Nghiên cứu ổn định và nâng cao chất lượng ắc quy chì axit kín khí không bảo dưỡng sử dụng cho công nghiệp và dân dụng

Vì vậy chúng tôi đề xuất đề tài này nhằm mục đích nghiên cứu tìm nguyên nhân ảnh hưởng của thời tiết đến công nghệ và từ kết quả nghiên cứu đưa ra các giải pháp khắc phục nhằm ổn định và

Bộ công thương Tổng công ty hoá chất việt nam Công ty cổ phần ắc quy tia sáng

báo cáo kết quả nghiên cứu khoa học

Đề tài: “Nghiên cứu ổn định và nâng cao chất lượng ắc quy chì - axit

kín khí không bảo dưỡng sử dụng cho công nghiệp và dân dụng”

Chủ nhiệm đề tài: KS Hoà Quang Nam

Thành viên tham gia: KS Phạm Hoàng Kim, KS Trần Huy Thắng

KS Bùi Thọ Hùng, KS Nguyễn Thị Nga

KS Phạm Tuấn Anh

Đơn vị thực hiện: Công ty Cổ phần ắc quy Tia sáng

Địa chỉ: Đại lộ Tôn Đức Thắng, Thành phố Hải phòng

Thời gian thực hiện: Bắt đầu tháng 1 năm 2009

Mục lục

Mục lục ……… 1

Danh mục các từ viết tắt 2 Mở đầu 3 Phần I Tổng quan ……… 4

1 Giới thiệu về ắc quy chì axit kín khí không bảo dưỡng 4

2 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài ……… 5

3 Tình hình nghiên cứu ở trong nước ……… 11

4 Tình hình thời tiết khu vực nghiên cứu 13

Phần II Thực nghiệm……….……… 14

1 Phương pháp tiến hành nghiên cứu 14

1.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất AQKK của Công ty CPAQTS và công đoạn đề tài đặt mục tiêu nghiên cứu 14

1.2 Mô tả tóm tắt phương pháp nghiên cứu 16

2 Thiết bị, dụng cụ, nguyên vật liệu, hoá chất sử dụng 19

Phần III Kết quả nghiên cứu và thảo luận ….……… 21

1 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ dung dịch và nhiệt độ môi trường đến chế độ hoá thành lá cực

22 2 ảnh hưởng của độ oxy hoá lá cực âm đến khả năng bảo quản lá cực âm sau hoá thành ở môi trường không khí

28 3 ảnh hưởng của độ oxy hoá lá cực âm đến chât lượng ắc quy sau lắp ráp

30 4 ảnh hưởng của nhiệt độ đến chế độ luyện tập ắc quy kín khí 32

5 Kết quả áp dụng sản xuất thí nghiệm 34

5.1 Khả năng lưu giữ lá cực âm sau sấy ở điều kiện thường 34

5.2 Kết quả phóng điện kiểm tra dung lượng ắc quy ở điều kiện thí nghiệm quy mô lớn

35 Phần IV Kết luận và kiến nghị… ……… 37

Tài liệu tham khảo ……… 39

Phụ lục ……… 40

danh môc c¸c tõ viÕt t¾t

(C«ng ty Cæ phÇn ¾c quy Tia s¸ng)

(Nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn)

(¾c quy ch× axit kÝn)

(¾c quy ch× axit kÝn cã van ®iÒu chØnh )

(Kh«ng b¶o d−ìng)

(TÊm l¸ c¸ch thuû tinh hÊp thô)

(Nhùa tæng hîp ABS)

Vì vậy chúng tôi đề xuất đề tài này nhằm mục đích nghiên cứu tìm nguyên nhân ảnh hưởng của thời tiết đến công nghệ và từ kết quả nghiên cứu đưa ra các giải pháp khắc phục nhằm ổn định và nâng cao chất lượng với chủng loại ắc quy kín khí không bảo dưỡng hiện có của Công ty, góp phần tăng năng lực sản xuất - tiêu thụ, tăng vị thế thương hiệu của Công ty Cổ phần ắc quy Tia sáng trên thị trường và có lợi cho người sử dụng

Đề tài được tiến hành trong 12 tháng (từ tháng 1 đến tháng 12 năm 2009, với các nội dung:

1/ Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường đến chế độ hoá thành lá cực

2/ Nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm không khí đến khả năng bảo quản lá cực sau sấy, bình ắc quy sau lắp ráp

3/ Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến chế độ luyện tập ắc quy

4/ Sản xuất thử nghiệm, đánh giá kết quả qua thí nghiệm và thực tế

5/ Hoàn thiện quy trình, áp dụng vào sản xuất

Mục tiêu: Tạo lập được quy trình công nghệ sản xuất ắc quy kín khí không bảo dưỡng phù hợp với điều kiện khí hậu Việt nam, áp dụng được vào sản xuất tại Công ty Cổ phần ắc quy Tia sáng

( Đề tài được thực hiện căn cứ Hợp đồng đặt hàng sản xuất và cung cấp dịch vụ sự nghiệp công, nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ số: 256.09 RD/HĐ- KHCN ký ngày 08/06/2009 giữa Bộ Công thương và Công ty Cổ phần ắc quy Tia sáng với đề tài “Nghiên cứu ổn định và nâng cao chất lượng ắc quy kín khí không bảo dưỡng sử dụng cho công nghiệp và dân dụng”)

Phần I Tổng quan

1 giới thiệu về ắc quy chì axit kín khí không bảo dưỡng:

ắc quy chì-axit được Gaston Planté phát minh từ 1859 Trải qua lịch sử phát triển hơn hai trăm năm, công nghệ và kỹ thuật sản xuất ắc quy trên thế giới ngày càng được cải tiến, nâng cao và không ngừng hoàn thiện theo hướng hiện đại hoá,

tự động hoá Nhờ vậy nguồn điện hoá học này cho đến nay vẫn là một trong những phương tiện tích trữ điện năng quan trọng và phổ biến nhất

ắc quy chì-axit kín khí không phải bảo dưỡng (Sealed Lead Acid Battery - Maintennance Free) là sản phẩm của sự tiến bộ lớn trong lĩnh vực nghiên cứu và sản xuất ắc quy chì-axit, chúng đã được nghiên cứu cải tiến rất nhiều để khắc phục các nhược điểm của ắc quy chì-axit thông thường nên có nhiều ưu điểm vượt trội so với ắc quy truyền thống, đó là:

• Cấu trúc kín, không rò rỉ dung dịch và khí ăn mòn, nên có thể sử dụng an toàn cho mọi thiết bị sử dụng nguồn điện một chiều

• Không cần bảo dưỡng khi vận hành: nghĩa là không phải bổ xung nước cất và kiểm tra tỷ trọng điện dịch trong suốt quá trình sử dụng, hoặc hàng năm mới phải kiểm tra điện dịch và bổ xung nước cất một lần (với trường hợp loại ắc quy cấu tạo nút có thể mở được) và chỉ cần nạp điện bổ xung khi cần thiết

• Khả năng phục hồi nhanh sau khi phóng điện sâu

• Tuổi thọ cao do tính tự phóng thấp: ắc quy chỉ tiêu hao 3 % dung lượng mỗi tháng ở nhiệt độ 20 0C

• Là nguồn điện sạch, thân thiện môi trường

Cấu tạo ắc quy kín khí:

Vì các đặc tính ưu việt của ắc quy Chì - axit kín khí - không bảo dưỡng (Sealed Lead Acid Battery, Maintenance Free) như vậy, nên chủng loại ắc quy này

được sử dụng rất rộng rãi để cung cấp nguồn điện một chiều cho:

+ Hệ thống bưu chính viễn thông

+ Các thiết bị thông tin liên lạc

+ Tram biến thế điện 110V ữ 220KV

+ Xe ô tô điện (xe ô tô nhỏ, khai thác mỏ, sân gold )

+ Khởi động động cơ (ô tô, xe máy…)

+ Lưu điện của nhà máy điện năng lượng mặt trời

+ Bộ cấp nguồn khi mất điện UPS

+ Máy tính và thiết bị văn phòng

+ Thiết bị đo lường kiểm tra

+ Thiết bi chiếu sáng khẩn cấp

+ Hệ thống báo động v.v

2 tình hình nghiên cứu ở nước ngoài:

ắc quy chì - axit là một trong những nguồn điện hoá học có lịch sử phát triển sớm nhất trong các nguồn điện hoá học Trong đó năng lượng hoá học được tích trữ

ở dạng vật liệu điện cực (PbO2 và Pb), khi phóng điện chúng cung cấp điện năng, còn khi nạp điện vật liệu điện cực lại hồi phục lại trạng thái ban đầu theo phản ứng thuận nghịch:

Phóng điện

PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O Nạp điện

Tiêu thụ ắc quy chì - axit trên thế giới hiện vẫn đứng đầu trong các dạng nguồn điện hoá học [4], xem bảng 1

- Điện thế làm việc cao và ổn định (2V/ắc quy đơn)

- Dễ chế tạo Nguyên vật liệu dễ kiếm, rẻ tiền

- Dung lượng có thể chế tạo lớn (1500 Ah/ắc quy đơn)

- Sử dụng, bảo quản dễ dàng

- Khả năng thu hồi, tái sinh cao (>95%)

ắc quy chì - axit kín khí đã được nghiên cứu từ lâu Năm 1965 Công ty Globe Union (Mỹ) lần đầu công bố sản phẩm loại này (ở dạng 1Ah) Nhiều công trình nghiên cứu tiếp sau đó tập trung vào một loạt vấn đề như:

- Thay thế thành phần hợp kim đúc sườn cực ắc quy truyền thống chì - angtimon (Pb-Sb) bằng hợp kim hàm lượng angtimon thấp hoặc không có angtimon để khắc phục sự thoát khí hydro khi nạp quá và lưu trữ

- Cố định axit trong chất điện ly keo hoặc lá cách hấp thụ

- Làm ắc quy kín hoàn toàn (sealed) hoặc có van điều chỉnh an toàn (Valve Regulated Lead Acid Battery)

- Chế tạo vỏ bình chịu áp lực v.v…

Kết quả của các quá trình nghiên cứu cho thấy:

ắc quy chì - axit là hệ thống điện hoá: (+) PbO2 // H2SO4 // Pb (-)

Quá trình phóng/nạp điện ắc quy xẩy ra theo phương trình phản ứng tổng quát: Phóng điện

PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O Nạp điện

Đồng thời với quá trình chính trên, trong quá trình nạp điện ắc quy còn xẩy ra quá trình phụ (không mong muốn) đó là quá trình điện phân nước:

Khi ắc quy hoạt động, ở giai đoạn nạp điện, đến điện thế phân huỷ nước

ở cực âm 4H+ + 4e = 2H2↑

ở cực dương 4OH- - 4e = O2↑ +2H2O

Khí hydro và oxy sinh ra có tác hại:

- Làm mất nước và thay đổi nồng độ dung dịch điện ly

- Giảm độ bền cơ học của lá cực

- Giảm hiệu suất nạp điện

- Phải thường xuyên bổ xung nước cất khi sử dụng

- Gây ô mhiễm môi trường và hư hỏng thiết bị, vì khí thoát ra mang theo hơi axit

Sự thoát oxy, hydro phụ thuộc vào bản chất của điện cực Nói cách khác nó phụ thuộc vào quá thế thoát oxy và hydro trên điện cực Nên để hạn chế quá trình này với ắc quy chì-axit các nhà nghiên cứu trên thế giới đã tiến hành bằng nhiều biện pháp như:

- Nghiên cứu lựa chọn thành phần hợp kim đúc sườn cực phù hợp để tăng quá thế thoát hydro

- Nghiên cứu làm tăng khả năng nhận nạp của ắc quy để có thể nạp ắc quy ở mật độ dòng nhỏ, điện áp thấp

- Nghiên cứu khử oxy và hydro trên các điện cực

- Dùng van điều áp hoặc van có chứa xúc tác tổng hợp nước từ oxy và hydro để chống mất nước & chống nổ trong quá trình nạp điện [3]

Sự thoát hydro trên điện cực phụ thuộc vào độ tinh khiết của chì, với ắc quy

đúc sườn cực Do quá thế thoát hydro trên angtimon nhỏ hơn trên chì nên ion H+

dễ bị khử ở cực âm thành hydro Để tăng quá thế thoát hydro người ta nghiên cứu

đúc sườn cực bằng hợp kim chì-angtimon có hàm lượng Sb thấp hoặc không có angtimon như hợp kim chì-canxi, chì-canxi-thiếc, chì-cadimi-thiếc.v.v

Việc nghiên cứu, chế tạo ắc quy kín có van điều chỉnh áp suất VRLA (Valve Regulated Lead Acid) ngày càng được ưa chuộng, nguyên tắc của chúng là tái kết hợp oxy và hydro thành nước trong quá trình ắc quy hoạt động, khiến ta không phải bổ xung nước cất trong quá trình sử dụng ắc quy (không phải bảo dưỡng – Maintennance Free - MF) với loại ắc quy này người ta sử dụng lá cách thuỷ tinh hấp thụ (Absorptive Glass Mat – AGM) làm tấm cách cố định dung dịch điện ly do chúng có độ xốp rất lớn, khả năng thấm axit cao và bền trong dung dịch axit sulfuric

Khác với ắc quy chì-axit truyền thống, với ắc quy kín khí - không bảo dưỡng

do lựa chọn được hợp kim đúc sườn cực (chì-canxi), lá cách (AGM), phương pháp

cố định điện dịch và kết cấu phù hợp, trong quá trình nạp điện oxy và hydro sinh ra trong quá trình ắc quy hoạt động không thoát ra ngoài mà tái kết hợp với nhau tạo thành nước theo các phản ứng sau:

* Phản ứng hoá học của PbO với điện dịch axit

2PbO + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O (3), H 2 O tới phản ứng (1)

Như vậy sự khác nhau cơ bản của ắc quy kín so với ắc quy truyền thống là:

- Sườn cực: được chế tạo bằng hợp kim chì - canxi (Pb-Ca) hoặc hợp kim chì - angtimon với hàm lượng Sb thấp (với ắc quy ít bảo dưỡng – LM)

- Lá cách: sử dụng lá cách tấm bông thuỷ tinh hấp phụ (AGM) hoặc cố

định điện dịch bằng gel

- Vỏ bình: Sử dụng nhựa tổng hợp chiụ áp lực và nhiệt (ABS)

- Điện dịch: sử dụng dung dịch axit sulfuric có tỷ trọng cao hơn ắc quy chì-axit truyền thống

- Sử dụng van an toàn (vent cap) hoặc van có chứa xúc tác tổng hợp H2O

từ oxy và hydro để chống nổ và giảm bay hơi nước

Người ta khuyên rằng: điện áp nạp ắc quy kín khí nên được điều chỉnh bằng việc xem xét môi trường xung quanh gần ắc quy thay vì xác định nhiệt độ ắc quy

ắc quy nên nạp ở nhiệt độ môi trường xung quanh trong phạm vi 320F - 1040F (00C

- 400C), phạm vi hiệu quả là 450F - 950F (50C - 350C), không nên nạp < 320F (00C ) hoặc > 1040F (400C) ắc quy có thể bị giảm chất lượng bởi nhiệt hoặc thiếu nạp Nạp điện vượt quá ở vung nhiệt độ môi trường cao hoặc nạp thiếu ở vùng nhiệt

độ môi trường thấp đều làm giảm dung lượng phóng điện của ắc quy

Với việc bảo quản ắc quy nên cất trữ trong điều kiện:

- Độ ẩm thấp

- Nhiệt độ 50F - 950F (-140C đến 350C)

- Giữ sạch, tránh ánh sáng mặt trời, nguồn nhiệt và mưa giột

Nhiệt độ bảo quản càng tăng dung lượng bảo quản ắc quy càng giảm

Các kết quả nghiên cứu này đã được áp dụng vào sản xuất và cung cấp ra thị trường rất nhiều loại ắc quy kín khí phù hợp với yêu cầu của người tiêu dùng Tuy nhiên nội dung các kết quả nghiên cứu này là bí quyết công nghệ riêng của

đơn vị nghiên cứu hoặc sản xuất, nên chúng không được công bố hoặc công bố không đầy đủ

3 tình hình nghiên cứu ở trong nước:

Sản lượng ắc quy chì axit của Việt nam hiện đã gần thoả mãn nhu cầu trong nước Do đó các đơn vị sản xuất chú trọng đến việc nhập khẩu công nghệ hiện đại

có trình độ tự động hoá cao, ưu tiên sản phẩm mới có lợi thế cạnh tranh cao

- Giai đoạn 2003 – 2005: mở rộng và đổi mới công nghệ các nhà máy hiện

có, nghiên cứu nâng cao chất lượng, tăng chủng loại ắc quy, đưa sản lượng lên 1

ty LD Malaysia – Việt nam, Công ty LD 3K, Công ty Le Long, Công ty GS) và một vài cơ sở sản xuất tư nhân nhỏ

niên chín mươi Viện Hoá học Công nghiệp (Tổng Công ty Hoá chất Việt nam) và Viện Hoá học (Viện khoa học Việt nam) cũng đã đề cập đến (tập trung nghiên cứu

về ắc quy kín điện dịch keo và ức chế hoà tan angtimon), nhưng kết quả nghiên cứu mới ở mức thăm dò, chưa đạt được yêu cầu để có thể triển khai ở mức sản xuất thử (như: Luận án Phó tiến sĩ của nghiên cứu sinh Phan Thị Bình (Viện Hoá học) năm

1993, Báo cáo kết quả nghiên cứu ắc quy chì - axit kín của Nhóm nghiên cứu nguồn điện hoá học Viện Hoá học công nghiệp (Nguyễn Việt Hoa, Phạm Hoàng Kim, Nguyễn Ngọc Trai v.v ) năm 1991

Hiện nay trong lĩnh vực sản xuất ắc quy chì-axit kín khí-không bảo dưỡng ở Việt nam có Công ty Cổ phần ắc quy Tia sáng từ năm 1999 đã đưa vào sản xuất ắc quy khô kín khí (theo công nghệ Hàn quốc) sử dụng cho: Xe gắn máy, Tín hiệu thông tin liên lạc và các loại ắc quy công nghiệp có dung lượng từ 1,2Ah đến 1500Ah Ngoài ra một vài đơn vị sản xuất ắc quy ở Việt nam như Công ty CP pin-

ắc quy Miền Nam, Công ty CP pin-ắc quy Vĩnh phú cũng bắt đầu nghiên cứu sản xuất thăm dò chủng loại ắc quy này

Công nghệ sản xuất ắc quy kín khí của Công ty Cổ phần ắc quy Tia sáng là công nghệ sản xuất ắc quy VRLA được chuyển giao từ Kuk je Industry Battery Co.,Ltd Korea (Hàn quốc) Kuk je Industry Battery Co.,Ltd được thành lập 27/3/1986 là một trong những cơ sở sản xuất ắc quy độc lập ở Hàn Quốc Công ty

có trụ sở đặt tại Thành phố Kyung Buk Sản phẩm của Kuk je được tiêu thụ tại Hàn Quốc và xuất khẩu sang các thị trường Bắc Mỹ, Châu Âu, Châu úc và Trung Đông Doanh số năm 1988 của Công ty Kuk je đạt 183 triệu USD, trong đó xuất khẩu 175 triệu USD

Với chúng tôi (Công ty cổ phần ắc quy Tia sáng) qua thực tế triển khai sản xuất từ năm 1999 đến nay, nhận thấy công nghệ ắc quy kín khí đang sử dụng cũng cần phải có sự nghiên cứu thay đổi một cách phù hợp với điều kiện khí hậu nhiệt

đới nóng ẩm ở Miền Bắc Việt nam (nhiệt độ và độ ẩm không khí luôn biến đổi lớn theo mùa) Vì vậy chúng tôi đề xuất đề tài này nhằm mục đích nghiên cứu tìm nguyên nhân và biện pháp nhằm ổn định và nâng cao chất lượng với chủng loại ắc quy kín khí không bảo dưỡng hiện có Tạo lập được quy trình công nghệ sản xuất

ắc quy kín khí không bảo dưỡng phù hợp với điều kiện khí hậu Việt nam, áp dụng

được vào sản xuất tại Công ty, góp phần tăng năng lực sản xuất - tiêu thụ, tăng vị thế thương hiệu của Công ty trên thị trường và có lợi cho người sử dụng

Nội dung nghiên cứu bao gồm:

1/ Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường đến chế độ hoá thành lá cực,

2/ Nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm không khí đến khả năng bảo quản lá cực sau sấy, bình ắc quy sau lắp ráp

3/ Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến chế độ luyện tập ắc quy

4/ Sản xuất thử nghiệm, đánh giá kết quả qua thí nghiệm và thực tế

5/ Hoàn thiện quy trình, áp dụng vào sản xuất

4 tình hình thời tiết khu vực nghiên cứu

phũng Hải Phũng là Thành phố nằm sỏt biển Đụng nờn cú khớ hậu đặc trưng của khớ hậu ven biển, nhưng do Thành phố nằm trong vành đai nhiệt đới giú mựa chõu

Á nờn Hải Phũng cũng chịu ảnh hưởng của giú mựa

Mựa giú bắc (mựa đụng) lạnh và khụ kộo dài từ thỏng 11 đến thỏng 4 năm sau Giú mựa nồm (mựa hố) ẩm, nhiều mưa kộo dài từ thỏng 5 đến thỏng 10

• Nhiệt độ: Nhiệt độ trung bỡnh hàng thỏng từ 20 - 230C, cao nhất vào mựa hố

cú khi tới 400C, thấp nhất vào mựa đụng nhưng ớt khi xuống dưới 80C

• Mưa: Lượng mưa trung bỡnh hàng năm từ 1.400 ữ 1.600 mm Bóo thường

xảy ra từ thỏng 6 đến thỏng 9

• Độ ẩm: Độ ẩm trung bỡnh trong năm là 85%, cao nhất cú thể là 100% vào

thỏng 3, thấp nhất là vào thỏng 11 và thỏng 12 cú thể xuống 60%

• Nắng: Trong suốt năm cú khoảng 1.600 giờ nắng

• Giú: Giú Đụng-Bắc giao mựa với giú Đụng-Nam vào thỏng 2,3,9,10 hàng

năm Trong thỏng 8 cũn chịu ảnh hưởng của giú Tõy Tốc độ giú trung bỡnh từ 2,8 đến 3,7m/s Tốc độ giú Tõy là nhỏ nhất, giú Đụng-Nam là lớn nhất

Các yếu tố thời tiết này là một trong những tác nhân gây ảnh hưởng tới chất

lượng ắc quy trong mục tiêu nghiên cứu của đề tài (xem bảng 2)

Bảng 2: THễNG SỐ ĐO THỜI TIẾT TRUNG BèNH TẠI

THÀNH PHỐ HẢI PHềNG 2003 -2007

Năm Thụng số Đơn vị

Phần II Thực nghiệm

1 Phương pháp tiến hành nghiên cứu

1.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất ắc quy chì - axit kín khí của Công ty Cổ phần ắc quy Tia sáng và công đoạn đề tài đặt mục tiêu nghiên cứu:

Công ty Cổ phần ắc quy Tia sáng sản xuất ắc quy theo công nghệ Hàn quốc

(xem sơ đồ nguyên lý hình 4)

Chì nguyên chất (≥99,98%Pb) được nghiền thành bột trong hệ thống máy nghiền bột chì (1) Bột chì tạo ra được phối trộn với dung dịch axit Sunfuric, phụ gia và nước cất thành cao chì trong máy trộn cao (3) Cao chì đạt độ dẻo cần thiết

được trát bằng máy trát cao (4) lên sườn cực đúc từ hợp kim Chì Canxi (Pb – Ca) bằng máy đúc sườn cực (2) Lá cực sau trát cao được ủ, sấy trong máy sấy (5) và lắp vào thùng chứa dung dịch axit sunfuric loãng để điện phân hoá thành (6) thành

điện cực dương (PbO2) và âm (Pb xốp) phân biệt bằng dòng điện một chiều Lá cực sau hoá thành được rửa sạch axit, sấy khô trong máy sấy khí trơ (7) và đem gia công (cắt, mài) thành lá cực đơn (8) Lá cực đơn đạt yêu cầu kỹ thuật được phối hợp với vỏ bình (chế tạo bằng nhựa ABS), lá cách (lá cách hấp phụ AGM), trụ cực, keo gắn (keo epoxy) để lắp ráp thành bình ắc quy (10) ắc quy lắp xong được cấp

điện dịch axit Sulfuric (H2SO4) có nồng độ phù hợp và phóng/nạp luyện tập để tạo thành bình ắc quy thành phẩm

Trong sơ đồ công nghệ sản xuất này vị trí đặt mục tiêu tập trung nghiên cứu của đề tài là ô số 6 (Hoá thành lá cực) và ô số 11 (nạp/phóng điện luyện tập ắc quy kín khí sau lắp ráp) vì những công đoạn này bị tác động của nhiệt độ và độ ẩm không khí tương đối rõ nét Các công đoạn khác (như nghiền bột chì, trộn cao.v.v ) cũng bị ảnh hưởng, nhưng các thiết bị tiên tiến mà Công ty mới đầu tư (như hệ thống nghiền bột chì của Italy, trộn cao của USA) đã xử lý và khống chế được yếu

tố ảnh hưởng này

Hình 4: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ẮC QUY KÍN KHÍ

TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN ẮC QUY TIA SÁNG

NghiÒn bét ch×

(1)

Trén cao (2)

Tr¸t cao (4)

ñ, sÊy (5)

Ho¸ thµnh (6)

Röa, sÊy khÝ tr¬

(7)

Gia c«ng (8)

L¾p ¾c quy (10)

§óc phô tïng (9)

§óc s−ên (3)

Dung dịch Axit sulfuric

N¹p luyÖn tËp (11)

NhËp kho (12)

Vá b×nh ABS L¸ c¸ch AGM Keo EPOXY

1.2 Mô tả tóm tắt phương pháp nghiên cứu:

- Chế tạo bột chì:

Chì nguyên chất (có hàm lượng Pb > 99,98%) được nghiền thành bột trong thiết bị nghiền bột chì Italy theo nguyên lý: Chì được nấu chảy trong nồi nấu chì, chì lỏng được bơm lên máy đúc bi, bi chì được định kỳ cấp vào máy nghiền thùng quay, máy nghiền quay, bi bị chà sát va đập vào nhau nóng lên ôxy hoá và tách thành bột Bột được hút ra do quạt hút qua hệ thống lọc tay áo Toàn bộ lượng bột chì thu được sau lọc tay áo được vít tải vô tận chuyển đến gầu nâng tải bột lên đổ vào xilô chứa bột

- Đúc sườn cực:

Hợp kim chì-canxi (tiêu chuẩn kỹ thuật theo bảng 3) được đúc thành sườn cực theo phương pháp đúc rót hợp kim chì nóng chảy với máy đúc sườn cực tự động

Mỹ, Hàn quốc và Đài loan (công ty hiện có)

Bảng 3: Chỉ tiêu kỹ thuật hợp kim chì Canxi

Stt Tên chỉ tiêu Ký hiệu ĐVT Mức yêu cầu

độ dẻo trên màn hình kiểm tra và tỷ trọng cao chì) Cao chì đạt yêu cầu được trát

lên sườn cực với máy trát cao USA Lá cực sau trát cao được xếp lên giá lá cực chuyển vào ủ-sấy trong hệ thống thiết bị ủ-sấy tự động (công suất 24 giá lá cực, tương ứng 140.000 lá cực ắc quy / mẻ )

- Hoá thành lá cực:

Lá cực sau ủ-sấy (lá cực sống) đạt tiêu chuẩn kỹ thuật được lắp vào các thùng hoá thành có chứa dung dịch axit sulfuric loãng, tỷ trọng d = 1,05 ữ 1,07g/cm3 theo phương pháp lắp song song, các thùng hoá thành được mắc nối tiếp với nhau thành dẫy để tiến hành hoá thành (các lá cực dương được nối với cực dương, các lá cực

âm được nối với cực âm của máy nạp hoá thành Tackless System Formation Rectifier) Nạp hoá thành theo phượng pháp nạp bậc (Công ty đang áp dụng) Kết thúc quá trình hoá thành ta sẽ thu được hai loại lá cực dương (PbO2) và âm (Pb xốp) phân biệt Lá cực sau hoá thành được rửa sạch axít, sấy khô bằng máy sấy khí trơ (Đài loan), đem phân tích xác định hàm lượng [PbO2] lá cực dương và [PbO] lá cực

âm (theo phương pháp hiện hành công ty đang sử dụng)

- Gia công lá cực và lắp bình ắc quy:

Lá cực sau sấy hoá thành đem cắt, mài theo kích thước lắp ráp (công đoạn gia công lá cực), sau đó phối hợp với các chi tiết lắp ráp như: vỏ bình ABS, lá cách AGM theo tiêu chuẩn kỹ thuật bảng 4 , trụ cực, keo gắn epoxy, van an toàn (vent cap) v.v đem lắp thành bình ắc quy

Bảng 4: Chỉ tiêu kỹ thuật lá cách AGM

Số tt Thông số Đơn vị đo Yêu cầu

Bình ắc quy lắp xong được cấp dung dịch axit sulfuric với thể tích và tỷ trọng

điện dịch (d = 1,28 đến 1,32 g/cm3) phù hợp với bình đó Tiến hành phóng nạp luyện tập và kiểm tra đánh giá chất lượng theo tiêu chuẩn TCVN 4472-1993 (xem sơ đồ các bước nghiên cứu hình 5 ) với các thiết bị kiểm tra thử nghiệm: Máy kiểm tra 3C (3C Discharge Tester), Máy kiểm tra 5C (5C Discharge Tester ), máy kiểm tra tuổi thọ và dung lượng ( Life Cycle & Capacity Tester )

Trong công đoạn hoá thành: tiến hành theo dõi quá trình hoá thành bị ảnh hưởng bởi yếu tố nhiệt độ Lá cực sau sấy hoá thành được phân tích hàm lượng [PbO2] lá dương và [PbO] lá âm (bằng phương pháp chuẩn độ hoá học) Lá cực âm

được lưu mẫu và phân tích kiểm tra hàm lượng [PbO] theo thời gian bảo quản để

đánh giá chất lượng lá cực và ắc quy

Trong công đoạn luyện tập ắc quy: thí nghiệm được kiểm tra kết quả luyện tập phụ thuộc yếu tố nhiệt độ và thời gian bảo quản ắc quy sau luyện tập

2 Thiết bị, dụng cụ, nguyên vật liệu và hoá chất sử dụng

Bảng 5: thiết bị nghiên cứu

Stt Tên thiết bị Đặc điểm kỹ thuật Nơi chế tạo

1

Hệ thống máy nghiền bột

chì (Lead Oxide System)

(Ball Mill Type )

5

Hệ thống thiết bị ủ-sấy lá

cực tự động (Automatic

Solidifying and Drying)

Công suất: 24giá ủ, sấy (140.000 lá cực ắc quy khởi động ô tô/mẻ)

Midsouth IndustriesCo.,Ltd

10 Máy kiểm tra 3C

Sung Kawang Machine Co.,Ltd

11 Máy kiểm tra 5C

Sung Kawang Machine Co.,Ltd

12

Máy kiểm tra tuổi thọ và

dung l−ợng ( Life Cycle &

Capacity Tester )

Machine Co.,Ltd

Bảng 6: Hóa chất và nguyên vật liệu thí nghiệm chính Stt Danh mục Đơn vị Số l−ợng I 1 2 3 4 5 6 7 8 * Hoá chất, nguyên vật liệu chính - Chì nguyên chất - Hợp kim Chì - Canxi - Axit Sulfuric - Bari Sulfat - Lignin - Khói đèn - Sợi bông hoá học (cắt ngắn 3mm) - Chất ức chế tổng hợp kg “ “ “ “ “ “ “ 1.000 560

1.000 20

4

4

2

2,5

II 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 * ắc quy kín khí thí nghiệm 12V- 4Ah 12V- 5Ah H 12V- 5Ah W 12V- 7Ah MFH 12V- 7Ah MFW 12V- 9Ah 12V- 12Ah 12V- 100Ah 2V- 200Ah 2V- 500Ah cái “ “ “ “ “ “ “ “ “

2

2 2 2 2 2 2 2

3

3