Nghiên cứu công nghệ sản xuất ắc quy kín khí không bảo dưỡng dung lượng lớn sử dụng cho xe ô tô

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 công nghệ sản xuất ắc quy kín khí không bảo dưỡn

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 công nghệ sản xuất ắc quy kín khí

không bảo dưỡng dung lượng lớn sử dụng cho

xe ô tô”

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

CN.Vũ Duy Khang

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 2008

1 Mục lục

1 Mục lục ……… 1

2 Tổng quan ……… 2

2.1 Cơ sở pháp lý/ xuất xứ của đề tài ……… 2

2.2 Tính cấp thiết và mục tiêu nghiên cứu của đề tài ………… 2

2.2.1 Tính cấp thiết của đề tài……… 2

2.2.2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ……… 2

2.3 Phạm vi và nội dung nghiên cứu 3

2.3.1 Phạm vi nghiên cứu và áp dụng của đề tài 3

2.3.2 Nội dung nghiên cứu 3

2.4 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 4

3 Thực nghiệm 4

3.1 Phương pháp tiến hành nghiên cứu 4

3.1.1 Cơ sở lý thuyết 4

3.1.2 Mô tả tóm tắt phương pháp 6

3.1.3 Cách tiến hành 7

3.2 Thiết bị, dụng cụ, nguyên vật liệu sử dụng cho nghiên cứu 8

3.3 Kết quả nghiên cứu và thảo luận 10

3.3.1 Kết quả Thiết kế và chế tạo khuôn đúc sườn cực 11

3.3.2 Kết quả đúc sườn cực ………… 11

3.3.3 Kết quả nghiên cứu trộn và trát cao lá cực ……… 12

3.3.4 Kết quả nghiên cứu chế độ ủ-sấy lá cực sau trát cao …… 12

3.3.5 Kết quả nghiên cứu chế độ hoá thành 13

3.3.6 Kết quả thiết kế, chế tạo phụ tùng khuôn mẫu lắp ắc quy 14

3.3.7 Kết quả nghiên cứu chế độ nạp luyện tập ắc quy 14

3.4 Kết quả kiểm tra chất lượng ắc quy 14

3.4.1 Kết quả thí nghiệm với ắc quy khởi động ô tô loại nhỏ 14

3.4.2 Kết quả thí nghiệm với ắc quy khởi động ô tô loại lớn 15

3.4.3 Kết quả thử nghiệm thực tế với ô tô 16

3.4.4 Kết quả áp dụng sản xuất đại trà 16

4 Kết luận ……… 17

5 Tài liệu tham khảo ……… 19

6 Phụ lục ……… 20

2 Tổng quan

2.1 Cơ sở pháp lý/ xuất xứ của đề tài:

- Căn cứ Quyết định số 1999/QĐ-BCN ngày 03/12/2007 của Bộ trưởng Bộ Công thương về việc giao kế hoạch Khoa học và Công nghệ năm 2008 cho các

đơn vị của Bộ

- Căn cứ Hợp đồng Nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ số: 159.08 RD/HĐ-KHCN ngày 15/02/2008 giữa Bộ Công thương và Công ty Cổ phần ắc quy Tia sáng

2.2 Tính cấp thiết và mục tiêu nghiên cứu của đề tài.

2.2.1 Tính cấp thiết của đề tài

ắc quy chì-axit được Gaston Planté phát minh từ 1859 Trải qua hàng trăm

năm phát triển 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, đặc biệt được sử dụng rộng rãi đối với tất cả các loại xe ô tô Một nhược điểm lớn của ắc quy chì-axit là việc sử dụng dung dịch axit sulfuric (H2SO4) làm chất điện ly Trong quá trình sử dụng khí Oxy và Hydro thoát ra trong quá trình phóng/nạp làm mất nước gây cạn mức và thay đổi nồng độ dung dịch Vì vậy người sử dụng luôn phải kiểm tra mức dung dịch trong bình để bổ xung nước cất khi cần thiết Mặt khác khí Oxy và Hydro thoát ra kéo theo hơi axit làm ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sức khoẻ con người và gây hư hỏng thiết bị sử dụng ắc quy Nên việc nghiên cứu chế tạo ra chủng loại ắc quy chì-axit không thoát khí, không phải bổ xung nước cất trong suốt quá trình sử dụng (ắc quy kín không bảo dưỡng - Maintenance free - MF) là đối tượng được các nhà nghiên cứu, các nhà sản xuất ắc quy chì-axit trên thế giới đặc biệt quan tâm,

Với điều kiện cụ thể của Công ty cổ phần ắc quy Tia sáng, để kịp thời phục vụ yêu cầu của thị trường, chúng tôi đặt vấn đề sử dụng các thiết bị hiện có, cùng với việc tận dụng các kết quả nghiên cứu của đơn vị để tiến hành triển khai nghiên cứu công nghệ sản xuất chủng loại ắc quy này

2.2.2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài :

Trên cơ sở các thiết bị sản xuất tiên tiến mới nhập và đã có cùng với kinh

nghiệm sản xuất ắc quy kín khí công nghiệp từ năm 1999, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài này nhằm:

* Xây dựng được quy trình công nghệ sản xuất ắc quy kín khí không phải bảo dưỡng sử dụng cho xe ô tô

* Quy trình công nghệ nghiên cứu triển khai áp dụng vào sản xuất chính thức

đạt yêu cầu mà không phải nhập công nghệ

* Sản phẩm ắc quy kín khí không phải bảo dưỡng sử dụng cho xe ô tô sản xuất ra phải đạt và vượt Tiêu chuẩn Việt nam với ắc quy chì-axit khởi động TCVN4472-1993

* Tạo thêm chủng loại sản phẩm mới: sạch, tiện lợi cho người sử dụng, thân thiện với môi trường Đáp ứng yêu cầu đòi hỏi của thị trường và góp phần bảo vệ môi trường theo định hướng của Nhà nước

2.3 phạm vi và nội dung nghiên cứu:

2.3.1. Phạm vi nghiên cứu và áp dụng của đề tài:

* Nghiên cứu công nghệ chế tạo chủng loại ắc quy kín khí không phải bảo dưỡng (MF) sử dụng cho xe ô tô Sản phẩm sản xuất ra phải đạt và vượt Tiêu chuẩn Việt nam TCVN4472-1993 với ắc quy chì-axit khởi động

* Kết quả đề tài nghiên cứu được triển khai áp dụng tại Công ty Cổ phần ắc quy Tia sáng

2.3.2 Nội dung nghiên cứu bao gồm:

a/ Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ sản xuất ắc quy kín khí không

bảo dưỡng sử dụng cho xe ô tô

b/ Sản suất thử nghiệm, đánh giá các thông số của ắc quy trong Phòng thí nghiệm

c/ Sản xuất thử nghiệm, đánh giá thực tế Hoàn thiện quy trình sản xuất ở quy mô công nghiệp

Quá trình nghiên cứu được thực hiện bằng cách:

- Lựa chọn vỏ bình ắc quy kín sử dụng cho xe ô tô (theo tiêu chuẩn quốc tế)

- Thiết kế, chế tạo khuôn sườn cực phù hợp với chủng loại vỏ bình lựa chọn

- Lựa chọn công nghệ đúc sườn

- Chế tạo các chi tiết lắp ráp bình ắc quy và các thông số kỹ thuật lắp ráp

- Lắp bình ắc quy tiến hành thử nghiệm các thông số kỹ thuật tại Phòng thí nghiệm Lắp bình ắc quy lên xe ô tô và theo dõi kết quả thực tế

- Điều chỉnh phù hợp với thực tế và chính thức áp dụng vào sản xuất

Để giảm thời gian, đẩy nhanh tốc độ nghiên cứu trong quá trình thực hiện đề tài, chúng tôi cố gắng triệt để sử dụng các thiết bị và kỹ thuật hiện có của Công ty

Cổ phần ắc quy Tia sáng như: Maý chế tạo bột chì Italia, Máy trộn trát cao USA, Máy ủ sấy lá cực sau trát cao, Máy nạp điện kỹ thuật số, Hệ thống tuần hoàn dung dịch , Hệ thống tuần hoàn nước làm nguội các dẫy hoá thành, Hệ thống hút

và sử lý mù axit, Dây chuyền tự động lắp ráp ắc quy ô tô.v.v , tiến hành nghiên cứu xác lập các thông số kỹ thuật ảnh hưởng đến tính năng kỹ thuật của ắc quy kín-không bảo dưỡng sử dụng cho xe ô tô bao gồm: hợp kim đúc sườn cực, phương pháp trộn - trát cao - hoá thành lá cực, loại lá cách sử dụng, chủng loại vỏ bình và phương pháp lắp bình ắc quy Thử nghiệm theo tiêu chuẩn Việt nam và tham khảo so sánh với tiêu chuẩn ắc quy ô tô của Nhật, Mỹ và Châu Âu

2.4 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước:

Vì các đặc tính ưu việt của ắc quy kín không bảo dưỡng là tiện lợi cho người

sử dụng, giảm ô nhiễm môi trường, nên ắc quy kín được các nước công nghiệp

tiên tiến nghiên cứu và đã đưa ra thị trường rất nhiều chủng loại, phù hợp với chức

năng sử dụng 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 nên việc tham khảo là khó khăn

Trong lĩnh vực sản xuất ắc quy khô-kín khí-không bảo dưỡng ở Việt nam có

Công ty Cổ phần ắc quy Tia sáng từ năm 1999 đưa vào sản xuất các chủng loại ắc

quy khô kín khí không phải bảo dưỡng 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 1200Ah

(theo công nghệ Hàn quốc) còn ắc quy kín không bảo dưỡng sử dụng cho các loại

xe ô tô ở Việt nam chưa có cơ sở nào nghiên cứu, sản xuất

Vì vậy chúng tôi đề xuất nghiên cứu đề tài này nhằm mục đích:

- Tạo ra chủng loại sản phẩm mới đáp ứng yêu cầu của thị trường với các ưu

điểm nổi bật: sạch sẽ, người sử dụng không phải cấp dung dịch axit lần đầu,

không phải bổ xung nước cất trong suốt quá trình sử dụng, độ bền và tuổi thọ cao,

bảo vệ môi trường (sản phẩm sạch) Có lợi cho người sử dụng

- Tăng năng lực sản xuất, đa dạng hoá sản phẩm của Công ty, tạo thêm việc

làm và thu nhập cho người lao động

3 Thực nghiệm

3.1 Phương pháp tiến hành nghiên cứu

3.1.1 Cơ sở lý thuyết:

Sự thoát khí Oxy, Hydro là bản chất điện hoá trong quá trình làm việc của ắc

quy chì-axit Quá trình phóng/nạp điện ắc quy xẩy ra theo phương tình tổng quát: 2PbSO4 + 2H2O = PbO2 + Pb + 2H2SO4

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:

Trong dung dịch axit, nước phân ly thành ion: H2O = H+ + OH

Khi nạp điện đến điện thế phân huỷ nước

ở cực âm 4H+ + 4e = 2H2↑

ở cực dương 4OH- - 4e = O2↑ +2H2O

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 thoát khí với ắc quy chì-axit người ta có thể 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 Oxy và 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 để chống mất nước & chống nổ trong quá trình nạp điện

Sự thoát Hydro trên điện cực phụ thuộc vào độ tinh khiết của chì, với ắc quy chì-axit truyền thống nói chung người ta sử dụng hợp kim Chì-Angtimon (Pb.Sb)

để 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 thấp hoặc không có Angtimon như hợp kim Chì-Canxi, Chì-Canxi-Thiếc, Chì-Cadimi-Thiếc.v.v 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, lá cách và kết cấu phù hợp, trong quá trình nạp điện Oxy và Hydro sinh ra 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)

- Đúc sườn cực: Sử dụng hợp kim Chì-Canxi-Thiếc

- Trộn, trát cao, sấy, ủ, hoá thành lá cực: theo công nghệ Hàn quốc

- Lá cách: sử dụng kết hợp lá cách AGM, PE, Bông thuỷ tinh

- Vỏ bình: sử dụng vỏ bình ắc quy ô tô loại có van điều áp hoặc có màng thuỷ tinh/sứ xốp chống thoát nước

- Thiết bị sản xuất và kiểm tra/thử nghiệm: sử dụng các thiết bị hiện có của Công ty Cổ phần ắc quy Tia sáng

3.1.2 Mô tả tóm tắt phương pháp:

- Căn cứ vào kết quả khảo sát đặc tính kỹ thuật (điện áp, dung lượng, kích thước) ắc quy khởi động sử dụng cho các chủng loại ô tô thông dụng tại Việt nam (bảng 1), chúng tôi tiến hành định hướng lựa chọn chủng loại ắc quy dự kiến nghiên cứu chế tạo:

Loại xe ô tô sử dụng

1 12 36 Matiz, Suzuki 750kg, xe du lịch 7 chỗ, xe tải 550kg v.v

2 12 55 Honda Accord, Kia 12 chỗ, Corona 2.4, v.v

3 12 60 Toyota Camry, Honda Accord, Deawoo Cielo, Fiat, BMW

4 12 70 Huyndai 2,5T, Mekong và Land Cruiser máy xăng v.v

5 12 85 Mekong và Land Cruiser máy dầu, xe tải 1,25Tữ2,50T.v.v

6 12 100 Asia 24 chỗ, Hyundai 24 chỗ, Mecedes C200, Deawoo

1,25T, Zin 130, xe tải 2,5Tữ5T, xe đầu kéo USA v.v

Từ số liệu khảo sát các loại ắc quy thực tế trên, chúng tôi quyết định lựa chọn loại vỏ ắc quy kín có màng loc thuỷ tinh xốp và kích thước phù hợp với hộc đặt ắc quy của xe ô tô (dự kiến vỏ ắc quy sẽ nhập đồng bộ hoặc thuê đặt làm theo kích thước tiêu chuẩn), từ các kích thước của vỏ ắc quy lựa chọn tiến hành tính toán thiết kế chế tạo khuôn đúc sườn cực

- Căn cứ kết quả phân tích thành phần sườn cực Chì - Canxi của ắc quy ngoại nhập kết hợp với phiếu phân tích kiểm tra của Nhà cung ứng hợp kim Pb-Ca úc, chúng tôi quyết định lựa chọn hợp kim Chì - Canxi có thành phần theo bảng 2

Bảng 2: Chỉ tiêu kỹ thuật hợp kim chì Canxi thí nghiệm

- Từ thành phần hợp kim Pb-Ca lựa chọn tiến hành thí nghiệm xác lập công nghệ đúc sườn và đúc sườn cực với khuôn sườn chế tạo ra

- Nghiên cứu công nghệ trộn, trát cao chì lên sườn cực chế tạo, ủ-sấy-hoá thành thành lá cực hoạt động

- Nghiên cứu công nghệ hoá thành bằng cách phân tích kiểm tra các tính năng

điện của lá cực sau hoá thành (với phượng pháp đang sử dụng tại Công ty

- Căn cứ kết quả kiểm tra đánh giá chất lượng lá cực chế tạo, nếu lá cực đạt các tính năng điện theo dự kiến, phối hợp với các phụ tùng lắp ráp cũng như các khuôn mẫu, cữ gá (tự thiết kế, chế tạo) để lắp ráp bình ắc quy hoàn chỉnh

- Kiểm tra, đánh giá các tính năng điện của ắc quy chế tạo ra theo Tiêu chuẩn Việt nam TCVN 4472:1993 và chạy thử thực tế với ô tô của Công ty

- Chỉnh lý, hoàn chỉnh quy trình sản xuất Từ kết quả thu được sẽ quyết định áp dụng thí nghiệm sản xuất lớn và đưa vào sản xuất đại trà nếu đạt yêu cầu đặt ra (Nghiền bột chì, trộn-trát cao lá cực, ủ-sấy và hoá thành lá cực: sử dụng công nghệ hiện tại với các thiết bị hiện có của Công ty cổ phần ắc quy Tia sáng)

và chế tạo khuôn đúc sừơn cực và các phụ tùng, khuôn mẫu, cữ gá lắp ráp ắc quy

chỉ số 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 )

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 của vỏ bình ắc quy lựa chọn (công đoạn gia công lá cực), sau đó phối hợp với các chi tiết lắp ráp (thiết kế, chế tạo theo kích thước vỏ bình) đem lắp thành bình ắc quy trên dây chuyền lắp ắc quy tự động Đài loan Bình ắc quy lắp xong được tiến hành kiểm tra

đánh giá chất lượng theo tiêu chuẩn TCVN 4472-1993 (xem sơ đồ các bước nghiên cứu mục 3.3)

3.2 Thiết bị, dụng cụ, nguyên vật liệu và hoá chất sử dụng cho nghiên cứu:

Bảng 3: 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

6

HÖ thèng thïng, dÉy ho¸

thµnh, hÖ thèng tuÇn hoµn

dung dÞch axit vµ hÖ thèng

xö lý mï axit cña P/xL¸ cùc

13 dÉy HT, 54thïng/dÉy

KÝch th−íc thïng (mm)

538 x 234 x 387

C«ng ty Cæ phÇn ¾c quy Tia s¸ng

7

HÖ thèng m¸y n¹p ho¸

thµnh (Tackless System

Formation Rectifier)

3φ380V/DC200V/ 300A Sung Kwang

Machine Co.,Ltd

8

HÖ thèng m¸y n¹p ®iÖn ¾c

quy (Operation Battery

Cycle System)

3φ380V/DC 270V / 20A Sung Kawang

Machine Co.,Ltd

9

D©y truyÒn l¾p AQ « t«

(Automatic Asembly Line

For Automotive Battery)

800 b×nh / ca s¶n xuÊt KAE LII Machine

MFG Co., Ltd

10 M¸y kiÓm tra 3C

( 3C Discharge Tester ) 1φ220V/6V-12V/400A

Sung Kawang Machine Co.,Ltd

11 M¸y kiÓm tra 5C

( 5C Discharge Tester ) 1φ220V/6V-12V/100A

Sung Kawang Machine Co.,Ltd

12

M¸y kiÓm tra tuæi thä vµ

dung l−îng ( Life Cycle &

Capacity Tester )

3φ380V/DC20V-5A/20ASung Kawang

Machine Co.,Ltd

B¶ng 4: Hãa chÊt vµ nguyªn vËt liÖu thÝ nghiÖm

I

1

2

3

4

5

6

* Ho¸ chÊt, Nguyªn vËt liÖu

- Hîp kim Ch× - Canxi

- Axit Sulfuric

- Bari Sulfat

- Lignin

- Fiber block

- Istree 368

kg

“

“

“

“

“

560

1.000 20

4

2

2,5

II 1 2 3 4 5 6 7 8 * ¾c quy thÝ nghiÖm 12V- 45Ah MF 12V- 60Ah “

12V- 70Ah “

12V- 85Ah “

12V- 100Ah “ 12V- 70Ah T§K.E 12V- 85Ah “

12V- 100Ah “ c¸i “ “ “ “ “ “ “

2

2 2 2 2 1 1 1

3.3 Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Quá trình các bước nghiên cứu được thực hiện theo sơ đồ:

Thiết kế, chế tạo khuôn

Gia công

Lắp bình TN

Thử nghiệm theo TCVN 4472-1993

áp dụng sản xuất

3.3.1 - Thiết kế và chế tạo khuôn đúc sườn cực:

Theo đơn chào hàng của KAE LII Machine MFG Co., Ltd (Taiwan) chúng tôi

có các kích thước cơ bản của vỏ bình (bảng 5)

Bảng 5: Kích thước vỏ bình ắc quy kín kae lii

(Đơn vị tính: mm)

Kích thước bao Kích thước hộc Loại vỏ

Lỗ trụ Tâm

trụ det

Tâm trụ tròn

Dựa vào kích thước vỏ bình này, căn cứ vào yêu cầu dung lượng của bình ắc

quy chúng tôi tính toán thiết kế sườn cưc về: kích thước (cao x rộng x dầy), cách

bố trí tăm sườn, trọng lượng sườn, trọng lượng chất hoạt động chứa được trong sườn cực, khả năng lắp lá cực lắp trong mỗi ngăn ắc quy

Kết quả thiết kế sườn cực và trọng lượng sườn thu được xem bảng 6 và bản vẽ thiết kế sườn cực (xem phần phụ lục)

Bảng 6: kích thước và trọng lượng sườn cực ắc quy

Lá cực KĐ MF (12V-85Ah)

Lá cực KĐ MF (12V-36Ah) stt Thông số Đơn

3.3.2 Kết quả đúc sườn cực:

Sườn cực ắc quy thí nghiệm được đúc bằng chì hợp kim Pb-Ca-Sn-Al (bảng 2) với các khuôn sườn cực chế tạo ra Qua quá trình đúc thử nghiệm chúng tôi nhận thấy với phương pháp đúc rót kim loại nóng chảy: các yếu tố nhiệt độ nồi nấu chảy kim loại đúc, nhiệt độ rót kim loại nóng chảy vào khuôn đúc, nhiệt độ khuôn

đúc, xử lý bề mặt khuôn.v.v có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm đúc như khả năng điền đầy khuôn, bọt khí, nứt gẫy, khuyết thiếu.v.v Kết quả nghiên

cứu chúng tôi đã lựa chọn được thông số nhiệt đúc phù hợp (bảng 7) với việc xử lý

và phủ mặt khuôn bằng huyền phù (bột Kok, thuỷ tinh lỏng, gielatin trong nước)

Bảng 7: Nhiệt độ đúc sườn cực ắc quy ô tô kín khí

1 Nồi nấu chì (Lead pot) 399 ữ 428

2 ống dẫn chì (Feedline) 482 ữ 510

3 Máng rót chì (Ladle) 482 ữ 528

4 Trên khuôn đúc (Mold gate) 199 ữ 220

5 Dưới khuôn đúc (Lower zone) 180 ữ 200

6 Nước làm mát khuôn (Mold coolant) 55 ữ 65

3.3.3 Kết quả nghiên cứu trộn và trát cao

Trộn và trát cao lá cực: sử dụng công nghệ hiện tại của Công ty ắc quy Tia sáng Cụ thể chúng tôi chọn bột chì có độ oxy hoá 77±3%PbO, kích thước hạt trung bình 3à, tỷ trọng bột 1,35±0,1 g/cm3 Lượng bột chì 600ữ800kg/mẻ trộn Trộn theo phương pháp trộn ướt Kết quả thu được xem bảng 8

Bảng 8: ảnh hưởng của quá trình trộn cao đến

3.3.4 Kết quả nghiên cứu chế độ ủ-sấy lá cực sau trát cao

Lá cực sau trát cao được cho qua thiết bị sấy nhanh để chống dính sau đó

được xếp vào giá và chuyển sang hệ thống ủ-sấy tự động (Curing and Drying)

Quá trình ủ lá cực được tiến hành trong phòng ủ với độ ẩm cao và nhiệt độ phù hợp, mục đích thực hiện phản ứng Oxy hoá lá cực

H 2 O + t 0 C

2 Pb + O2 = 2PbO + Q

Chúng tôi sử dụng công nghệ ủ-sấy hiện tại của Công ty Cụ thể:

* Nhiệt độ ủ 450C, độ ẩm > 95%, thời gian ủ 24 giờ với lá cực thí nghiệm

* Nhiệt độ sấy 700C, độ ẩm < 65%, thời gian sấy 26 giờ với lá cực thí nghiệm Kết quả phân tích kiểm tra sau ủ-sấy đạt yêu cầu: hàm lượng [PbO] > 95%, hàm ẩm [H2O] <1,0%, lá cực không rạn nứt

3.3.5 Kết quả nghiên cứu chế độ hoá thành:

Để hoá thành lá cực nghiên cứu chúng tôi áp dụng kết quả thu được trong đề tài nghiên cứu nạp 6 và 7 bậc năm 2006 đang sử dụng tại Công ty với việc tính toán cụ thể cho lượng chất hoạt động của lá cực nghiên cứu và cách lắp lá cực trong mỗi thùng, mỗi dẫy hoá thành

Thí nghiệm được thực hiện với lá cực ắc quy xe ô tô loại nhỏ 12V-35Ah và 12V-100Ah, lắp kép 2 và kép 3/thùng, nạp 7 bậc chọn mật độ dòng theo bậc từ 1,25A/dm2 giảm dần đến 0,60A/dm2, thời gian hoá thành 22giờ 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 PbO2 lá dượng) Xác định lượng

điện năng đã sử dụng và thời gian nạp hoá thành đã thực hiện

Kết quả kiểm tra quá trình hoá xem bảng 9 và 10

Bảng 9: Kết quả kiểm tra lá cực ắc quy ô tô kín khí

12V- 36Ah, hoá thành theo 6 bậc (lắp kép 2)

Thời điểm lấy mẫu

Stt

Bậc Số giờ

đ∙ nạp

Dung lượng đ∙

nạp (Ah)

% Dung lượng nạp

[PbO 2 ] lá + (%)

Nhận xét bề mặt lá cực dương

6 6 24 2563 100,00 94,66 Nâu đen đều

Từ kết quả trên (bảng 9) cho thấy chế độ nạp hoá thành lựa chọn cho lá cực khởi động ô tô loại nhỏ là ổn định, lá cực dương nhận được cho chất lượng chuyển hoá tốt, đều

Bảng 10: Kết quả kiểm tra lá cực ắc quy ô tô

12V- 85Ah, hoá thành theo 7 bậc (lắp kép 2)

Thời điểm lấy mẫu

Stt

Bậc Số giờ

đ∙ nạp

Dung lượng đ∙

nạp (Ah)

% Dung lượng nạp

[PbO 2 ] lá + (%)

Nhận xét bề mặt lá cực dương

7 7 21 2241 100,00 95,87 Nâu đen đều

Từ kết quả trên (bảng 10) cho thấy chế độ nạp lựa chọn để hoá thành lá cực ô tô kín khí loại lớn là ổn định, lá cực dương chất lượng chuyển hoá đều

Thí nghiệm thực hiện với 2 chủng loại lá cực ắc quy khởi động ô tô kín khí trên, khi lắp kép 3/thùng, nạp 7 bậc cho kết quả tương tự: thời gian hoá thành không tăng, tuy lượng điện năng tiêu tốn tăng 5 đến 6%, nhưng năng suất thiết bị tăng lên được hơn 30%

3.3.6 Kết quả thiết kế, chế tạo phụ tùng, khuôn mẫu cữ gá và lắp ắc quy :

Với kết quả lá cực tạo ra, chúng tôi tiến hành thiết kế, chế tạo các phụ tùng lắp ráp bình ắc quy theo kích thước của lá cực và vỏ bình gồm: trụ dẹt nối ngăn ắc quy, trụ điện cực, giá hàn, hộp hàn, tấm gia nhiệt gắn nắp bình, tấm xốp chèn nắp, bao bì nhãn mác.v.v và thông số đặt cho các thiết bị của dây chuyền lắp ráp ắc quy để lắp ắc quy (xem các bản thiết kế kèm theo ở phần phụ lục) Kết quả ắc quy lắp ráp ra đạt yêu cầu nghiệm thu theo dự kiến về các thông số kiểm tra tự động của máy, độ kín và hình thức mẫu mã đạt tiêu chuẩn thương phẩm

3.3.7 Kết quả luyện tập ắc quy:

ắc quy kín khí dùng khởi động ô tô khác ắc quy thông thường là trước khi

xuất xưởng phải qua công đoạn nạp điện luyện tập để kiểm tra sai lỗi trong quá trình lắp ráp, tăng khả năng làm việc (điện áp, dung lượng và tuổi thọ của ắc quy) Tham khảo quy trình phóng nạp luyện tập với ắc quy kín khí không bảo dưỡng

cố định và dùng cho xe gắn máy Công ty hiện có, chúng tôi tính toán xác định thể tích và tỷ trọng dung dịch axit Sulfuric (H2SO4) cấp cho ắc quy ô tô kín khí nhận thấy: lượng dung dịch phù hợp là 10ữ15ml (tỷ trọng 1,28ữ1,30g/cm3)/Ah và nạp luyện tập cho ắc quy dạng này theo bảng 11 là phù hợp

Tổng thời gian (Giờ)

1 Bước 1 Phóng điện 0,1 CN 2

2 Bước 2 Nạp điện 0,1 CN 4

15

3 Bước 3 Nạp điện 0,05 CN 6

4 Bước 4 Nạp điện 0,03 CN 3

(Trong đó: C là chỉ số dung lượng danh định của ắc quy

N là số mạch nhánh mắc song song khi luyện tập)

3.4 Kết quả kiểm tra chất lượng ắc quy

3.4.1 Với ắc quy khởi động ô tô loại nhỏ 12V- 36Ah:

ắc quy kín khí dùng khởi động ô tô 12V-36Ah sau khi lắp ráp hoàn chỉnh

được kiểm tra đánh giá theo Tiêu chuẩn ắc quy Chì-axit khởi động Việt nam

TCVN4472:1993 Kết quả thu được xem bảng 12 và bảng kiểm tra phần phụ lục

Bảng 12: Kết quả thử nghiệm ắc quy ô tô 12V- 36Ah MF

Nội dung kiểm tra

TCVN

Điện áp sau 15’ Vol 12,67 12,54 12,56

Điện áp sau 30’ “ 12,71 12,60 12,57

Phóng KĐ (Ip = 3C) Phút ≥ 3 phút 4’10” 4’ 32” 6’15”

Dung lượng CK1 % C20 91,56 90,03 87,75 Dung lượng CK2 “ 93,08 94,56 93,08 Dung lượng CK3 “ ≥ 92% C 94,25 96,73 92,42

Phóng KĐ (Ip = 3C) Phút ≥ 5’ 30” 6’15’’ 6’28” 6’35”

Tuổi thọ Chu kỳ ≥ 240 - 278 -

3.4.2 Với ắc quy khởi động ô tô loại lớn 12V- 85Ah:

ắc quy kín khí dùng khởi động ô tô 12V- 85Ah sau khi lắp ráp hoàn chỉnh

được kiểm tra đánh giá theo Tiêu chuẩn ắc quy Chì-axit khởi động Việt nam

TCVN4472:1993 Kết quả thu được xem bảng 13 và bảng kiểm tra phần phụ lục

Bảng 13: Kết quả thử nghiệm ắc quy ô tô 12V- 85Ah MF

Nội dung kiểm tra

TCVN

Điện áp sau 5’ Vol 12,53 12,62 12,52

Điện áp sau 15’ “ 12,56 12,54 12,58

Phóng KĐ (Ip = 3C) Phút ≥ 3 phút 5’56” 5’ 53” 5’ 53” Dung lượng CK1 % C20 92,83 93,41 89,95 Dung lượng CK2 “ 93,47 92,91 84,52 Dung lượng CK3 “ ≥ 92% C 93,50 93,50 92,48 Phóng KĐ (Ip = 3C) Phút ≥ 5’ 30” 6’36” 6’22” 6’ 15” Tuổi thọ Chu kỳ ≥ 240 267 - -

Qua kết quả các mẫu thí nghiệm cho thấy với các chỉ tiêu chất lượng đối với

ắc quy theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN4472-1993) các mẫu kiểm tra với ắc quy 12V- 36Ah và 12V- 85Ah đều đạt và vượt tiêu chuẩn:

- Khởi động đầu sau chế tạo: IP = 3C, yêu cầu thời gian phóng ≥ 3 phút

- Dung lượng phóng trong 3 chu kỳ đầu IP = 0,05C, yêu cầu đạt ≥ 92% Cđm

- Khởi động chu kỳ thứ 4 : IP = 3C, yêu cầu thời gian phóng ≥ 5’ 30”

- Tuổi thọ ắc quy, yêu cầu ≥ 240 chu kỳ

3.4.3 Kết quả thử nghiệm thực tế với ô tô:

ắc quy kín khí sau lắp ráp được lắp lên ô tô của Công ty để chạy thực tế từ tháng 6 năm 2008 đến nay các ắc quy này vẫn vận hành rất tốt

Từ các kết quả thí nghiệm thu được với ắc quy 12V- 36Ah và 12V- 85Ah, chúng tôi tiếp tục triển khai với các ắc quy có dung lượng khác là: 12V- 60Ah,

12V- 70Ah, 12V- 100Ah cũng cho kết quả cũng tương tự

3.4.4 Kết quả áp dụng sản xuất đại trà

Từ kết quả nghiên cứu thu được Công ty đã quyết định đưa vào áp dụng sản

xuất đại trà Kết quả thu được trong quá trình sản xuất cũng tương tự kết quả thu

được trong quá trình thí nghiệm, xem bảng 14 &15

Bảng 14: Kết quả thử nghiệm ắc quy Khởi động ô tô MF

Stt Nội dung kiểm tra

Bảng 15: Kết quả thử nghiệm ắc quy khởi động ô tô MF

Stt Nội dung kiểm tra

Qua kết quả kiểm tra các mẫu ắc quy khởi động kín khí sản xuất ra từ 36Ah

đến 100Ah so với các chỉ tiêu chất lượng theo tiêu chuẩn Việt Nam

(TCVN4472-1993) các mẫu đều đạt và vượt tiêu chuẩn

- Thiết kế chế tạo được khuôn đúc sườn cực theo vỏ

- Xác lập công nghệ đúc sườn cực với khuôn sườn chế tạo ra

- Nghiên cứu công nghệ trộn, trát cao chì lên sườn cực chế tạo, ủ-sấy lá cực sau trát cao để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hoá thành

- Nghiên cứu công nghệ hoá thành lá cực sống (sau ủ, sấy) thành lá cực hoạt

động với các thiết bị hiện có

- Thiết kế, chế tạo các phụ tùng lắp ráp cũng như các khuôn mẫu, cữ gá để lắp ráp bình ắc quy hoàn chỉnh

- Kiểm tra, đánh giá các tính năng điện của ắc quy chế tạo ra theo Tiêu chuẩn Việt nam TCVN 4472:1993 và chạy thử thực tế với ô tô của Công ty

- Hoàn chỉnh quy trình sản xuất; Đưa kết quả nghiên cứu vào áp dụng sản xuất đại trà đã đạt được mục tiêu đặt ra: chất lượng sản phẩm ắc quy đạt tiêu chuẩn Việt nam, công nghệ hợp lý áp dụng được vào sản xuất ở điều kiện thiết bị của Công ty CP ắc quy Tia sáng

4.2 Chất lượng sản phẩm: Qua kết quả kiểm tra đánh giá chất lượng các mẫu

thí nghiệm và các mẫu áp dụng sản xuất đại trà (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: IP = 3C, thời gian phóng đạt > 3 phút

- Dung lượng phóng trong 3 chu kỳ đầu IP = 0,05C, đạt ≥ 92% Cđm

- Khởi động chu kỳ thứ 4 : IP = 3C, thời gian phóng đạt > 5’ 30”

- Tuổi thọ ắc quy, đạt > 240 chu kỳ

4.3 Kết quả của đề tài là thành công, đã áp dụng được vào sản xuất tạo ra chủng loại sản phẩm mới đáp ứng yêu cầu của thị trường với các ưu điểm: sạch sẽ, người sử dụng không phải cấp dung dịch axit lần đầu, không phải bổ xung nước

cất trong suốt quá trình sử dụng, độ bền và tuổi thọ cao, bảo vệ môi trường (sản phẩm sạch) Đa dạng hoá thêm sản phẩm của Công ty, tạo thêm việc làm và thu nhập cho người lao động

4.4 Đề tài đã thực hiện và hoàn thành đúng thời gian dự kiến, đạt yêu cầu và hiệu quả theo như mục tiêu đặt ra

4.5 Phần đề nghị:

Căn cứ vào các kết quả đã đạt được, chúng tôi đề nghị các Cơ quan quản lý cấp trên và Ban Giám đốc Công ty tạo điều kiện cho Nhóm nghiên cứu (về thời gian, kinh phí, thiết bị) để có thể tiếp tục nghiên cứu nâng cao thêm chất lượng sản phẩm đã có và chế tạo thêm các chủng loại ắc quy kín khí sử dụng cho tất cả các loại ô tô thông dụng hiện đang lưu hành tại Việt nam

Chủ nhiệm đề tài T/M nhóm nghiên cứu

Người báo cáo

Hoà Quang Nam Phạm Hoàng Kim

5 Tài liệu tham khảo

1 Sandmold systems, inc: Battery paste preparation system Newaygo, Michigan, USA 9/2005

2 Wirtz grid caster manufaturing company, inc: technical manual Port huron, Michigan, USA 12/2005

3 Midsouth Industries Co.,Ltd: Automatic Solidifying and Drying, China 2005

4 Sung Kwang Machine Co.,Ltd: Tackless System Formation Rectifier,

Korea 1998

5 Sung Kwang Machine Co.,Ltd: Life Cycle & Capacity Tester, Korea 1998

6 Kuk je industry battery Co.,Ltd “Synthetical and general information on S.L.A battery”, Kyung-buk Korea 1997

7 Công ty cổ phần ắc quy Tia sáng: Báo cáo kết quả đề tài nghiên cứu phương pháp trộn cao, Hải phòng 2005

8 Công ty cổ phần ắc quy Tia sáng : Báo cáo kết quả đề tài nghiên cứu hoá thành lá cực, Hải phòng 2006

9 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

10 Tiêu chuẩn ắc quy Nhật bản: Lead-Acid batteries for automobiles JIS D5301

11 Andrew D.Besz “Lead-acid battery technical presentation “10/1995

12 H.Ludik Jean PPR.UIV “Lé-Accumulateurs Electiques” De France 1997

13 E-POWER “ Rechangeable lead-acid battery”, Korea 1999

Tổng công ty hoá chất việt nam

báo cáo tóm tắt

Công ty cổ phần ắc quy tia sáng

Đề tài: “ Nghiên cứu công nghệ sản xuất ắc quy kín khí

không bảo dưỡng dung lượng lớn sử dụng cho xe ô tô”

Chủ nhiệm đề tài : KS Hoà Quang Nam

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

ThS Tô Văn Thành, KS Nguyễn Thị Nga

KS Bùi Thọ Hùng, CN Vũ Duy Khang

Đơn vị : 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 2008

Kết thúc tháng 12 năm 2008

hải phòng 2008

Bộ công thương