Ảnh hưởng của độ oxy hoá lá cực âm đến chât lượng ắc quy Trang 3 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TÁT TIBACO Tiasang Battery Joint Stock Company Công ty Cổ phần ắc quy Tia sáng RD Research
Trang 1BỘ CÔNG THƯƠNG
TONG CONG TY HOA CHAT VIET NAM
CONG TY C6 PHAN AC QUY TIA SANG
BAO CAO
KET QUA NGHIEN CUU KHOA HOC
“Nghiên cứu ổn định và nâng cao chat luong de quy chi - axit
kin khi không bảo dưỡng sử dụng cho công nghiệp và dân dựng” Chù nhiệm đẻ tà: — KS Hoà Quang Nam
Thành viên tham gia: KS Phạm Hoàng Kim, KS Trầu Huy Thắng, KS Bùi Thọ Hùng, KS Nguyễn Thị Nga KS Pham Tuga Aah
Đơn vị thực hiện: — Công ty Cổ phần Ắc quy Tỉa síng
Địa chỉ: Đại lộ Tôn Đức Thắng, Thành phố Hải phòng Thời gian thực hiện: Bắt đầu tháng | nâm 22009
Kết thác tháng 12 năm 2009
Trang 2St Phản HT 3% 32 Phần IV MỤC LỤC Danh mục các từ viết tắt Mồ đầu Tổng quan
Giới thiệu quy chì axit kín khí không bảo dưỡng Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài
Tình hình nghiên cứu ở trong nước Tình hình thời tiết khu vực nghiên cứu Thực nghiêm
Phương pháp tiến hành nghiên cứu
Sơ đồ công nghệ sản xuất AQKK của Công ty CPAQTS va
công đoạn đẻ tài đặt mục tiêu nghiên cứu
Mô tả tóm tắt phương pháp nghiên cứu Thiết bị, dụng cụ, nguyên vật liệu, hod cl Kết quá nghiên cứu và thảo luận
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ dung dịch và
nhiệt độ môi trường đến chế độ hoá thành lá cực
Ảnh hưởng của độ oxy hoá lá cực âm đến khả năng bảo quản
lá cực âm sau hố thành ở mơi trường khơng khí
Ảnh hưởng của độ oxy hoá lá cực âm đến chât lượng ắc quy
Trang 3DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TÁT
TIBACO Tiasang Battery Joint Stock Company (Công ty Cổ phần ắc quy Tia sáng)
RD Research and Development
(Nghiên cứu và phát triển)
SLA Sealed Lead Acid Battery
(Ắc quy chì axit kín)
VRLA Valve Regulated Lead Acid Battery (Ắc quy chì axit kín có van điều chỉnh )
ME Maintenance Free
(Không bảo dưỡng)
AGM Absorptive Glass Mat
(Tam [é céch thuy tinh bap thu)
ABS Acrylic Butylen Stylen
(Nhựa tổng hợp ABS)
Pb-Ca Hợp kim Chì - Canxi Pb-Sb Hgp kim Chi - Angtimon
AQKK Ắc quy kía khí
AQTDK Ắc quy tích điện khô AQKD Ắc quy khởi động AQXM Ac quy xe máy
TCVN Tiêu chuẩn Việt nam
PX Phân xưởng
Trang 4MÔ ĐẦU
Để đáp ứng chủng loại ắc quy kía khí không bảo dưỡng (Sealed Lead Acid
Battery - Maintenoance Free) theo yêu cầu đồi hỏi của thị trường, năm 1997 Công
ty Cổ phần ắc quy Tia sáng là đơn vị đầu tiên của Việt nam đã đầu tư nhập dây
chuyển sản xuất ắc quy kía khí không bảo dưỡng theo công nghệ Hàn quốc Hiện nay Công ty đã sản xuất được > 53 chủng loại sản phẩm ắc quy chì-axit khô kín khí không bảo dưỡng, chủ yếu loại ắc quy kía có van điều chỉnh VRLA (Valve
Regulated Lead Acid Batery), điện áp từ 2V đến 12V, dung lượng từ I,2Ah đến
1.500Ah Nhưng qua thực tế triển khai sản xuất, chúng tôi nhận thấy công nghệ
sản xuất ắc quy kía khí đang sử dụng chưa thực sự ổn định với điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm ở Miền Bắc Việt nam (nhiệt độ và độ ẩm biến đổi lớn theo mùa) Vì vậy chúng tôi đẻ xuất đẻ 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 ởn định và nâng cao chất lượng với chùng loại ắc quy kía khí không bảo dưỡng hiện có của Công ty, góp phản tăng năng lực sản xuất -
tiêu thụ, tăng vị thế thương hiệu của Công ty Cỏ phần ắc quy Tỉa 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:
1ý 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 3/ Hoàa 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
(Dé tai được thực hiện căn cứ Hợp đẳng đặt hàng sản xuất và cưng cấp dịch vụ sự
nghiệp công, nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ số: 256.00 RDIHĐ- KHCN Lý ngày 0810612009 giữa Bộ Công thương và Công ty Cổ phân ắc quy Tia sáng với để tài “Nghiên cứu ổn định và nâng cao chất lượng ắc quy kín khí không
Trang 5PHANI TONG QUAN
1 GIGI THIEU VE AC QUY CHI AXIT KiN KHÍ KHƠNG BẢO DƯỠNG:
Ac 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 khơng ngừng hồn thiện theo hướng hiện đại hoá, tự động hố Nhờ vậy ngn điện hoá học này cho đến nay vẫn là một trong những
phương tiện tích trữ điện năng quan trọng và phỏ biến nhất
Ac quy chi-axit kía khí không phải bio dutag (Sealed Lead Acid Battery - Maiateanance Free) là sản phẩm của sự tiến bộ lớn trong lính vực nghiên cứu và sản xuất ắc quy chỳaxit, 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 kía, không rò rỉ dung địch và khí
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 a mòn, nên có thể sử dụng an toàn
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 hỏi nhanh sau khi phóng điện sâu
Tuổi thọ cao do tính tự phóng thấp:
tháng ở nhiệt độ 20 °C
La nguồn điện sạch, thân thiện môi trường
Trang 6
Vì các đặc tính ưu việt của ắc quy Chì - axit kía khí - không bảo dưỡng (Sealed Lead Acid Battery, Maintenance Free) abut vay, nên chủng loại &
được sử dụng tất 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 + 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 bị chiếu sáng khẩn cấp + Hệ thống báo động v.v
2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ở NƯỚC NGOÀI:
Ac quy chi - 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 (PbO; và Pb), khi phóng điện chúng cung cấp điện năng, cồn khi nạp điện vật liệu điện cực lại hỏi phục lại trạng thái ban đầu theo phản ứng
thuận nghịch:
Thóng điện
PbO, +Pb +2H,SO, 4# 2Pb5O,+2H,O
Nạp điện
Tiêu thụ ắc quy chì - axit trên thế giới biện vẫn đứng đầu trong các dạng nguồn điện hoá học [4], xem bang 1
Trang 7Ac quy Ni- MH 1.800 4 | Ac quy Ni-Cd 1.500 5 Ac quy loại khác (Ni-Fe, Zn, Ag, nhiệt độ 3.100 cao.v.Y )
6 | Pia kiểm MaO,/Za điện dịch kiểm 10.000
7_ | Pia muối MaO,/Za điện dịch muối 6.500
8 |PiaLicác loại 2.400
Tổng: 48.200
Vì nguồn điện hoá học giữ vai trồ to lớn trong kinh tế, quốc phòng và cuộc sống, đặc biệt là nhu cầu cơ động và sử dụng độc lập với nguồn điện lưới; Nên các nhà nghiên cứu trên thể giới không ngừng tìm tồi nghiên cứu để tìm ra những nguổn điện hoá học mới có năng lượng cao hơn, thuận tiện hơn, kinh tế hơn và không ngừng tìm cách cải tiến các nguồn điện hoá học truyền thống Trong đó ắc qui chi-axit & dạng kía khí là đối tượng được các nhà nghiên cứu trên thế giới đặc biệt quan tâm, do ắc quy chì axit có ưu điểm:
Điện thế làm việc cao và ổn định (@Viấc quy đơn) Dễ chế tạo Nguyên vật liệu đễ kiếm, tẻ tiền
Dung lượng có thể chế tạo lớa (1300 Ahiấc quy đơn) Sử dụng, bảo quản dễ dàng
Khả năng thu hỏi, tdi sinh cao (95%)
Ae quy cbi - axit kía khí đã được nghiên cứu từ lâu Năm 1963 Công ty Globe Uaion (Mỹ) lầu đầu công bố sản phẩm loại nầy (ở dạng LAb) Nhiều công trình
nghiên cứu tiếp sau đó tập trung vào một loạt vấn đề như:
Thay thế thành phản 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
Lam ắc quy kín hoàn toàn (sealed) hoặc có van điều chỉnh an toàn (Valve
Trang 8Kết quả của các quá trình nghiên cứu cho thấy:
Ấc quy chì - axit là bệ thống diga bod: (4) PbO, // H,S0, // Pb
Quá trình phóng/oạp điện ắc quy xẩy ra theo phương trình phảu ứng tổng quát: Thóng điện PbO, +Pb +2H,SO, 4# 2Pb5O, +2H,O Nạp điện Đồng thời với quá trình chính trên, trong quá trình nạp điện ắc quy còn xảy ra phân nước:
thể phân huỷ nước quá trình phụ (không mong muốn) đó là quá trình đi
quy hoạt động, ở giai đoạn nạp điện, đến
ở cực âm 4H*+4e=2H,J
ở cực dương 40H - de = 0,1 42H,0
Khí bydro và oxy sinh ra có tác bại:
- Lam 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 mhiểm 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 từoxy và hydro để chống mất nước & chống nổ trong quá trình nạp điện [3]
Sự thoát hydro trên điện cực phụ thuộc vào độ tỉnh khiết của chì, với ắc quy
chì-axit truyền thống nói chung người ta sử dụng hợp kim chì-angtimon (Pb.Sb) để
Trang 9đúc sườn cực Do quá thế thoát bydro 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-ca dimi-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
n ta không
hợp oxy và hydro thành nước trong quá trình ắc quy hoạt dong, KI
phải bổ xung nước cất trong quá trình sử dụng ắc quy (không phải bảo dưỡng — Maintennanee Free - ME) với loại ắc quy này người ta sử dụng lá cách thuỷ tỉnh hấp thụ (Absorptive Glass Mat AGM) làm tấm cách cố định dung dịch điện ly do chúng có độ xốp rất lớa, khả năng thấm axit cao và bẻn 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 khơng thốt ra ngồi mà tái kết hợp với nhau tạo
thành nước theo các phản ứng sau: * Phản ứng ở cực dương ( thoát khí O; ) 2H;O > 0,4 4H* +4e (1), O;riến tới bê mặt lá cực âm * Phản ứng ở cực âm Phản ứng hoá học của Chì xốp với O; 2Pb +O, —>2PbO (2)
* Phản ứng hoá học của PbO với điện dịch axit
2PbO +2H;SO, —› 2PbSO, + 2H,O (3), #;Oưới phản ứng (1)
* Phản ứng khử lầm giảm PbSO,
2PbSO, +4H* +4e — 2Pb + 2H,SO, (4)
Ph chuyén téi phan vg (2), _ H,SO,chuyển tới phản ứng (3)
* Tổng các phản ứng:
O; +4H* +4e > 2H,0
Các phản ứng trên xẩy ra bên trong ắc quy nên cân bằng luôn luôn được duy:
trì, không có khí thoát ra, ắc quy không mất nước trong quá trình sử dụng [12]
Trang 10Như vậy sự khác nhau cơ bản của ắc quy kín so với ắc quy truyền thống là:
~ Sườa 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 tỉnh hấp phụ (AGM) hoặc cố định điện dịch bằng geL
~ Vỏ bình: Sử dụng nhựa tổng hợp chỉu áp lực và nhiệt (ABS)
- Điện dịch: sử dụng dung dịch axit sutfuric 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 H,O
từ oxy và hydro để chống nổ và giảm bay hơi nước
Người ta khuyên rằng: điện áp nạp ắc quy kía khí nên được điều chỉnh bằng việc xem xết 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 32°F - 104°F (0°C - 40°C), pham vi higu qua la 45°F - 95°F (5°C - 35°C), khong nên nạp < 32°F (0°
) hoặc > 104°F (40°C) ắc quy có thể bị giảm chất lượng bởi nhiệt hoặc thiếu nạp Nap 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 3°F - 93°F (-14°C dén 35°C)
lữ sạc h, tránh ánh sáng mặt trời, nguồn nhiệt và mưa giột
Nhiệt độ bảo quản càng tăng dung lượng bảo quản ắc quy càng giảm
Trang 113 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ở TRONG NƯỚC:
Sản Lượng ắc quy chì axit của Việt nam hiện đã gần thoả mãn như cầu trong nhập khẩu công nghệ hiện đại
có lợi thế cạnh tranh cao nước Do đó các đơn vị sản xuất chú trọng đến ví
có trình độ tự động hoá cao, ưu tiên sản phẩm m‹
- 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
đến 1,2 triệu KWh/năm
- Giai đoạn 2005 — 2010: tiếp tục hồn thiện cơng nghệ, đưa lên trình độ
công nghệ và chất lượng sản phẩm đạt tiêu chuẩn quốc tế Nâng sản lượng lên 1,3
đến 1,9 triệu KWh/năm
Hiện nay trong cả nước có 3 cơ sở sản xuất ắc quy thuộc Tổng Cơng ty hố chất Việt nam (Công ty CP ắc quy Tia sáng, Công ty CP pia-ắc quy Miễn Nam,
Công ty CP pia-ắc quy Vĩnh phú), 4 cơ sở sản xuất có vốn đầu tư nước ngồi (Cơng
ty LD Malaysia — Việt nam, Công ty LD 3K, Công ty Le Long, Công ty ŒS) và một
vài cơ sở sản xuất tư nhân nhỏ
Nghiên cứu trong lĩnh vực ắc quy chì-axit kín khí từ những năm của thập
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 vẻ ắc quy kía điện dịch keo và ức chế hoà tan angtimon), nhưng kết quả nghiên cứu
mới ở mứt thăm dò, chưa đạt được yêu cầu để có thể triển khai ở mứt 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 Hố học cơng nghiệp (Nguyễn Việt Hoa, Phạm Hoàng
Kim, Nguyễn Ngọc Trai v.v ) năm 1991
Hiện nay trong lĩnh vực sản xuất ắc quy chỳ-axit kía khí-không bảo dưỡng ở
Viet nam có Công ty Cổ phần ắc quy Tỉa 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 tỉa liên lạc và các loại ắc quy công nghiệp có dung lượng từ 12Ah đến 1500Ah Ngoài ra một vài đơn vị sản xuất ắc quy ở Việt nam như Công ty CP pin- ắc quy Miễn Nam, Công ty CP pin-ắc quy Vĩnh phú cũng bắt đầu nghiên cứu sản xuất thăm dò chủng loại ắc quy này
Trang 12Công nghệ sản xuất ắc quy kía 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 (Han quốc) Kuk je Industry Battery Co Lid 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 dat 183 trigu USD, trong 46 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 kía khí đang sử dụng cũng
kiện khí hậu nhiệt
cần phải có sự nghiên cứu thay đổi một cách phù hợp với đi
đới nóng ẩm ở Miễn Bắc Việt nam (nhiệt độ và độ ẩm không khí luôn biến đổi lớn theo mùa) Vì vậy chúng tôi để xuất để 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 kía 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:
1ý 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 3/ Hoàn thiện quy trình, áp dụng vào sản xuất
Trang 134 TÌNH HÌNH THỜI TIẾT KHU VỰC NGHIÊN CỨU
Công ty Cổ phần Ắc quy Tia sáng nằm trong địa phận Thành phé Hải
phòng Hải Phòng là Thành phố nằm sát biển Đông nên có khí hậu đặc trưng của khí hậu ven biển, nhưng do Thành phố nằm trong vành đai nhiệt đói gió mùa châu Á nên Hải Phòng cũng chịu ảnh hưởng của gió mùa
Mùa gió bắc (mùa đông) lạnh và khô kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau Gió mùa nẻm (mùa hè) ẩm, nhiều mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10
« Nhiệt độ: Nhiệt độ trung bình hàng tháng từ 20 - 23C, cao nhất vào mùa hè
có khi tới 40C, thấp nhất vào mùa đông nhưng ít khi xuống dưới 8°C
«_ Mưa: Lượng mưa trung bình hàng năm từ 1.400 + 1.600 mm Bão thường
xây ra từ tháng 6 đến tháng 9
© Độẩm: Độ ẩm trung bình trong năm là 85%, cao nhất có thể là 100% vào tháng 3, thấp nhất là vào tháng 11 và tháng 12 có thể xuống 609
© Nắng: Trong suốt năm có khoảng 1.600 giờ nắng
« Gió: Gió Đông-Bắc giao mùa với gió Đông-Nam vào tháng 2,3,9,10 hàng năm Trong tháng 8 còn chịu ảnh hưởng của gió Tây Tốc độ gió trung bình từ
2,8 đến 3,7m/s Tốc độ gió Tây là nhỏ nhất, gió Đông-Nam là lớn nhất
Các yếu tố thời tiết nầy là một trong những tác nhân gây ảnh hưởng tới chất lượng ắc quy trong mục tiêu nghiên cứu của dé tài (xem bing 2)
Bang2: THONG S6 BO THỜI TIẾT TRUNG BÌNH TẠI
Trang 14PHẦN II THỰC NGHIỆM 1 PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH NGHIÊN CỨU
1.1 Sơ đồ công nghệ sắn xuất ác quy ch - axit kín khí của Công ty Cổ phần ác quy Tỉa sáng và công doan dé tai dat mục tiêu nghiên cứu:
Công ty Cổ phản ắc quy Tia sáng sản xuất ắc quy theo công nghệ Hàn quốc (xem sơ đô 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 cản thiết
được trất 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 trất cao được ủ, sấy trong máy sấy (3) và
lắp vào thùng chứa dung dịch axit suafuric loãng để điện phân hoá thành (6) thành điện cực dương (PbO,) và âm (Pb xốp) phân biệt bằng dòng điện một chiều Lá cực sau hoá thành được rừa 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 A B5), lá cách (lá cách hấp phụ AGM), tru cue,
keo gắn (keo epoxy) để lắp ráp thành bình ắc quy (10) Ắc quy lắp xong được cấp
điện dịch axit Sutfuric (H,SO,) có nông 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 để tài là ơ số 6 (Hố thành lá cực) và ô số 11 (nap/phóng điện luyện tập ắc quy kía 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.Y )
cũng bị ảnh hưởng, nhưng các thiết bị tiên tiến mà Công ty mới đầu tư (như hệ thống nghiên bột chì của raly, trộn cao của USA) đã xử lý và khống chế được yếu tố ảnh hưởng này
Trang 161.2 Mô tả tóm tắt phương pháp nghiên cứu:
- Chế fqo bột chỉ:
Chì nguyên chất (có hàm lượng Pb > 99,98%) được nghiền thành bột trong
thiết bị nghiên bột chi Italy theo nguyên lý: Chì được nấu chảy trong nổi nấu chì, chì lòng được bơm lên máy đúc bi, bì chì được định kỳ cấp vào máy nghiền thùng quay, máy nghiên quay, bì bị chà sát va đập vào nhau nóng lên ơxy hố 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
- Đức sườn cực:
Hợp kim chìcanxi (tiêu chuẩn kỹ thuật theo bảng 3) được đúc thành sườn cut
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)
Trang 17- Trôn và trút cao lá cực:
Bot chì đạt tiêu chuẩn kỹ thuật về độ mịn, độ oxy hoá và tỷ trọng (từ xylo bột
của máy nghiên bột chì Italia ) được tải sang máy trộn cao chì USA, ở đây bột chì được phối trộn với phụ gia ( barisutfat, lignin, bong bod hoc, carbon, chat tie ché vv ), nước sạch khoáng chất (qua trao đổi ion) và dung dịch axít sulfuric (quá trình trộn cao được thực hiện qua bộ sử lý Allen Bradley SLC-5/04 và máy tính
công nghiệp 6182) để trở thành cao chì có độ dẻo cần thiết (ác định bằng chỉ số
độ dẻo trên màn hình kiểm tra va ty trong cao chi) Cao chì đạt yêu cầu được trát
lên sườn cực với máy trất cao USA Lá cực sau trát cao được xếp lên giá lá cực chuyển vào ủ-sấy trong hệ thống thiết bị ù-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 ù-sấy (lá cực sống) đạt tiêu chuẩn kỹ thuật được lấp vào các thùng
hoá thành có chứa dung dịch axit sulfuric loãng, tỷ trọng d = 1,05 + 1,07g/cmẺ theo phương pháp lắp song song, các thùng hoá thành được mắc nối tiếp với nhau thành dãy để tiến hành hoá thành (các lá cực đương 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 (PbO;) 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 [PbO;] 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:
1á 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 chỉ 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 (Yent
cap) v.v đem lắp thành bình ắc quy
Trang 18Bảng 4: CHỈ TIÊU KỸ THUẬT LÁ CÁCH AGM Số tt Thông số Bon vido Yêu câu 1 | Mầu sắc Trắng 2 |Độ dây mm 1,7 £0,05 3 | Tốc độ thấm axit mmm(/phút >30 4 | Hap thu dung dich axit % 1200 3 | Độ rồng % >0 6 |Điệntrở O.dm2 1ữ2 7 | Độ bên kếo KNm >0,6 8% | Trọng lượng Gim2 232 -250
9 | Bị tách trong axit 30% % <3% trọng lượng
10 | Khả năng gấp Không bị gây khi gấp
11 | Độ ẩm % <1% trong lượng
Bình ắc quy lắp xong được cấp dung dịch axit sutfuric với thể tích và tỷ trọng điện dịch (d = 1,28 dén 1,32 g/cm!) phi bgp với bình đó Tiến hành phóng nạp
Luyện tập và kiểm tra đánh giá chất lượng theo tiêu chuẩn TCVN 4472-1993 (xem
sơ đỏ các bước nghiên cứu hình 5 ) với các thiết bị kiểm tra thử nghiệm: Máy kiểm
tra 3C (3C Discharge Tester), Méy kiểm tra 5C @C Discharge Tester), máy kiểm
tra tuổi thọ và dung lượng ( Life Cycle & Capacity Tester)
Trong cơng đoạn hố 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 hầm lượng [PbO,] 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
Trang 192 THIET BI, DUNG CU, NGUYEN VAT LIEU VA HOA CHAT SU DUNG
Bảng 5: THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU Capacity Tester )
Sư Tên thiết bị Đặc điểm kỹ thuật Not ché' tao He thong may aBbied Dot m SOVEMA S.rl 1 | chi Lead Oxide System) | 8.000 kg/ 24 gid * S8 et
la 8A,
all Mill Type ) Pas y
Hệ thống máy trộn Bo 1.000kg/mẻ trộn Sandm old systems, inc|
2 | Battery paste preparation : Newaygo, Michigan,
system) USA,
ae MAC Engineering andl
Hệ th‹ 5 rend TU TẠI AC trất 'Trất 240 tấm/phút 2 Equipment Company,
3 | Battery paste plaster
Inc Benton Harbor,
system)
Michigan 49022, USA!
May đúc sườn cực tự động Evermater
4 | (Automatic Battery Grid 16 đến 18 tấm phút Development Corp
Casting Machine) and MACEngineetin,
He thống thiết bị ủ-: y lá | Cong suất: 24giá i, say Midsouth Industrie 5 | cut tu déng (Automatic {140.000 lá cực ắc quy Co.Ltd
Solidifying and Drying) _ | khởi động 6 to/mé)
Hệ dây hoá thành, tuda hoad 13 diy HT, 54thiing/diy ah eee Công ty C phải i
6 | dung dịch axit và nước làm | Kích thước thùng (mm) - t The Bee nguội thùng của P/«Lá cực | 538 x234x 387 : ˆ c quy Tỉa sá ty os Hệ thống máy nạp hoá ` : Sung Kì
7 | thành (Tackless System | 34380V/DC200V/300A| Số S208 Formation Rectifier) : a Machine Co.,Ltd
Hệ thống máy nạp điện ắc : 2 abe Sung Kawang 8 |quy (Operation Pattery |36380V/DC270V (204 Oe co rd
Cycle System)
Dây truyền lắp AQ kín khí : | Sung Ki
9 | (Asembly Line For SRLA | 500 bình /ca sản xuất |) h6 Sâang, Battery) Machine Co.,Ltd
Máy kiểm tra 3C Sung Kawang
10) (3C Discharge Tester) _| 14220V6V-12V/400A | v4 chine Co.,Ltd
Máy kiểm tra 5C Sung Kawang
1 (SC Discharge Tester) _ | 1220V4 : 10220V/6V-I2V/100A Ễ Machiae Co.,Ltd :
Máy kiểm tra tuổi thọ và ‘Scag Kawa
12 | dung lutgog ( Life Cycle & | 36380V/DC20v-5A204 198 Machine Co.,Ltd 6
Trang 20
Bang 6: HOA CHAT VÀ NGUYÊN VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM CHÍNH
Sit Đănh mục Bon vi Số lượng
Trang 21PHẨNIH KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
Trang 221 Kết quá nghiên cứu ảnh hướng của nhiệt độ dung dịch và nhiệt độ môi trường đến chế độ hoá thành lá cực:
Trong công nghệ sản xuất ắc quy chì axit, tiếp sau công đoạn trất cao và ù sấy
lá cực là cơng đoạn hố thành lá cực Hoá thành là quá trình tạo ra chất hoạt động
PbO, ở cực dương và Pb xốp ở bản cực âm ắc quy, do các phản ứng điện hoá xẩy ra khi điện phân lá cực sống (lá cựt trất cao sau ù sấy) trong dung dịch axit sulfuric
loãng bằng đồng điện một chiều
Khi nhúng tấm cực trất cao sống (sau ủ, sấy) vào dung dịch axit sulfuric loãng sẽ xẩy ra phản ứng:
PbO + H,SO, = PbSO, + H,O
PbO, + 2H,SO, = 2PbSO, + PbO, + 2H,O Trong dung dich © H,SO, = 2H* + SO?
Khi có đồng điện một chiều tác động, xẩy ra các phản ứng:
*Ởcựcâm: Pb§O, + 2H* + 2e = Pb + H;SO,
* Ở cực dương PbSO, + SO¿* + 2H,O - 2e = PbO; + 2H,SO,
Đồng thời xẩy ra quá trình phụ: 2H,O = 2H,† + 0,7 Tổng hợp của quá trình là: 2PbSO, + 2H,O = PbO, + Pb + 2H,SO, 2H,O = 2H,T + O,† Như vậy PbSO, đã bị dòng điện một chiều oxy hóa thành PbO; ở cực dương và khử thành Pb xốp ở cực âm
Quá trình hoá thành này phải được tiến hành trong một số điều kiện nhất định như: nồng độ dung dich H,SO,, mat do dong điện, điện áp, nhiệt độ quá trình v.v Các yếu tố này có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng tấm cực, chất lượng ấc quy, thời gian công nghệ và hiệu suất sử dụng điện nănng
Trong quá trình hoá thành nhiệt độ điện địch bị tăng lên (do quá trình điện phân) Nhiệt độ điện dịch hoá thành là một trong những yếu tố ảnh hưởng lớn đến
chất lượng lá cực và thời gian công nghệ Hoá thành ở nhiệt độ thấp làm giảm khả
năng bám của chất hoạt động với sườa cực, hoá thành ở nhiệt độ cao thì quá trình chuyển hoá của lớp chì sufat thành PbO; và Pb sẽ khó đạt tới cuối cùng Thực tế sản xuất tại Công ty Cổ phản ắc quy Tia sáng khi nhiệt độ điện địch thay đổi quá
Trang 23trình hoá thành bị ảnh hưởng rõ rệt ngay (nhiệt độ điện dịch thay đổi một phản lớn do nhiệt độ môi trường thay đổi, vì khi điện phân hoá thành cần phải làm nguội thùng hoá thành bằng nước, mà nước làm nguội hoàn toàn phụ thuộc vào nhiệt độ
môi trường, mặt khác quá trình toả nhiệt trong khi hoá thành cũng phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường), khi nhiệt độ tăng quá cao chất lượng lá cực và ắc quy giảm,
hiệu suất sử dụng điện giảm; Khi nhiệt độ xuống thấp thời gian hoá thành phải kéo dài thêm, tiêu tốn nhiều điện năng, thời gian công nghệ kéo dài
Thời gian hoá thành còn phụ thuộc nhiều vào mật độ dòng điện, hoá thành ở mật độ dòng điện nhỏ thời gian hoá thành kéo dài và ngược lại Giai đoạn cuối của quá trình hoá thành có nhiều khí thoát ra (do phản ứng phân huỷ nước) gây giảm chất lượng lá cực và giảm hiệu suất dòng điện Để khắc phục yếu tố này Công ty đã nghiên cứu tiến hành hoá thành theo 7 bậc (bậc sau giảm hơn bậc trước) Quá trình hoá thành kết thúc khi điện thế thùng và nồng độ axit không tăng, lá cực dương không còn nốt trắng PbSO,, lá dương có mầu nau sim (màu của PbO;) lá âm có
mầu xám sáng (màu của Pb xốp)
Thí nghiệm của chúng tôi được thực hiện với lá cực ắc quy xe gắn máy và lá
cực xe ô tô (căn cứ kết quả đạt được sẽ áp dụng sang các chủng loại lá cực khác
một cách tương ứng), lắp kếp 2 và kép 3/“hùng, nạp ố và 7 bậc, chọn mật độ dòng điện nạp theo bậc từ 125A/dm” giảm đản đến 0,60A/dm”, thời gian hoá thành 22giờ đến 26 giờ, đồng thời tiến hành đo nhiệt độ dung dịch hoá thành 1 lần/giờ
Lá cực được hoá thành đến chín (kiểm tra chất lượng lá cực trong quá trình hoá thành bằng cảm quan kết hợp với phân tích kiểm tra hàm lượng PbO; lá cực dương
và PbO lá cực âm)
Trước khi kết thúc thời gian hoá thành 2 giờ và khi kết thúc quá trình hoá
thành, lấy mẫu kiểm tra cảm quan tấm cực, đỏng thời phân tích hàm lượng PbO;
của tấm cực dương, để đánh giá sự ảnh hưởng của nhiệt độ dung dịch và chế điện đến kết quả hoá thành lá cực
Kết quả thí nghiệm thể hiện ở bảng 7 , bảng 8 và bảng 9
Trang 24Bang7: ANH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ DUNG DỊCH
DEN KHA NANG HOA THANH LA CUC AQXM 12-4 KK
(Dung lượng nạp 90Ah/lá cực dương, thời gian 24 giờ) Nhiệt đơ hố thành Danh mục 20°C 30°C 40°C 50°C 60°C Ham lượng [PbO;] lá dương (®) 88 90 92 87 82 Ham luvag [PbO] lá âm (%) 526 4,60 4,56 473 3,24 lá dương |Lá dương |Lá dương |lá dương |Lá dương Nhận xét còn đốm |tốt, sườn |tốt, sườn|còn đốm |còn đốm trắng,sườn | cực tốt cực tốt trắng,sườn | trắng,sườn cực tốt cực tốt cực bị rõ ẢNH HƯỚNG CUA NHIET ĐỘ DUNG DỊCH ĐÉ KHẢ NĂNG HOÁ THÀNH LÁ CỰC 12-4 KK 8 109001 2 Poa dỡ 80,00 + 8 6000 đe[Foâ2] + 8= > 40,00 Te [PbO] - 2 5 5 20,00 E : & —=— ai # 0,00 + 20 30 40 50 60 Nhiệt độ dung dịch (C)
Từ bảng kết quả thu được ta có nhận xét: với lượng điện năng, thời gian và chế độ nạp như nhau thì hoá thành ở khoảng nhiệt độ 30 đến 40°C là phù hợp (có
[FbO;] lá dương cao nhất), t<30°C tốc độ hoá thành giảm, t>50% không những
giảm tốc độ oxy hoá lá dương mà sườn dương cồa bị ăn mồn (tố sườn)
Trang 25Bang 8:
ĐẾN KHẢ NANG HOA THANE LA CUC AC QUY 12-5 ANH HUONG CUA NHIET DO DUNG DICH
(Thí nghiệm được thực hiện với 4 thùng hoá thành, dung lượng nạp 130Ab/lá cực dương kép, nhiệt độ môi trường phân xưởng 15 đến 18°C)
Trang 26Thí nghiệm lắp 1ố lá cực dương: Lấy mẫu trước 2 giờ hàm lượng [PbO;] lá
đương = 78,93%, hết giờ [PbO,] lá đương = 84,60%
Thí nghiệm lắp 32 lá cực dương: Lấy mẫu trước 2 giờ hàm lượng [PbO;] lá
đương = 90,30%, hết giờ [PbO;] lá đương = 91,60%
Nhận xét: Với cùng điều kiện nhiệt độ môi trường thấp (15 đến 18°C) và dung
Lượng nạp như nhau (130Ah/lá cực dương) thùng hoá thành lắp 32 lá cực dương có
chuyển hoá tốt hơn thùng lắp 16 lá cực dương vì khi lắp 32 lá dương nhiệt độ dung địch được nâng lên, diện tích bề mặt điện phân tăng lên, điện áp nạp giảm xuống,
phản ứng phân huỷ nước giảm, giúp hiệu suất sử dụng dòng điệt
tốt hơn, lá cực
chuyển hoá tốt hơn
Từ kết quả trên cho thấy với lá cực ắc quy xe máy 12V-5Ah nạp hoá thành lắp kép lá cực cho kết quả tốt hơn lắp đơn khi áp dụng vào sản xuất
Bang 9: ANH HUONG CUA NHIỆT ĐỘ DUNG DỊCH VÀ LÁP LÁ CỰC ĐẾN KHẢ NÄNG HOÁ THÀNH LÁ CỰC ÁC QUY ÔTÔ
(Thí nghiệm được thực hiện với 52 thùng hoá thành, dung lượng nạp
130Ab/lá cực dương, nhiệt độ môi trường phân xưởng 26 đến 30°C)
Trang 2745 6 79/4 42 129 “ “ 44 117 16 S i 42 131 6 1254 43 117 17 “ “ 42 157 “ “ 43 117 18 “ “ 42 140 “ “ 43 117 19 7 73/4 Al 141 “ “ 42 117 20 “ “ 41 141 is 119 /4 42 117 21 “ “ 40 141 “ “ 41 117 22 % » 40 141 ais a 40 117 23 si oe 40 117
ẢNH HƯỚNG CÁCH LÁP LÁ CỰC DEN BIEN AP DÃY HỐ THÁNH LÁ CỰC Ơ TÔ 150 + 140 130 1204 +— Lắp a2 14+ 110 —®— Lắp 48 lá + 100 4 90 80 Bién Gp (Vol) ø 4 B12 16 2 24 Thời gian (giờ)
Kết quả phân tích mẫu:
-_ Trước 2 giờ dãy lắp 32 lá dương [PbO;] = 84%, hết giờ [PbO.] = 88% -_ Trước 2 giờ dãy lắp 48 lá dương [PbO;] = 87%, hết giờ [PbO,] =92%
Nhận xét: với cùng chế độ hoá thành như nhau, khi lắp kép 3 (48 lá dương) hiệu quả hoá thành cao hơn lắp kép 2 (32 lá dương) vì nhiệt độ có tăng lên khoảng 2°C, nhưng bé mat di
suất sử dụng đồng điện tăng lên Nên nhiệt độ dung dịch hoá thành cần điều chỉnh khoảng 35 + 45% và lắp kép cho các dãy hoá thành nếu dòng nạp không vượt quá
dòng cho phép của thiết bị nạp
cực rộng hơn, điện thể quá trình điện phân giảm giúp hiệu Từ kết quả đạt được công ty cho đã áp dụng vào sản xuất bằng cách tính toán xác định lại chế độ hoá thành phù hợp cho tất cả các chủng loại lá cực biệ có, đồng thời yêu cảu Phân xưởng phải thực hiện theo dõi ghi chép các thông số của quá trình hoá thành từng giờ, nếu nhiệt độ thay đổi phải điều chỉnh nước làm mát
Trang 28và quạt hút kịp thối ngay Căn cứ vào kết quả sẽ đưa ra các điều chỉnh một cách
phù hợp
2 Ảnh hướng của đỏ ö xy hoá lá cực âm đến khả năng bảo quản lá cực âm sau
hoá thành ở môi trường không khí:
Quá trình phóng điện của ắc quy chì axit xẩy ra theo phản ứng:
PbO, + Pb + 2H,SO, = 2PbSO, + 2H,O
Dung lượng ắc quy phụ thuộc vào lượng PbO; , Pb và H;SO, vì vậy lá cực ắc
quy sau hoá thành được rửa sạch axit, sấy khô, gia công và đem lắp bình ắc quy ngay, để giảm khả năng lá cực âm bị ơ xy hố Nhưng thực tế có tất nhiều lý do
khiến lá cực sau gia công chưa thể lắp bình ngay được như: lá cực thương phẩm (lá
cực bán cho nơi lắp ráp / sửa chữa ắc quy), lá cực xuất khẩu (vận chuyển hàng
thấng mới tới nơi nhận hàng), lá cực dư so với lắp ráp trong sản xuất.v.v Trong, quá trình cất trữ bảo quản, lá cực âm rất dể bi 6 xy hod, do chất hoạt động lá cực
âm là chì xốp có độ tỉnh khiết cao, chúng rất dễ bị oxy hố bởi oxy khơng khí Ho
2Pb +O; = 2PbO
Phản ứng này có xúc tác là hơi ẩm (H,O) va tod nhiệt, nên độ ẩm và nhiệt độ không khí có ảnh hưởng nhiều đến khả năng bảo quả lá cực sau sấy
Kết quả thí nghiệm của chúng tôi cho thấy độ ẩm không khí cao (vào mùa nồm hoặc lá cực bị ảm) mức độ 6 xy hod lá cực tăng rất nhanh (xem bảng 10)
Bang 10: ANH HUGNG CUA PHUONG PHAP BAO QUAN LACUC AM SAU HOA THANH
Miu | %PbO Thùi gian lưu mẫu (ngày)
Trang 29ẢNH HƯỚNG CỦA THỜI GIAN LƯU TỚI ĐỘ OXI HOÁ LÁ CỰC ÂM (không bao gói) we 4000 & 35.00 9 soop —a—Mẫu Mẫu 1 & 2500 a 20.00 4 —=—Mẫu 2 2 2 5 15.00 ——Mẫu 3 5 1000 Tt ee Meu 8 500 ea 7 00 | 0 5 10 20 30 Thời gian lưu mẫu (ngày)
ANH HUONG THỜI GIAN LƯU ĐÉN ĐỘ OXY HOÁ LÁ CỰC ÂM (bao gói kín) 12.00 š | > 10.00 - Ê s00 — Mau 1 a 600 —— Mẫu 2 4 TT 3 = L——— —— Mẫu 3 = 4:00 — Mẫu 4 4 200 + 0.00 1 0 5 10 20 30 Thời gian lưu (ngày) Từ bảng kết quả có thể nhận xét:
- Lá cực âm sau sấy nếu được bao gói kía khả năng bị oxy hoá giảm đi tất đáng kể, nên lá cực âm sau sấy cần được nhanh chóng lấp vào bình kía hoặc bao gói bằng túi nilon nếu chưa lắp được vào bình
- Hầm lượng [PbO] lá cực âm sau sấy càng thấp, tốc độ oxy hoá càng chậm, nói cách khác khả năng bảo quản lá cực theo thời gian càng tốt
Trang 30Thực tế sản xuất tại Công ty cho thấy: khi lượng lá cực âm nhiều, nếu bao gói
kín bằng nilon có nhược điểm: do phản ứng oxy hoá chì là phản ứng toả nhiệt, nếu bao gói với số lượng nhiều, lương nhiệt toả ra khá lớn làm tốc độ oxy hoá lá cực xảy ra nhanh hơn, có thể làm hỏng toàn bộ lô lá cực trong thời gian ngắn
Căn cứ kết quả này chúng tôi lựa chọn giải pháp khắc phục bằng cách:
- Tăng cường biện pháp ngăn cách chất hoạt động cực âm (chì xốp) với ô xy không khí bằng chất ức chế nhúng bao phủ bể - Cải tiến điều cực phương pháp xếp sấy lá cực và chỉnh các thông số máy
tăng thời gian sấy lên 30 phút để thu được lá cực âm sau sấy có hàm lượng [PbO] thấp theo yêu cầu [PbO] lá am < 6%
Kết quả thu được của các giải pháp này đã được áp dụng vào thực tế sản xuất
của Công ty (xem bang 11)
Bảng II: ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC NGHIÊN CỨU THAY ĐỔIỨC CHẾ
NHUNG VA CHE DO SAY DEN DO OXIHOÁ LÁ CỰC ÂM søạ | Ngày phân | Thờigianlvu Đô oxi hoá PbO(%)
tích mẫu Mẫu I Mẫu 2
1 15/07/09 Sau sấy khô 5,57 3,89 2 25/07/09 10 ngày 6,23 3,01 3 29/08/09 15 tháng 10,02 8,35 4 29/09/09 2,3 tháng 12,81 11,14 5 30/10/09 3,5 tháng 14,48 1197
Từ kết quả bảng 11 cho thấy khi độ oxy hoá lá âm sau sấy 5,57%PbO lá cực âm có thể để ngoài không khí đến 1,5 tháng; nếu bằng 3,89%PbO có thể lưu ngồi khơng khí bình thường khoảng 2 tháng (với yêu cầu [PbO] <10% )
3 Ảnh hướng của độ ö xy hoá lá cực âm tới chất lượng ấc quy sau lắp ráp
Như ta đã biết quá trình phóng điện của ắc quy chì axit xẩy ra theo phản ứng:
PbO, + Pb + 2H,SO, = 2PbSO, + 2H,O
Như vậy dung lượng và các tính năng điện của ắc quy phụ thuộc chủ yếu vào
Lượng PbO; , Pb và H;SO, có trong
nếu lí cực âm bị oxy hoá càng nhiều thì dung lượng ắc quy càng giảm, do khi cấp dung dịch axit vào ắc quy PbO của lá cực phản ứng với dung dịch axit tạo thành sulfat chi theo phan tmg:
quy Vì vậy ắc quy trong quá trình bảo quản
Trang 31
PbO + H,SO, = PbSO, + H,O
Day lại là một phản ứng toả nhiệt khiến nhiệt độ ắc quy tăng cao, nếu lúc ấn hành nạp điện bù cho phản dung lượng đã mat, thi tuổi thọ ắc quy:
sẽ giảm nhiều
Kết quả kiểm tra ảnh hưởng của độ oxy hoá lá cực âm đến điện áp, nhiệt độ dung dịch và dung lượng ắc quy thí nghiệm được thể biện ở bảng 12 và biểu đỏ
Bang 12: ANH HUGNG CUA BO OXY HOA
LA CUC AM TOI CHAT LƯỢNG AC QUY Tỷ | Nhiệt | Dung
Mẫu eee Piensap biahi(Y) trong | độ điện | lượng
TN Í am | 15 pnut | 30 pnat | as paar] (im) | sau 30° | (Cy%) | tek | chiky ! 1 | 1015 | Bãi | D54 | 1254 | L25 36 | 108.19 2 | 1654 | 1245 | 1248 | 1248 | 123 | 55 | 823 3 | 1868 | BạI | 12 | 12 | 122 | 58 | 7860 4 | 2067 | 1228 | 123 | l4i | l2i | 63 | 6790 3 | 39.14 | He? | ð | 1229 | l | 73 | 6340
ẢNH HHƯỜNG CỦA HÀM LƯỢNG PbO LÁ ÂM
Trang 32Từ kết quả này cho thấy độ oxy hoá của lá cực âm ảnh hưởng rất nhiều đến
chát lượng ắc quy Kết quả cũng cho thấy để ắc quy đảm bảo dung lượng lá cực âm
khi lắp vào bình cản phải có độ oxy hoá càng nhỏ càng tốt Khi đưa ắc quy vào
làm việc [PbO] lá âm nên <10% Muốn vay [PbO] lá âm khi lắp bình < 6%
Để giải quyết vấn đẻ này chúng tôi đã đưa ra giải pháp
- Tăng cường biện pháp ngăn cách chất hoạt động cực âm (chì xốp) với ô xy không khí bằng chất ức chế nhúng bao phù bề mặt iêu chỉnh các thông số máy ện cực phương pháp xếp sấy lá cực và
tăng thời gian sấy lên 30 phút để thu được lá cực âm sau sấy có hàm lượng [PbO] thấp theo yêu cầu [PbO] lá âm < 6%
4 Ảnh hướng của nhiệt độ đến chế độ luyện tập ác quy kín khí :
Khác với ắc quy chì - axit truyền thống Ắc quy kín khí vì thể tích chứa điện dịch hạn chế, khả năng linh động của điện dịch kém do bị cố định ở lá cách AGM hoặc gel nên ắc quy sau lắp ráp, trước khi xuất xưởng cản phải được phóng nạp điện luyện tập để kiểm tra sai lối trong quá trình lắp ráp, tăng khả năng làm việc của ắc quy (điện áp, dung lượng và tuổi thọ) Đây thực chất là quá trình phóng nạp điện tuần hoàn (tuỳ thuộc vào đặc điểm của ắc quy) Quá trình phóng / nạp ắc quy lại phụ thuộc nhiều vào yếu tố nhiệt độ Nên nhiệt độ môi trường ảnh hưởng nhiều tới quá trình này
Tham khảo quy trình phóng nạp luyện tập với ắc quy kín khí không bảo dưỡng
Công ty hiện có, chúng tôi tính toán xác định thể tích và tỷ trọng dung dịch axit
Sutfuric (H;SO,) cấp cho ắc quy khoảng 10+15ml (tỷ trọng 1,28+1,30g/cm2)/Ah và
nạp luyện tập cho ắc quy với chế độ luyện tập theo 5 bước theo bảng 13
Bang 13: THÔNG SỐ NẠP LUYỆN TẬP THÍ NGHIỆM ÁC QUY Bước nạp Chế độ Đồng điện (A) | Thờigian (giờ) lý Nạp điện đầu 0,10xCxN 40 2 Phóng điện 026xCxN 23 3 Nạp điện lần 1 0,073 xCxN 18,0 4 Nạp điện lần 2 0,15 xCxN 10 Tổng 125xCxN 25,5
(rong đồ: C là chỉ số dung lượng danh định của ắc quy
ÁN là số mạch nhánh mắc song song khi luyện tập)
Trang 33Kết quả kiểm tra dung lượng ắc quy thí nghiệm theo nhiệt độ từ 30 đến 60° thu được thể hiện trong bảng 14 và biểu đỏ
Báng 14: ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN
QUÁ TRÌNH LUYỆN TẬP ÁC QUY 12V- 4Ah Nhiệt độ thí 30 45 40 45 50 60 nghiêm CC) Dung lượng 117,20 | 118,35 | 99,91 | 89,49 | 7228 | 67,90 CKI (Cu) ẢNH HƯỚNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN DUNG LƯỢNG ẮC QUY 140 120 100 80 60 40 20 Dung lượng (% C20) 30 35 40 45 50 80 Nhiệt độ ( °C)
Từ kết quả thí nghiệm cho thấy: vùng nhiệt độ luyện tập ắc quy thích hợp là khoảng 30 đến 35°C, lớn hơn 35°C dung lượng ắc quy bắt đầu giảm Vì vậy trong sản xuất khi luyên tập cho ắc quy, nếu nhiệt độ dung dịch tăng đến 40°C (phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ môi trường tăng) cần phải làm mát cho ắc quy bằng quạt, giảm mật độ dòng nạp hoặc dừng nạp chờ khi nhiệt độ giảm xuống mới được nạp tiếp
Với kết quả thu được chúng tôi chuyển sang ấp dụng thí nghiệm với các
chủng loại ắc quy khác cũng có kết quả tượng tự:
Trang 345 KẾT QUÁ ÁP DỤNG SẢN XUẤT THÍ NGHIỆM
Từ kết quả nghiên cứu thu được Công ty đã quyết định đưa vào áp dụng sản
xuất thí nghiệm Kết quả thu được trong quá trình sản xuất thí nghiệm thể hiện ở
bảng 15 và biểu đỏ
5.1 Khả năng lưu giữ lá cực âm sau sấy ở điều kiện thường (mùa mưa):
Bangl5: KET QUA LUULA CUC AM SAN XUAT NGOÀI
KHONG KHi VA DO OXY HOA (% PbO) CUA LA CUC Mau thi Thời gian lưu mau (ngay) nghiệm 0 5 406 | 16 | 20 | 2 | 30 Mẫu! | 446 | 557 | 612 | 663 | 7.24 | 10,14 | 13.92 Miu2 | 473 | 5.37 | 613 | 724 | 391 | 1290 | 1559 Mãu3 | 668 | 724 | 731 | 836 | 9.95 | 1559 | 1893
ẢNH HƯỚNG CỦA THỜI GIAN LƯU ĐÉN ĐỘ ƠXY HỐ LÁ CỰC ÂM (%PbO] 20.00 # 2 Fo 10 Mẫu Be 10.00 —œ— Mẫu 2 3 —4— Mau 3 ;o Lo 0.00 + | u 0 5 10 15 20 25 30 Thời gian lưu mẫu (ngày}
Kết quả ở điều kiện sản xuất cũng tương tự kết quả thí nghiệm : hàm lượng
oxy hoá lá cực âm sau sấy càng thấp khả năng bảo quản càng tốt Trong điều kiện sản xuất nên khống chế độ oxy hoá lá cực âm sau sấy [PbO] < 5% (với lá cực âm Lưu tự nhiên ngoài không khô
Trang 355.2 Kết quả phóng điện kiểm tra dung lượng ắc quy ở điều kiện thí nghiệm quy mô lớn:
'Với các kết quả đạt được, Công ty đã quyết định đưa các kết quả nghiên cứu áp dụng vào thí nghiệm ở quy mô lớn Kết quả kiểm tra chất lượng ắc quy thí nghiêm ở quy mô lớn tháng 9 và tháng 10 năm 2009 cho thấy tất cả các ắc quy kiểm tra đều
đạt yêu cầu chất lượng theo tiêu chuẩn Việt nam (xem kết quả trong bảng 16)
Bang 16: KẾT QUẢ THỦ NGHIỆM ÁC QUY KÍN KHÍ
SẢN XUẤT ĐẠI TRÀ THANG 9 &10/2009
Sứ | Loại AOKK | Ngày | Đó dấn | Diwong TN | (S) | CKI(C„ Ghỉ chú
1 |6V-4Ah, |030909 | 126 127,89 | Phân xưởng luyện tập
Trang 3624 “ 261009 150 134,78 “ 25 |12V-5Abye, | 261009 | 180 134,60 ¢ 26 | 12V-5Ab, 101009 | 204 134/6 — | Phân xưởng luyện tập 27 |12V-7Aby | 091009 | 210 108,15 ”
28 |12V-7Ab,, | 291009 | 180 11758 | Thí nghiệm luyện tập
29 « 060809 | 186 111,95 | Phân xưởng luyện tập 30 | 12V-9Ah,, 061009 210 Kp 8°44” © 31 |12V-9Ah,, 141009 264 KB 10°55” “ 32 $ 181009 | 282 126,26 “ 33 |I2V-I2Ah | 051009 | 284 113,4 ss 34 “ 201009 | 282 11376 _ | Thí nghiệm luyện tập 35 |I2V-24Ah, | 081009 | 480 12L01 & 36 |12V-I00Ah | 271009 | 1020 119,38 “ 37 |12V-I20Ah | 051009 | 1380 119/38 | Phân xưởng luyện tập 38 “ 071009 | 1416 125,16 “
Ket quả kiểm tra chất lượng ắc quy sản xuất cho thấy: tất cả các mẫu ắc quy
kiểm tra đều đạt yêu cầu về dung lượng theo mục tiêu:
- Dung lượng phóng điện chu kỳ 1,1, =0,05C dat >100%CŒ„ (TCVN yêu cầu dung lượng phóng điện 1 trong 3 chu kỳ đầu I„ = 0,05C phải >92% Cẩm)
- Dung lượng phóng điện khởi động I„ = 3C đạt >8°44” (TCVN yêu cầu dung lượng phóng điện khởi động I„ = 3C, phải đạt >3”)
- Tuổi thọ ắc quy đạt >800 chu kỳ
Trang 37PHANIV KET LUAN VÀ KIẾN NGHỊ
1 Kết luận:
Với các kết quả thu được trong quá trình thực hiện việc triển khai để tài: * Nghiên cứu ổn định và nâng cao chất lượng ắc quy chì - axit kía khí không bảo dưỡng sử dụng cho công nghiệp và dân dụag” có thể kết luận:
1.1 Các mục tiêu đặt ra của đề tài đã hoàn thành đúng với các nội dung và thời gian dự kiến, bao gồm các nội dung:
* Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường đến chế độ hoá thành lá cực * Nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm không khí đến khả năng bảo quản lá cực sau sấy, bình ắc quy sau lắp rấp
* Nghiên cứu ảnh hưởng của nhỉ độ đến chế độ luyện tập ắc quy
*_ Sản xuất thử nghiệm, đánh giá kết quả qua thí nghiệm và thực tế * Hoàn thiện quy trình, áp dụng vào sản xuất
1⁄2 Từ kết quả nghiên cứu, đẻ tài đã đưa ra được các giải pháp khắc phục các yếu tố ảnh hưởng của thời tiết tới chất lượng sản phẩm như: hoá thành lắp kép lá cực, tính toán lại chế độ nạp cho tất cả các chùng loại lá cực hiện có, khống chế nhiệt độ ở vùng 35 đến 45°C Lá cực sau hoá thành, rửa sạch axit phải nhúng ức chế oxy hoá và điều chỉnh quá trình sấy để lá cực âm có [PbO]<6% Luyện tập ắc quy phải khống chế nhiệt độ <43°C Kết quả nghiên cứu áp dụng vào sản xuất đạt yêu cầu, công nghệ hợp lý, dễ áp dụng vào sản xuất ở điều kiện thiết bị của Công ty
1.3 Chất lượng sản phẩm: Qua kết quả kiểm tra đánh giá chất lượng các mẫu
thí nghiệm và các mẫu áp dụng sản xuất (lấy mẫu ngẫu nhiên) cho thấy với các chỉ
tiêu chất lượng theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN4472-1993) các mẫu ắc quy kiểm tra đều đạt và vượt tiêu chuẩn:
- Khởi động đầu sau chế tạo: I„ = 3C, thời gian phóng đạt > 3 phút
- Dung lượng phóng trong 3 chu kỳ đầu I„ = 0,05C, đạt >92% Cẩm
- Tuổi thọ ắc quy, đạt > 800 chu kỳ
1⁄4 Để tài đã giải quyết được nhiều mặt về kỹ thuật và đem lại hiệu quả thiết
thực về mặt ồn định và nâng cao chất lượng sản phẩm của Công ty
Trang 382 Kiến nghị:
Căn cứ vào các kết quả đã đạt được, chúng tôi để nghị các Cơ quan quản lý cấp trên và Ban Giám đốc Công ty tạo điều kiện cho nhóm nghiên cứu (vẻ thời gian, kinh phí và thiết bị) để có thể tiếp tục nghiên cứu sâu thêm, nhằm mnục đích nâng cao chất lượng các chủng loại ắc quy kía khí của Công ty nhiều hơn
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI TM NHÓM NGHIÊN CỨU
Người báo cáo
Hoà Quang Nam Phạm Hoàng Kim
Trang 39TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 Hoà Quang Nam, Phạm Hoàng Kim, Tô Văn Thành, Vũ Văn Thuỷ: “Nghiên cứu
công nghệ trộn, trát cao không xi măng hoá và chế độ ù sấy lá cực sau trất
cao”, Hải phòng 12/2004
2 Hoà Quang Nam, Phạm Hoàng Kim, Tria Huy Thắng, Tô Văn Thành: “Nghiên
cứu cải tiến công nghệ hoá thành lá cực nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm tiêu hao điện năng và tăng năng lực sản xuất thiết bị”, Hải phòng 12/2006
3 Hoà Quang Nam, Phạm Hoàng Kim, Trản Huy Thắng: “Nghiên cứu công
nghệ sản xuất ắc quy kín khí không bảo dưỡng dung lượng lớn sử dụng cho xe ô tô”, Hải phòng 12/2008
4 Trung tâm thơng tia KHKT hố chất: Thông tia kính tế và cơng nghệ hố chất
Hà nội, tháng 3/2006
3 Tiêu chuẩn ắc quy Việt nam:
- Ắc quy chì khởi động (Lead-acid Stater Batteries) TCVN 4472-1993 - Ắc quy chì-axit mô tô, xe máy (Motorcycles, mopeds lead-acid batteries)
TCVN 7348-2003
6 Tiêu chuẩn ắc quy Nhật ban: Lead-Acid batteries for automobiles JISD5301
7 Sandmold systems, inc: Battery paste preparation system Newaygo, Michigan,
USA 9/2005
8 Wirtz grid caster manufaturing company, inc: Technical manual Port huron,
Michigan, USA 12/2005
9 Midsouth Industries Co.,Ltd: Automatic Solidifying and Drying China 2005
10 Sung Kwang Machine Co.,Ltd: Tackless System Formation Rectifier
Korea 1998
11 Sung Kwang Machine Co.Ltd: Life Cycle & Capacity Tester Korea 1998
12 Kuk je industry battery Co.,Ltd: Syothetical and general information on
S.L.A battery Kyuag-buk Korea 1997
13 Andrew D.Besz: Lead-acid battery technical presentation USA 10/1995 14 H.Ludik Jean PPR.UIV : Lé-Accumulateurs Electiques” De France 1997 15.E-POWER: Rechangeable lead-acid battery Korea 1999
Trang 401 Kết quả thí nghiệm dc quy PHỤ LỤC
sẽ Ác quy Ngày thí Dung luong
thí nghiêm nghiệm Chu kỳ 1 (%C„) |_ KĐ(3C) 1 12V-90Ah ME 06-02-2009 102,54 7148" 2 12V-4Ab KK 20-08-2009 105,61 vẽ 3 12V-6Ab KK 31-08-2009 108,88 mg 4 |6V-4AhKK 03-09-2009 127,89 = 3 6V4Ab KK 04-09-2009 125,36 3à 6 12V-4Ab XKTD 03-09-2009 107,42 - 3 12V-4Ab XK 11-09-2009 100,72, me 8 12V-9Ab XKTD 13-09-2009 12264 ~ = 12V-24Ah XLPX 26-09-2009 121,55 xạ 10 | 12V-120AhKK 08-10-2009 125,16 - 11 |12V-120Ah KK 08-10-2009 125,16 5 12 |12V-120Ah KK 08-10-2009 125,16 - 13 |12V-120AhKK 08-10-2009 125,16 xà 14 |12V-24AhLTPX 09-10-2009 121,01 - 15_ | 12V-7AbhW 09-10-2009 108,15 a 16_|12V-55Ab MF 11-10-2009 106,70 9°00” 17_|12V45Ab KK 24-10-2009 12427 vẽ 18 |12V-100AhLTPX 27-10-2009 119.38 z 19 |12V-7AhCN 29-10-2009 117358 = 20 | 12V-100AhLTPX 29-10-2009 119,20 = 2 Tai lieu, hé sơ sứ Danh muc
1 — Hợp đồng Đặt hàng sản xuất và cung cấp dịch vụ sự nghiệp công Nghiên cứu khoa học và phát triển công nghị
: 256.09RD/HĐ-KHCN
ngày 08/06/2009 giữa Bộ Công thương và Công ty CP ắc quy Tia Sáng 2 — Quyết định thành lập Hội đồng nghiệm thu để tài cấp cơ sở, số
440/QĐ-AO, ngày 26/11/2009
3 Biên bản nghiệm thu để tài cấp cơ sở, số 443/AQ-KT,ngày 02/12/2009