致性。

[NextPage]

----3.2 正极板比容控制在0.65-O.70cm3/g，负极板比容控制在0.60～1.0cm3/g。

----3.3 GN300-(3)正极毛坯重量控制范围最大差值W＝19(g)，电池正极活性物质的最大差值W活＝W×[GN300-(3)电池内正极板数]＝19×19＝361(g)。理论上3.421g氧化镍放出1Ah电量，开口镉镍电池正极活性物质利用率为45～80％，因而电池放出的容量差值最大为：361/3.421×(45～80％)＝47.49～84.42Ah之间。

----GN400-(3)正极毛坯重量控制范围最大差值W=321-304=17（g），按上述计算方法可得出两只电池放出的容量差值为42.49Ah～75.53Ah之间，均匀一致性明显较差，为此，我们将合格范围内的毛坯重量划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类。分类后每类电池正极板活性物质最大差值为95～114（g），每类电池容量最大相差10Ah，分类使用电池均匀性提高。

----3.4 极板组轻、重极板搭配

----每批电池正极板组采用合适的搭配方法同样可实现电池的均匀性．

----GN300-(3)：

----A批(类)电池内正极板组重量搭配为I类极板×10十Ⅲ类极板×9

----B批(类)电池内正极板组重量搭配为Ⅱ类极板×19

----A批与B批电池容量相差很小，只有0.1Ah。

----GN400-(3)：

----A批(类)电池内正极板组重量搭配为I类极扳×8十Ⅲ类极板×11

----B批(类)电池内正极板组重量搭配为Ⅱ类极板×19

----A批与B批电池容量相差很小，只有0.2Ah。

----4. 改进工艺前后的结果对比(采用SJ/T10484-94标准)

[NextPage]

----由上表可看出采取措施后，电池放电时间接近，说明电池容量均匀性有了很大提高。

----5、加强质量管理，提高镉镍电池的可靠性

----电池均匀一致性延长了电池使用的循环次数及寿命，提高了电池使用的安全性，可靠性也显著提高。97年我厂在该产品通过ISO9002质量体系认证的基础上建立了产品的可靠性保证体系。实施从产品设计、生产过程、质量信息传递到服务的全过程可靠性控制。对产品进行了可靠性设计评审，编制产品可靠性保证大纲，建立质量信息反馈中心和用户服务制度，重点加强对生产过程的控制。

----5.1 做好对分厂人员的教育和培训

----5.2 做好产品的可追溯性管理，即从原材料进厂批次→ 活性物质生产批次→ 极板的批次或分类批号→ 单体电池的批次或分类批号→ 极板组的批次或分类批号→ 电池装配批次或分类批号→ 电池装箱入库的批次或分类批号，都要一一记录。做到“五清六分批”：即产品批号清、质量情况清、数量清、原始记录清、生产批号清；分批投料、分批加工、分批转工、分批入库、分批装配、分批出厂。

----5.3做好电池失效机理的分析和改进，在不断分析影响电池均匀性和可靠性原因的基础上对不利因素加以改进。

----5.4做好生产过程中的预防和统计工作。

----5.5做好电池的质量一致性检验和筛选。

----5.6做好用户信息的收集、传递和售前、售中、售后服务。

----通过我们与信息产业部化学物理电源产品质量监督检验中心的精诚合作，达到了铁道部路检要求，电池均匀性和可靠性的提高满足了镉镍低倍率电池在铁路客车上的使用。