CN101330140B - 一种车辆用高温铅酸蓄电池负极铅膏及制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种车辆用高温铅酸蓄电池负极铅膏及制备方法,属蓄电池技术领域,用于提高蓄电池的高温寿命和低温起动能力。其技术方案是,所述铅膏固体原料由下述重量单位的物质组成:铅粉100、木素磺酸钠0.01~0.5、高温木素磺酸钠0.01~0.8、石墨粉0.01~1.0、纤维0.03~0.08、硫酸钡0.3~1.2、腐殖酸0.2~1.0、炭黑0.1~0.4。本发明在负极铅膏配方中添加了高温木素磺酸钠、石墨粉等原料,配合各添加物质合理的配方比例,有效提高了负极活性物质在高温状态下的性能,减缓了收缩,从而提高了蓄电池高温寿命和低温起动性能,尤其是其高温寿命可高出普通配方蓄电池90%以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种蓄电池材料及制备方法,特别是适合用于各种车辆的高温铅酸蓄电池负极铅膏,属蓄电池技术领域。
背景技术
随着汽车工业技术水平的提高,对铅酸蓄电池的性能要求也越来越高,尤其是目前有些车辆对蓄电池提出了高温寿命等方面的要求,比如一些高档轿车,对铅酸蓄电池提出了如下方面的要求:1.可在75℃高温下工作的、较长的高温寿命;2.优良的低温大电流起动放电能力;3.较长的使用寿命。按照现有的生产工艺,铝酸蓄电池生产时,负极铅膏配方主要组成物如下:铅粉、纤维、硫酸钡、腐殖酸、炭黑、木素磺酸钠、稀硫酸和水等。负极铅膏的这种常规配方存在的问题是:75℃的高温寿命短,低温起动性能不佳,由于负极活性物质收缩导致蓄电池寿命缩短,等等。有鉴于此,为满足车辆、特别是高档车辆对蓄电池不断提高的需求,业内人士致力于对负极活性物质配方及生产工艺方面的研究,以期不断提高蓄电池的性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述已有技术之缺陷而提供一种可提高负极活性物质的孔率、改善负极板的收缩状态、从而提高蓄电池各项电气性能指标的车辆用高温铅酸蓄电池负极铅膏。
除此之外,本发明还要提供这种铅膏的制备方法。
本发明所称问题是由以下技术方案解决的:
一种车辆用高温铅酸蓄电池负极铅膏,其特别之处是:所述铅膏固体原料由下述重量单位的物质组成:铅粉100、木素磺酸钠0.01~0.5、高温木素磺酸钠0.01~0.8、石墨粉0.01~1.0、纤维0.03~0.08、硫酸钡0.3~1.2、腐殖酸0.2~1.0、炭黑0.1~0.4。
上述车辆用高温铅酸蓄电池负极铅膏,所述硫酸钡为过80目筛的超细硫酸钡,所述炭黑为乙炔炭黑,纤维是聚酯纤维;纤维长度为3~5mm。
上述车辆用高温铅酸蓄电池负极铅膏,所述铝粉中PbO含量为63-85%。
一种车辆用高温铅酸蓄电池负极铅膏的制备方法,它按如下工序进行:
a.配料:按上述铅膏固体原料配比称取各原料;
b.干混:将上述铅膏固体原料放入和膏机内干混;
c.湿混:加入原料重量8~14%的纯净水,搅拌均匀;
d.淋酸:边搅拌边以喷淋方式加入铝粉重量6~14%、密度为1.400g/cm3的硫酸溶液,和膏温度控制在65℃以下,搅拌10~20min,降温,出膏温度低于45℃。
本发明针对车辆用铅酸蓄电池应具备优良的高温寿命性能、优良的低温起动能力和长寿命的要求而设计,在负极铅膏配方中添加了高温木素磺酸钠、石墨粉等原料,配合各添加物质合理的配方比例,有效提高了负极活性物质在高温状态下的性能,减缓了收缩,从而提高了蓄电池高温寿命和低温起动性能。试验数据表明,按照GMW3092《通用公司全球电气PPEC哥洛布轿车与卡车用蓄电池性能和试验标准》标准进行性能检测,采用本发明的负极铅膏制造的蓄电池,主要技术性能指标可完全达到或超过标准要求,其高温寿命可高出普通蓄电池90%以上,在电池的充电接受能力、低温起动能力方面,也高于普通配方的电池。电池寿命完成后的解剖分析表明,负极板活性物质的收缩要远远好于普通电池的负极板。
具体实施方式
本发明根据车辆用铝酸蓄电池优良的高温寿命性能、优良的低温能力及长寿命的要求,在负极铅膏配方中添加了高温木素磺酸钠、石墨粉、腐植酸等物质,并给出了各添加物质合理的配方比例。其中,高温木素磺酸钠是对普通木素磺酸钠盐高度精制和改性而成的产品,高温木素磺酸钠、木素磺酸钠和石墨粉按照一定比例同时加入,可提高负极活性物质在高温情况下的性能,减缓收缩,提高蓄电池高温寿命和低温起动性能。高温木素磺酸钠可选择由挪威衍生的木质素磺酸盐改性的产品,其型号为VANISPERSE HT-1。此外,选择耐酸性能好的长度达3mm~5mm聚酯纤维加入铅膏中,克服了晴纶纤维耐酸性差的缺陷,大大提高了纤维在电池中固定活性物质的能力,在电池使用完成后,仍能够看到明显的纤维丝;添加炭黑,可提高电池的充电接受能力;采用80目筛或粒径更小的超细硫酸钡,使得电池在使用过程中,形成晶核,消除早期负极活性物质的收缩。通过各组分的配合协同作用,使负极板电气性能得以提高,特别是蓄电池的低温起动能力和高温寿命得到大大提高。
下表是采用本发明铅膏制作的铝酸蓄电池试验达到的技术指标(以6-QW-70电池为例):
序号 | 检验项目 | 试验方法(参照GMW3092) | 单位 | 采用本发明铅膏的6-QW-70铝酸蓄电池 | 采用一般铅酸蓄电池铅膏工艺制作的6-QW-70电池 |
1 | 20小时率容量 | 在环境温度25℃下,电池3.5A放电至10.5V,容量≥70Ah | Ah | 79 | / | / | / | / | 78 | / |
2 | 储备容量 | 在环境温度25℃下,电池25A放电至10.5V,≥110min | min | / | 139 | 121 | 127 | 131 | / | 126 |
3 | 0℃充电接受 | 可接受的最小充电电流等于0.26(测量的C20)A。 | A | 46 | / | / | / | / | 43 | / |
1 | 20小时率容量 | 在环境温度25℃下,电池3.5A放电至10.5V,容量≥70Ah | Ah | 79 | / | / | / | / | 78 | / |
4 | 低温起动性能 | 完全充足电的电池,在-18±1℃环境中至少保持24小时后,615A放电30s,30s电压≥7.2V, | V | 7.9 | 8.1 | 7.8 | 7.8 | 7.9 | 7.8 | 7.9 |
5 | 20小时率容量 | 在环境温度25℃下,电池3.5A放电至10.5V,容量≥70Ah | Ah | 74 | 76 | / | / | / | 75 | / |
6 | 储备容量 | 在环境温度25℃下,电池25A放电至10.5V,≥110min | min | / | 126 | / | / | / | ||
7 | 低温起动性能 | 完全充足电的电池,在-18±1℃环境中至少保持24小时后,615A放电30s,30s电压≥7.2V, | V | / | 7.9 | / | / | / | ||
8 | 储备容量 | 在环境温度25℃下,电池25A放电至10.5V,≥110min | min | / | 126 | / | / | / | ||
9 | 自放电 | 剩余容量应不少于其20小时容量的90%。 | % | 104 | / | / | / | / | ||
10 | 水损耗 | 在50℃±1℃,以14.4±0.05V充电21天(504小时)后,≤1.0g/A.h。在以14。4±0。05V,温度为50℃±1℃充电1008小时(42天)时,≤2.0g/A.h | g/Ah | 0.30.7 | / | / | / | |||
11 | 深循环寿命 | ≥7单元 | 单元 | 15 | / | / |
1 | 20小时率容量 | 在环境温度25℃下,电池3.5A放电至10.5V,容量≥70Ah | Ah | 79 | / | / | / | / | 78 | / |
12 | 75℃高温循环寿命 | ≥5000次 | 次 | 5925 | 3100 |
由表中数据可以看出,采用本发明制作的6-QW-70铝酸蓄电池与一般配方制作的6-QW-70铝酸蓄电池相比高温寿命长出普通配方电池2825次左右,几近延长寿命一倍。而且,在电池的充电接受能力、低温起动能力方面也优于普通配方的电池。从电池寿命完成后的解剖来看,负极板活性物质的收缩要远远好于普通电池的负极板,普通电池的负极板因出现了活性物质的严重收缩,从而导致电池的寿命终止。
以下提供几个具体实施例:
实施例1:将100kg PbO含量为63%~85%的铝粉加入和膏机中,同时加入木素磺酸钠(或木素)0.01kg、高温木素磺酸钠(或高温木素)0.8kg、石墨粉1.0kg、纤维0.03kg、硫酸钡0.3kg、腐殖酸0.2kg、炭黑0.1kg,将上述物料搅拌均匀,然后加入8kg的净化水(即去离子水),湿态混合均匀后,快速淋入密度为1.400g/cm3(25℃)的硫酸溶液14kg,和制过程中控制和膏温度65℃以下,保持10~20min待反应均匀后,采取降温措施,温度降到45℃以下,即可出膏使用。
本发明中所用的木素磺酸钠与高温木素磺酸钠是不同的,高温木素磺酸钠是木素磺酸钠的改性产品,它能耐受70℃以上的工作温度,在此温度下,使绒状的活性铝具有大的孔率,从而给负极带来更大的活性。
实施例2:将100kg PbO含量为63%~85%的铝粉加入和膏机中,同时加入木素磺酸钠(或木素)0.5kg、高温木素磺酸钠(或高温木素)0.01kg、石墨粉0.5kg、纤维0.08kg、硫酸钡1.2kg、腐殖酸1.0kg、炭黑0.4kg,将上述物料搅拌均匀,然后加入12kg的净化水,湿态混合均匀后,快速淋入密度为1.400g/cm3(25℃)的硫酸溶液6kg,和制过程中控制和膏温度65℃以下,保持10~20min反应均匀后,采取降温措施,温度降到45℃以下,可以出膏使用。
实施例3:将100kg PbO含量为63%~85%的铝粉加入和膏机中,同时加入木素磺酸钠(或木素)0.25kg、高温木素磺酸钠(或高温木素)0.4kg、石墨粉0.01kg、纤维0.05kg、硫酸钡0.5kg、腐殖酸0.6kg、炭黑0.25kg,将上述物料搅拌均匀,然后加入10kg的净化水,湿态混合均匀后,快速淋入密度为1.400g/cm3(25℃)的硫酸溶液10kg,和制过程中控制和膏温度65℃以下,保持10~20min反应均匀后,采取降温措施,温度降到45℃以下,可以出膏使用。
实施例4:将100kg PbO含量为63%~85%的铅粉加入和膏机中,同时加入木素磺酸钠(或木素)0.1kg、高温木素磺酸钠(或高温木素)0.6kg、石墨粉0.6kg、纤维0.04kg、硫酸钡1.0kg、腐殖酸0.8kg、炭黑0.15kg,将上述物料搅拌均匀,然后加入9kg的净化水,湿态混合均匀后,快速淋入密度为1.400g/cm3(25℃)的硫酸溶液12kg,和制过程中控制和膏温度65℃以下,保持10~20min反应均匀后,采取降温措施,温度降到45℃以下,可以出膏使用。
实施例5:将100kg PbO含量为63%~85%的铅粉加入和膏机中,同时加入木素磺酸钠(或木素)0.4kg、高温木素磺酸钠(或高温木素)0.1kg、石墨粉0.8kg、纤维0.06kg、硫酸钡0.8kg、腐殖酸0.9kg、炭黑0.2kg,将上述物料搅拌均匀,然后加入14kg的净化水,湿态混合均匀后,快速淋入密度为1.400g/cm3(25℃)的硫酸溶液8kg,和制过程中控制和膏温度65℃以下,保持10~20min反应均匀后,采取降温措施,温度降到45℃以下,可以出膏使用。
实施例6:将100kg PbO含量为63%~85%的铝粉加入和膏机中,同时加入木素磺酸钠(或木素)0.3kg、高温木素磺酸钠(或高温木素)0.5kg、石墨粉0.2kg、纤维0.07kg、硫酸钡0.6kg、腐殖酸0.4kg、炭黑0.3kg,将上述物料搅拌均匀,然后加入11kg的净化水,湿态混合均匀后,快速淋入密度为1.400g/cm3(25℃)的硫酸溶液9kg,和制过程中控制和膏温度65℃以下,保持10~20min反应均匀后,采取降温措施,温度降到45℃以下,可以出膏使用。
将按上述方法制备的负极铅膏涂在板栅上,经40℃、98%RH固化24h,再经70℃以上、20%RH干燥24h制造出负生板,正生板可采用相对应型号的电池正极铅膏及极板制做工艺制造。
然后将生极板包覆PE隔板,装入专用蓄电池壳体,并经大盖热封、电池化成、排气盖热封等工序,制作成为对应型号的蓄电池电池。
Claims (4)
1.一种车辆用高温铅酸蓄电池负极铅膏,其特征在于:所述铅膏固体原料由下述重量单位的物质组成:铅粉100、木素磺酸钠0.01~0.5、高温木素磺酸钠0.01~0.8、石墨粉0.01~1.0、纤维0.03~0.08、硫酸钡0.3~1.2、腐殖酸0.2~1.0、炭黑0.1~0.4;所述高温木素磺酸钠的型号为VANISPERSEHT-1。
2.根据权利要求1所述的车辆用高温铅酸蓄电池负极铅膏,其特征在于:所述硫酸钡为过80目筛的超细硫酸钡,所述炭黑为乙炔炭黑,纤维是聚酯纤维;纤维长度为3~5mm。
3.根据权利要求2所述的车辆用高温铅酸蓄电池负极铅膏,其特征在于:所述铝粉中PbO含量为63-85%。
4.一钟如权利要求1、2或3所述车辆用高温铅酸蓄电池负极铅膏的制备方法,其特征在于:它按如下工序进行:
a.配料:按上述铅膏固体原料配比称取各原料;
b.干混:将上述铅膏固体原料放入和膏机内干混;
c.湿混:加入原料重量8~14%的纯净水搅拌均匀;
d.淋酸:边搅拌边以喷淋状方式加入铅粉重量的6~14%的、密度为1.400g/cm3的硫酸溶液,和膏温度控制在65℃以下,搅拌保持10~20min,降温,出膏温度低于45℃。
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