前言

硫酸在铅酸蓄电池生产中至关重要，其所需浓度会根据工艺步骤和电池类型的不同而有所变化。精确的浓度控制能确保产品质量稳定，生产效率高。铅酸电池作为历史最悠久、最成熟的可充电电池类型，尽管能量密度相对较低，但由于其成本低廉且功率重量比优越，仍广泛应用于汽车启动、照明和点火（SLI）等领域。

铅酸蓄电池的主要成分是由铅制成的阳极、由二氧化铅制成的阴极和作为电解质的稀硫酸 (H2SO4)

图1：铅酸蓄电池的部分

第一个生产步骤是极板制造，正极板上会形成α型和β型PbO2。α型和β型PbO2的比例对电池的电流效率有直接影响。制造过程中的H2SO4浓度是实现正确比例的一个重要参数。在装配成型后，需要罐注精确密度、纯度和容量的硫酸电解液并进行首次充电（二次灌酸工艺）或调整酸度（一次灌酸工艺）。在灌酸和装配结束时，电解液的酸浓度和液位必须达到规定的浓度。

使用在线实时监控硫酸密度浓度的手段对铅酸电池生产过程中起到：

优化化学反应过程

大幅缩短灌装线转产期间的停机时间

确保加注过程的质量

01密度测量优势

在硫酸水溶液中，密度测量是测定高达90%的硫酸（H₂SO₄）浓度的理想方法。在0至55%的浓度范围内（20°C时为1.4453 g/cm³）——这一范围对于铅酸电池生产尤为重要——密度与酸浓度呈陡峭且近乎线性的关系（见图2）。相比之下，其他物理性质（如电导率）则表现出不太明显的趋势。因此，在该浓度范围内，密度测量具有极高的准确性。

图2：密度/电导率和硫酸浓度的关系

1应用场景

电解液配制

高浓度硫酸（98%）主要通过卡车运送到生产现场。在现场浓硫酸会被稀释至所需的不同浓度。硫酸稀释是一个强烈的放热过程，需要冷却（见图3）。在稀释过程中，硫酸的温度会迅速变化，对检测造成困难。

图3：硫酸稀释系统

缓冲罐到化成

在电池的首次冲放电（化成）过程中，电解液的密度（硫酸浓度）和电池电压会发生变化。为了实现高质量的一致性化成过程，对酸浓度的测量和调节，判断化成终点是重要任务。如图4示例的酸再循环法，在化成过程中需要测量和调整酸浓度。

图4：酸再循环法

灌注站稀释

根据工厂规模，可采用两阶段稀释工艺：首次稀释并储存交付的硫酸（应用场景1），随后在灌注站进行最终稀释，如图5。产品切换时，如引入新的电池类型或尺寸时，可能需要在灌注站调整浓度。比起传统实验室测量，此调节过程可能需要长达40分钟。

图5：灌注站

02高精度过程密度传感器——L-Dens 系列传感器

安东帕的高精度过程密度传感器L-Dens 系列传感器能够轻松追踪这些变化，因其接触液体的部件是由金属制成的。所有塑料涂层的传感器都都无法追踪快速温度变化（例如电导率传感器）。

高度精确

自动温度补偿

易于操作

且免维护

适用于H2SO4应用的其他安东帕解决方案

DMA 4002/5002/6002

一种专为硫酸测定设计的实验室仪器

03成功案例分享

TAB电池工厂有限责任公司（欧洲电池生产商）采用L-Dens 7400 TAN升级了电解液密度测量，该设备已集成到TAB的闭环成化系统中。

专业的过程分析

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我们开发了市场上用于浓度测定和质量流量测量的广泛精确传感器技术组合，能够行业中的任何应用提供一系列解决方案。

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