关于铅酸电池的基础生产工艺与理论整理了很多，却没有系统化地连贯起来，一直以来，很想整理成适合自己口味的员工教材，却被一些惰性和拖拉的不好习惯影响。先慢慢在博客上面洒一些。给需要的人分享一下。 先说说铅粉吧！

 1.铅粉的作用

   铅粉是制造铅蓄电池极板活性物质的主要原料，铅粉之制造是蓄电池生产中的一步重要工序。铅粉的性能优劣直接影响到粉膏及极板的质量，进而对电池容量及寿命造成一定的影响。

   铅粉并非粉末状的纯铅颗粒，而是表面覆盖着一层氧化铅（PbO）的金属铅的双相体颗粒状粉末物。铅粉的颜色，由颗粒中氧化铅的含量、颗粒结构和尺寸的大小等因素来决定，随着氧化度的增加，粉末由黑色逐渐转变为黄绿色或灰黄色。

   氧化度过低的铅粉，不但影响到和膏时的吸酸性和吸水量的变化，而且影响到极板的质量和电池的初始容量；氧化度过高的铅粉，有可能对铅蓄电池循环过程中容量的稳定性及电池的循环寿命造成影响。   

2.氧化铅的结构及特性

 PbO以两种形态存在，特点如下述：

3.铅粉的热氧化方法

  1）低温区（小于铅的熔点327℃，球磨法）

 氧化过程是在温度为80~100℃的球磨机内发生的，此种球磨机最早在1924年由Shimadzu提出来。 

左图是一种Ohloride球磨法的示意图。铅球、铅段或铅块被送入球磨机的滚筒中，并保持在铅表面易于氧化的适当温度。当滚筒旋转时，铅块相互摩擦和撞击并因此而被磨碎而变成粉末氧化物。当氧化过程发生时，将释放983KJ/Kg的热量。这些热量多于维持氧化过程的温度所需要足够热量，甚过剩的热量必须以通过冷却滚筒的方式而逸散掉。球磨机处于空气流中工作，这些空气流既提供氧化过程所需要的足够氧气，又带走磨好的铅粉。带出的铅粉经分离之后，较粗粒的铅粉又返回球磨机以便进一步磨细和氧化。

   氧化铅是一种t-PbO和铅颗粒的混合物，它们是一种由片状结晶粉末而聚集成的粉团形式。氧化铅颗粒大小的分布取决于球磨机中进行氧化过程的条件，也即依赖于滚筒的温度；鼓入空气的温度和湿度；铅球或铅块的大小及进料速度等等。

  2)中温区(大于铅的熔点，但小于O-PbO的熔点，885~888℃)

O-PbO转化成t-PbO的多晶转化温度为486℃，当温度大于327℃和小于885~888℃时，正好处在这一温度范围之内。1908年，巴顿(Barton)取得了一种新的制造铅粉的专利，该方法是先将熔融状的液体铅分散，随后在一个热的反应锅中进行氧化而制得PbO，所以又称为“气相氧化法”。Barton式制粉机设计的典型示意图如

   熔融铅(450℃)被泵入反应锅，反应锅是一个被加热至470℃左右的容器，在该容器内，熔融铅被搅拌并被连续地进行雾化。空气流使铅氧化并将被氧化的铅粒带到分粒器。在分粒器中，粗粒的铅粉从细粒铅粉中分开并重新返回到反应锅。于是粗的铅粒被再度氧化，分散并重新回到分粒器中。

   Barton法可生产氧化度为70％~80％的铅粉。在较高的反应温度下，氧化物几乎xx是O-PbO。在低温下，t-PbO和O-PbO一同生成。t-PbO是电池工业最可取的氧化物。因为氧化必须在低于多晶转化温度(486℃)下进行，反应锅被保持的温度范围为460~470℃。在这种情况下，可形成少量的(约<15%)O-PbO,这对随后的电池参数实际上无多大影响。Barton制粉机的设备投资和维护在价格上小于氧化铅的球磨法生产。  

3)高温区(大于O-PbO的熔点温度)

   氧化物是通过在一个特殊设计的燃烧器中燃烧铅而形成的，从该燃烧器中射出细的熔融铅液流，加压的气流和天然气。并将为这得种混合物喷射到一个燃烧室中以数米长的火焰燃烧。在此种火焰燃烧过程中，铅被雾化和氧化成烟雾。随后在燃烧室和冷却塔中发生氧化物的沉降。所得产物即为我们熟悉的烟化氧化物或升华氧化物。

3.铅粉的工业制造  

  蓄电池工业上制造铅粉的方法

 蓄电池工业上制造铅粉一般采用下列两种方法： 

  1）球磨法 

  这种方法是将铅锭先铸成铅球或铅块，装入球磨机内进行研磨，并鼓风氧化成铅粉。这种方法又称为哈丁式、风选式或筛选式研磨法。

    研磨法制造铅粉的主要设备是球磨机，因为铅粉机的性能、结构和合理设计，直接影响到铅粉的性能和质量。在研磨设备上，亚洲各国多采用岛津式铅粉机，而欧洲各国多采用哈丁式铅粉机。

   由于筛选式铅粉机产量低。所以其应用受到限制。而风选式铅粉机的产量较大，维护也方便，因而应用也更为广泛。   

  2）气相氧化法

   气相氧化法的优点是能耗低、产量大、操作易于控制，环境污染小。其原理前面已有论述。

3.1 铅粉的球磨法制造 

 1）球磨机的工作原理及铅粉的形成过程

    铅粉的制取是在滚筒式铅粉机中完成的。筒体里没有其它研磨体，xx是被磨物----铅球或铅块。铅球在控制定量条件下，自动加入至铅粉机的圆形转筒内。当铅粉机的转筒旋转时，由于离心力的作用，紧贴着筒壁的铅球，撞击筒体中的其它铅球；随着滚筒的旋转，筒体中的铅球表面晶粒发生变形和滑动移位，它们互相发生摩擦。由于铅球的碰撞，特别是摩擦发热，使筒体内温度增加，在有一定温度和相对湿度的空气流中的氧的作用下，铅球表面同时又放出热量，结果使筒体内达到较高的温度。铅球表面同时被撞击、变形位移而又遭受氧化的部分就与整体之间发生裂缝。随着裂缝的逐渐深入，变形位移了的金属结晶层，在滚筒由于撞击和摩擦力的作用，便从球体上脱落下来，被进一步磨碎、研细而形成所需要的铅粉。

生成铅粉的过程描述如下：

（1). 铅球在铅粉机内受离心力作用，随筒体一起转动，被带到一定高度，自由落下相互撞击，使铅球发生变形。

（2) 铅球之间或铅球与滚筒内壁发生磨擦撞击而使晶粒发生位移。

2 ）球磨法制造的工艺过程

以上流程图出示了铅粉制造全部工艺流程，相应设备示意图如下：

3)球磨机及其参数的选择 

   铅粉的性能取决于铅粉机的性能，而铅粉机的优良性能取决于合理的结构设计和合适的参数选择。但是，先进的结构始终是最基本也是最重要的。

(1) 筒体的长度和直径

  铅粉球磨机均采用约为Ф20mm的铅球自磨。铅粉球磨机筒体的长度和直径及其相对比例不仅影响到铅粉机的产量，也直接影响到铅粉的质量。筒体过短，粗的颗粒来不及被磨细即被送出筒体，使得铅粉视密度大，氧化度低；筒体过长，铅粉颗粒在前半部即被磨碎，再经历后半部将被磨得更细，使得铅粉视密度小，氧化度高。

  铅粉机的生产能力也取决于滚筒直径的大小及直径与长度的比例。实践证明，国内普遍使用的球磨机的滚筒长度L与直径D之经验比例一般约为L:D=1.56-1.64时较为合理。

 (2)铅粉机的转速

   铅球在滚筒内的冲撞和磨擦是产生铅粉的重要条件。滚筒的转动把铅球带到一定高度跌落下来。这种情况下，同时伴随着磨擦和碰撞两种作用，致使铅球表面层剥落。大量铅球的堆积沿滚筒移动对筒夹壁也产生磨擦。当滚筒转速加大时，离心力也大，随之球的上升角也增加，直至圆球重力的分力大于离心力为止，从这时起铅球开始下落，其运动的轨迹是一条拋物线。筒体转动太快，铅球借离心力和惯性的作用，紧贴于筒壁，不会下落，从而不能产生铅球的冲击和磨擦作用，则磨粉效率大大降低；筒体转动太慢，铅球受重力作用过早下降，随筒体上升高度不足，下落冲击力小，磨料效率同样降低。综上所述，所要求的滚筒转速应是使圆球从{zg}位置并以{zd0}速度下落的状态。

  根据推算，已经求得各种球磨机的临界转速与筒体直径D的关系如下：

   若要使铅粉机内所有圆球均处于最有利的操作条件，还需要考虑球层厚度参数。于是，经验上最合适的转速可以下式求得：

4)影响铅粉质量的因素及球磨机条件控制

(1) 铅球数量

要严格控制好送入球磨机滚筒内铅球的加入数量。铅球愈少，球在筒体内滑动及球间相互研磨的作用小，产生的反应热就少，因而铅粉较粗，氧化度不足；铅球愈多，摩擦增加，磨擦热与反应热增加，从而筒体温度升高，铅粉较细，氧化度较高。所以，一般选择铅球量略偏高较为适宜，但负球量也不宜过多，否则冲击力太大，铅片过多，且温度太高不易控制，甚至有烧坏铅粉的危险。

(2)温度

铅粉的发热升温主要是由于铅球之间及铅球与筒壁磨擦和铅与空气中的氧发生氧化反应所放出的热。这些热量除少量以不同传递形式散出外，大部分热量用来加热筒内铅球与铅粉。因此，必须借助于球磨机外套层及机内鼓风或保温或冷却而使温度维持在所需范围。

控制铅粉机的温度，对于铅粉机的生产，是一个关键问题。筒体内应保持一个比较稳定的热平衡，以使铅粉性能稳定。所以在生产中，通过控制球磨机空气入口和铅粉出口处风的温度来保持筒体内的热平衡。

  当温度过低时，会降低铅粉氧化度。此时，应停止鼓风，以加强冲击磨擦所产生的氧化作用，待升温到150~160℃左右，并维持近10min后再鼓风，当温度太高时，会使铅粉发生粘结现象，此时应停止加料，等温度降下来再恢复送料。经验上，筒体温度一般控制在190~200℃较适当。

(3) 风量和风压

   鼓风的目的在于促进铅粉氧化及利用风压差来吹出铅粉。因此，鼓入的气流的风量、风压以及气流的温度和湿度对铅粉的质量及生产效率产生很大的影响。一般说，风量大，产量高，但颗粒大，氧化度低，且筒体温度不易控制；风量小，温度高，颗粒细，但产量低。

参考条件：

如果鼓入气流的温度为15~25℃，则大致：

   鼓入风量   约12~15m3/min

   相对湿度   约70％~80%

   正风压     约3.50~4.50Kpa

   负风压     约2.0~3.0Kpa

 (4)环境气候条件的影响

    铅粉的质量受到气候条件的明显影响。由于风选式铅粉机转筒内的理论温度等于升高的温度加上环境温度，因此环境温度愈高，在铅粉产量和鼓励风量相同的情况下，铅粉机转筒内的温度愈高。

3.2 铅粉的气相氧化法制造

  气相氧化法是在大型熔锅内将铅熔化，并与空气一起进入气相氧化室，使铅液与空气充分接触，生成氧化度达70%以上的细铅粉的过程。

    将纯铅熔于熔锅内，再由气泵压入反应锅内，气泵使用惰性气体。反应锅内旋转搅拌的横壁把熔铅搅成小雾滴。因系统处于负压，随同熔铅进入的空气很快与铅的小雾滴混合并使之氧化成氧化铅粉。因为2Pb+O₂=PbO是放热反应，在工作时，熔铅进入反应锅反应层，反应锅的温度就上升，否则就下降。故反应锅的工作温度xx由进入锅内的熔铅量调节。一般情况下，熔铅锅温度保持在400~420℃，反应锅温度控制在330~350℃。

   铅粉的氧化度由空气的输入量而定，输入反应锅的空气量由能自由调节的风门控制，为了提高产量，机内设有喷水雾的装置，以每小时喷水4~10L的速度向反应锅内喷水，其作用是催化和降温，并稳定地控制着氧化度和铅粉的产量。

 采用巴顿式铅粉机较岛津式(即风选式)铅粉机有更多的优越性：

  1) 产量大。例如一种型号为L-2100G型的巴顿式铅粉机，其{zd0}产量可达910 Kg/h，而岛津式还不到200Kg/h。

 2)能耗低。一台总功率为65KW的巴顿式铅粉机，每小时平均产量约800Kg；而国产或日产的3吨岛津式铅粉机每小时平均低于200Kg，总功率却大于65KW。

 3)易于操作控制。巴顿式铅粉机的产量及质量指数只需控制单单一项温度变量，而岛津式控制变量多，且不易控制。

 4) 环境污染中小。整机系统一直处于负压工作状态，不会发生铅粉泄漏现象，而岛津式的转筒内，一旦正风压大于负风压时，铅粉会出现倒灌现象。

4.铅粉的物理化学特性

1) 颜色

铅粉是表层含有氧化铅和内部含有铅的双组分粉末状物质。它的颜色视氧化铅的含量、颗粒结构、尺寸大小来决定，由灰黑、灰绿到黄色。氧化度高的颜色近黄；氧化度低的颜色近黑，通常的颜色为灰绿或黄绿。由于不同铅粉机制备的铅粉的氧化度并不xx相同，所以其颜色也略不同。例如，岛津式铅粉机制出的铅粉常显浅黄绿色，而巴顿式铅粉多为深黄色。

2). 堆积密度

堆积密度又称视密度，是铅粉自然堆积起来的密度，所测得的铅粉的堆积密度，是它颗粒大小及氧化度高低的综合量度。一般情况下，颗粒越小，氧化度越高，则堆积密度越小。堆积密度的大小还与制备铅粉的方法有关。

3). 粒度分布

   铅粉的粒度分布指各种不同尺寸颗粒大小的铅粉占总铅粉的比例以及这种分布状态与氧化度的关系。

  测定颗粒大小分布的技术包括：沉降分析法和浊度测定法。这些方法在各种粘滞性介质中均可使用。然而，最广泛使用的方法还是筛析。该法使用了一整套具有不同标准目数的金属丝网的筛子，这些筛子从孔眼最细的开始，一个在另一个的上面有次序的排列上去。整套筛子被固定在一个电磁振荡器上。将粉末/丙酮悬浮物注入最上面的筛子内，随后进行振荡。经适当时间的振荡之后，将所有筛子拆卸下来，再对每个筛子内的粉末进行干燥和称重，以测定在每一个内的粉末所占的百分比例。

   在生产实践中，往往通过上述简单的筛析方法对铅粉的粒度进行定性控制。通常，铅粉机生产出铅粉一般以通过300目的比例数来加以判断。一般说，通过300目(即粒径43µm)的粉量应>55%，不通过100目(>147µm)的铅粉量应当<7%。不通过42目的大粒颗粒的粉量<3%。若要求相对更均匀的颗粒大小，则必须将铅粉在锤式研磨机中作进一步的补充研磨。

  4)氧化度

铅粉中氧化铅所占的重量百分比例称为氧化度 

5) 吸液率

   吸液率指每公斤铅粉吸收水日毫升数或每100g铅粉吸收水日克数。铅粉的吸水率与铅粉的孔隙度或孔率有关。它表明了铅粉在制膏过程中吸水或吸酸能力的大小。

吸水率一般控制在95~130ml/kg,因为水的密度为1，所以此吸水率又可表示为9.5％~13%，即每100g铅粉吸收水量为9.5~13g。

 6)吸酸值

铅粉和硫酸的反应程度称为吸酸值。将一定量的铅粉加入到密度为1：100的稀硫酸中，置于25℃的恒温槽中充分振动，用过滤纸过滤，取出一部分滤液，用1mol/dm³的NaOH滴定，通过反应前后的NaOH浓度差，计算出1g铅粉所吸收的硫酸克数，并以此值来吸酸程度。通常铅粉的吸酸值规定为0.1~0.3g。一般来说，吸酸值愈大，表示铅粉氧化度愈高；反之表示铅粉氧化 度低。

 7)形态结构

   铅粉的颗粒状态，大体上可分为两类，即花瓣状和圆状结构。有人认为铅粉的形态结构与铅粉机的型式有关，筛式铅粉机生产的铅粉为花瓣状，颗粒粗、氧化物层薄；风选式铅粉机生产的铅粉为圆状，颗粒细、氧化物层厚。关于铅粉形态结构与电性能的关系，还没有取得一致看法。多数认为对电池的性能无明显影响，结果如何，还有进一步研究。

   生产实践经验已经证明，氧化铅特性对电池正极工作性能的影响远远大于负极板。例如，电池正极板的比电特性明显依赖于氧化铅的相组成和颗粒大小的分布。

5 铅粉的性质对电池性能的影响

   生产初实践经验已经证明，氧化铅的特性对电池正极工作性能的影响程度远远大于负极板。例如，电池正极板的比电特性明显依赖于氧化铅的相组成和颗粒大小的分布。Chang和Brown证明：以不同粉末制备的正极板，当深度电循环时，其正极板容量的变化有很大的差别 

    图中数据表明，以O-PbO制得的正极板与t-PbO制得的正极板比较，只具有较短的循环寿命和较低的极板容量。因此，电池制造中，{zh0}采用t-PbO作为制备极板的原材料。

   颗粒的大小对铅酸电池的初始性能起着十分重要的影响。如果粉末太细，其初始容量虽然相对较高，但在第20次循环之后，容量开始下降。反之，当铅粉为较粗的颗粒，初始循环时，容量较低，随后逐渐增加到一{zd0}值，此后开始进一步下降。

   平均粒度大小为5~50μm的铅粉和t-PbO的氧化物相组成可确保电池深放电循环时具有相当于50％理论容量的实际容量以及最长的循环寿命。

内容排版与摘要：

1. 铅粉状态：是表层为氧化铅，内层为金属铅的颗粒状粉末物。

2. 颜色；由颗粒中氧化铅的含量、颗粒结构和尺寸的大小等因素来决定，随着氧化度的增加，粉末由黑色逐渐转变为黄绿色或灰黄色。

3. 氧化铅的结构及特性

PbO以两种形态存在，特点如下述：

4.      铅粉的热氧化方法

5. 铅粉的工业制造方法：球磨法和巴顿法

6. 球磨法制造

6.1 球磨机参数

6.1.1筒体的长度和直径：经验值：L：D=1.56-1.64

6.1.2铅粉机的转速：经验值：6.2 铅粉质量的因素及球磨机条件控制

6.2.1铅球数量

6.2.2温度

6.2.3风量和风压

6.2.4环境气候条件的影响

6.3铅粉的物理化学特性

6.3.1颜色

6.3.2堆积密度

6.3.3粒度分布

6.3.4氧化度

6.3.5吸液率

6.3.6吸酸值

6.3.7形态结构

检验检测事项要求

1.检验项目：i. 酸化度（氧化度）；ii. 假比重；iii. 外观

2.测试说明：

i. 酸化度：可采用方法，一为失重法，二为络合滴定法。失重法为以醋酸溶解铅粉中的氧化铅，再将余下金属铅烘干，称重计算；络合滴定法以EDTA直接滴定以酸酸溶解的氧化铅量。失重法应注意铅烘干时之火候，过度烘干，导致铅被氧化，烘干不足，水未全除去，同时应注意烘干时水份包藏于铅内之现象。络合滴定法由于样品量很少，取样时应作搅拌，并且取三个以上的样品作平行测试，取均值，以保证具有代表性。

ii. 假比重：通过120目筛自由堆积之视密度。

iii. 外观：注意不能有烧粉、铅屑、硬块、杂质等；正常颜色为黄绿色或灰黄色，正铅粉氧化度较高，颜色较深。如果颜色偏黑或红（黄），铅粉氧化度可能较低或较高（黑粉或烧粉）。