CN101388479B - 一种铅酸蓄电池的翻新方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铅酸蓄电池领域，具体是涉及一种铅酸蓄电池的翻新技术。本发明通过对蓄电池的正极板中铅粉的加热分解，加入甘油、硫酸镁和正磷酸混和成膏状物后，制造出新的正极板，组装后得到性能更优良的铅酸蓄电池。本发明完成了对铅的重复利用，成本低，对环境无污染，并且制造出来的蓄电池的放电容量和放电循环寿命都有显著提高。

Description

一种铅酸蓄电池的翻新方法

技术领域

本发明涉及铅酸蓄电池领域，具体是涉及一种铅酸蓄电池的翻新技术。

背景技术

近年来，随着电动车的应用和普及，对铅酸蓄电池的需求量越来越大。虽然现在对铅酸蓄电池进行了一系列的技术改进，但是铅酸蓄电池通常只有10～12个月的使用寿命。我国铅资源虽然丰富，但我国目前的铅资源供应形势仍严峻。目前，我国用于铅酸蓄电池制造的铅的年消耗量为40万吨，据此消耗量测算，只可保证15年左右国民经济对铅的需求。目前世界上先进国家都很重视利用回收废旧铅酸蓄电池等方法制造再生铅。我国再生铅产量现在虽有显著提高，但占的比例远落后于先进国家和世界水平。再生铅的制造与从铅精矿制造原生铅相比：可降低成本38％，劳动生产率高1.9倍，能耗少三分之一，还可减少废铅的污染和节约铅矿资源。因此，对蓄电池中的铅的回收利用就势在必行。

目前，已经出现了一些关于蓄电池修复的技术，专利200510134391.7公开了一种大容量密封铅酸蓄电池的无损修复装置，该发明输出峰值脉冲电流可根据蓄电池的端电压自动调整，使被修复的蓄电池处于能够接受的最大修复脉冲电流下工作。专利申请200810007481.3公开了一种铅酸蓄电池修复系统及其修复方法，该方法运用电池均衡器和去硫化充电器结合组成铅酸蓄电池修复系统；并使用修复剂进行修复，使废旧的硫化电池复新。这些修复技术仅能恢复正极板上铅粉未脱落的铅酸蓄电池的功能，而且修复后的电容量和使用寿命不能达到新蓄电池的水平。对于正极板上铅粉已经脱落的铅酸蓄电池，不能使用上述的脉冲再生技术。因为蓄电池失效的原因复杂，情况多样，因此目前这些蓄电池的修复技术和设备在实际应用中受各种因素制约，效果不甚理想。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，目的在于提出一种翻新废铅酸蓄电池的方法。铅酸蓄电池在使用过程中，由于充电不足、过充电、过放电等其他原因造成极板硫酸盐化、活性物质脱落、蓄电池的正极板板栅弯曲等现象，造成了蓄电池的报废。而报废的电池中的铅粉等物质仍然具有使用价值，本发明就是利用报废的蓄电池通过一系列的工艺使之翻新成全新的蓄电池，从而使蓄电池中的铅粉得以循环利用，使蓄电池的成本大大降低，同时蓄电池的性能得到一定程度的提高。

二氧化铅具有两种晶型：α型和β型。在废铅酸蓄电池中的二氧化铅，主要为β晶型。β型的二氧化铅是在强酸、高温、大电流中生成的。蓄电池在过充电、深度放电过程中，造成的高热和大电流使蓄电池中的α型二氧化铅转化成β型二氧化铅。这两种晶型的氧化还原能力是不同的，在蓄电池的放电过程中，在不同的电流密度下，β型的二氧化铅比α型的二氧化铅具有更高的放电容量。因此，β型二氧化铅的活性更高。这是因为α型二氧化铅的结晶粗大，而β型二氧化铅的结晶却较为细小，仅为α型二氧化铅结晶大小的二分之一。α型二氧化铅为斜方晶格，与硫酸铅的晶格参数接近，两者属于同晶体。由于是同晶体，在放电时α型二氧化铅就可以作为硫酸铅的晶粒，而形成细小的硫酸盐，紧密的遮盖住α型二氧化铅的结晶表面，使硫酸扩散到活性物质深处发生困难，从而使α型二氧化铅的还原反应仅仅在电极表面的有限深度中发生，深处活性物质不能利用，与β型二氧化铅相比，电容量较小。β型二氧化铅为四方晶格，与硫酸铅的晶格参数差别较大，因而β型二氧化铅的放电产物硫酸铅就不能沿着β型二氧化铅晶格生长，而是力图形成自己的晶粒。于是形成了粗大的硫酸铅结晶，晶体间的缝隙很大，使硫酸易于达到二氧化铅的内部，使极板深处的二氧化铅持续放电。所以β型二氧化铅的利用率较高，电容量较高。因此利用废旧的蓄电池翻新得到的蓄电池的性能就要比新的蓄电池还要好。

本发明的方法包括以下步骤：

(一)铅粉的再生

1)拆开废铅酸蓄电池外壳，分开蓄电池阴阳极板，拆除AGM隔板，收集铅粉；

2)将收集到的铅粉在2～5倍于铅粉体积的蒸馏水中搅拌均匀后，静止浸泡20分钟～5小时，使铅粉在水中充分沉淀至蒸馏水清澈分层后弃去水层，将铅粉过40～60目筛，收集40～60目以上的铅粉；

3)将2)步收集的铅粉自然晾干或用烘干机烘干，用石磨研磨3～5遍，过100～120目筛，收集100～120目以上的铅粉；

4)将3)步收集的铅粉加入反应釜内300～500℃加热40～90分钟，二氧化铅加热分解成为一氧化铅和氧气，当铅粉中含有15～20％的黄色的一氧化铅时停止加热，产生的废气经过净化处理设备处理后排除；

(二)铅粉的和膏

将再生后的铅粉加入和膏机中，加入硫酸、丙三醇、硫酸镁和正磷酸，将铅粉和成铅膏，所添加的比例按重量计为：密度为1.05～1.1的硫酸为铅粉重量的12～25％，丙三醇为铅粉重量的4～6％，正磷酸为铅粉重量的1～3％，硫酸镁为铅粉重量的2.5～5％；

(三)涂板、化成和组装

1)利用涂板机在栅架上涂上步骤(二)制备的铅膏，制成极板，利用极板干燥机干燥至含水量为7～9％；

2)将干燥后的正极板用常规的化成工艺处理，即得全新的正极板；

3)将得到的新的正极板与蓄电池的其它元件组装后得到新的蓄电池。

其中，步骤(二)中使用硫酸、丙三醇、硫酸镁和正磷酸的比例优选按重量计为：密度为1.05～1.1的硫酸为铅粉重量的15～20％，丙三醇为铅粉重量的5％，硫酸镁为铅粉重量的3％，正磷酸为铅粉重量的2.5％。

其中，正磷酸的质量百分比浓度优选为50～85％。

其中，步骤(一)中将收集的铅粉加入反应釜的加热温度优选为400～450℃，加热的温度优选为60分钟。

其中，步骤(三)中的栅架是从废旧蓄电池拆下来的或是全新的。

本发明全程采用封闭装置，确保在回收利用铅粉的过程中不会对环境造成污染。

本发明所用的浓硫酸、正磷酸、硫酸镁和甘油剂为市售工业级试剂。

本发明所具有的技术优势为：

1.变废为宝，本发明将废弃不用的铅酸蓄电池处理为全新的性能提高的新的蓄电池，有利于环境的保护。

2.本发明的翻新的蓄电池比新制造的蓄电池的寿命长，电容量增加，这是由于：一方面，由于利用了旧蓄电池中富含β型二氧化铅的铅粉，使得硫酸易于渗透，从而提高了铅粉的利用率；另一方面，在铅粉和膏中添加的丙三醇、硫酸镁和正磷酸，可在铅膏中形成微孔，从而使硫酸易于渗入到阳极板的深处；同时甘油与一氧化铅发生了硬化反应，从而使铅膏与栅架牢固的结合，不易脱落。

3.降低了成本，其中废旧蓄电池的阴极板可直接重复利用，阳极板通过铅粉的再生得到重复利用，从而重复利用了铅，使铅资源得到循环利用。

4.本发明采用全程机械化操作，适用于大规模生产；操作严格按照国家标准执行，对环境不会造成污染，解决了小型蓄电池加工厂私拆蓄电池造成的铅污染问题。

5.本发明的方法可以恢复全部铅粉的功能，解决了一般的蓄电池修复装置仅能修复未脱落铅粉的部分功能的缺陷。

6.本发明的方法对铅粉的回收率高，可达93～98％。

具体实施方式

下面的实施例用来进一步说明本发明，但这并不意味着对本发明的任何限制。

实施例1

(一)铅粉的再生

1)在封闭环境中拆开废铅酸蓄电池外壳，分开蓄电池阴阳极板，拆除AGM隔板，将阳极板上的铅粉和脱落的铅粉收集起来，共收集100kg；

2)将收集到的铅粉在2倍于铅粉体积的蒸馏水中浸泡20分钟，充分沉淀至蒸馏水清澈分层后弃去水层，将水收集起来循环利用，并最终经过净化处理排除。将浸泡过的铅粉过60目筛，收集60目以上的铅粉；

3)将2)步收集的铅粉在反应釜中烘干，用石磨研磨3遍，过100目筛，收集100目以上的铅粉；

4)将3)步收集的铅粉加入反应釜内400℃加热40分钟，当铅粉中出现20％的一氧化铅时即可停止加热。

(二)和膏

将再生后的铅粉加入和膏机中，加入密度为1.1硫酸12kg、丙三醇4kg、硫酸镁2.5kg和正磷酸1kg，将铅粉和成铅膏。

(三)涂板、化成和组装

1)利用涂板机在栅架上涂上步骤(二)制备的铅膏，制成极板，利用极板干燥机干燥至含水量为7％；

2)正极板干燥后用常规的化成工艺处理，即得全新的正极板；

3)将得到的新的正极板与拆下来的旧的阴极板组装得到新的蓄电池。

经过测量，本方法生产的蓄电池比同样重量的正极板的电容量提高15％，发电循环寿命延长18％。

实施例2

(一)铅粉的再生

1)在封闭环境中拆开废铅酸蓄电池外壳，拆开蓄电池阴阳极板，将阳极板上的铅粉和脱落的铅粉收集起来，收集100kg。

2)将收集到的铅粉在3倍于铅粉体积的蒸馏水中浸泡5小时，充分沉淀至蒸馏水清澈分层后弃去水层，将水收集起来循环利用，并最终经过净化处理排出，将浸泡过的铅粉过40目筛，收集40目以上的铅粉。

3)将2)步收集的铅粉在烘干机中烘干，用石磨研磨3遍，过100目筛，收集100目以上的铅粉。

4)将3)步收集的铅粉加入反应釜内300℃加热90分钟，当铅粉中出现18％的一氧化铅时即可停止加热。

(二)和膏

将再生后的铅粉加入和膏机中，加入密度为1.1硫酸25kg、丙三醇6kg、硫酸镁5kg和正磷酸3kg，将铅粉和成铅膏。

(三)涂板、化成和组装

1)利用涂板机在栅架上涂上步骤(二)制备的铅膏，制成极板，利用极板干燥机干燥至含水量为9％；

2)正极板干燥后用常规的化成工艺处理，即得全新的正极板；

3)将得到的新的正极板与拆下来的旧的阴极板组装得到新的蓄电池。

经过测量，本方法生产的蓄电池比同样重量的正极板的电容量提高18％，发电循环寿命延长25％。

实施例3

(二)铅粉的再生

1)在封闭环境中拆开废铅酸蓄电池外壳，拆开蓄电池阴阳极板，将阳极板上的铅粉和脱落的铅粉收集起来，收集100kg；

2)将收集到的铅粉在5倍于铅粉体积的蒸馏水中浸泡2小时，充分沉淀至蒸馏水清澈分层后弃去水层，将水收集起来循环利用，并最终经过净化处理排出；

将浸泡过的铅粉过60目筛，收集60目以上的铅粉；

3)将2)步收集的铅粉在烘干机中烘干，用石磨研磨3遍，过120目筛收集120目以上的铅粉；

4)将3)步收集的铅粉加入反应釜内450℃加热50分钟，当铅粉中出现15％的一氧化铅时即可停止加热。

(二)铅粉的和膏

将再生后的铅粉加入和膏机中，加入密度为1.05硫酸20kg、丙三醇5kg、硫酸镁3kg和正磷酸2.5kg，将铅粉和成铅膏。

(三)涂板、化成和组装

1)利用涂板机在栅架上涂上步骤(二)制备的铅膏，制成极板，利用极板干燥机将极板干燥至含水量为8％；

2)正极板干燥后用常规的化成工艺处理，即得全新的正极板；

3)将得到的新的正极板与拆下来的旧的阴极板组装得到新的蓄电池。

经过测量，本方法生产的蓄电池比同样重量的正极板的电容量提高10％，发电循环寿命延长20％。

Claims (5)

1.一种翻新废铅酸蓄电池的方法，其特征在于包括以下步骤：

(一)铅粉的再生

1)拆开废铅酸蓄电池外壳，分开蓄电池阴阳极板，拆除AGM隔板，收集铅粉；

2)将收集到的铅粉在2～5倍于铅粉体积的蒸馏水中浸泡20分钟～5小时，分层后移去水层，将铅粉过40～60目筛，收集40～60目以上的铅粉；

3)将2)步收集的铅粉自然晾干或人工烘干，用石磨研磨3～5遍，过100～120目筛，收集100～120目以上的铅粉；

4)将3)步收集的铅粉于反应釜中300～500℃加热40～90分钟；

(二)铅粉的和膏

将再生后的铅粉加入和膏机中，加入硫酸、丙三醇、硫酸镁和正磷酸，将铅粉和成铅膏，所添加的比例按重量计为：密度为1.05～1.1的硫酸为铅粉重量的12～25％，丙三醇为铅粉重量的4～6％，正磷酸为铅粉重量的1～3％，硫酸镁为铅粉重量的2.5～5％；

(三)涂板、化成和组装

1)利用涂板机在栅架上涂上步骤(二)制备的铅膏，制成极板，利用极板干燥机干燥至含水量为7～9％；

2)正极板干燥后用常规的化成工艺处理，即得全新的正极板；

3)将得到的新的正极板与蓄电池的其它元件组装后得到新的蓄电池。

2.一种如权利要求1所述的翻新废铅酸蓄电池的方法，其特征在于在步骤(二)中使用硫酸、丙三醇、硫酸镁和正磷酸的比例按重量计为：密度为1.05～1.1的硫酸为铅粉重量的15～20％，丙三醇为铅粉重量的5％，硫酸镁为铅粉重量的3％，正磷酸为铅粉重量的2.5％。

3.一种如权利要求1所述的翻新废铅酸蓄电池的方法，其特征在于正磷酸的质量百分比浓度为50～85％。

4.一种如权利要求1所述的翻新废铅酸蓄电池的方法，其特征在于在步骤(一)中，将收集的铅粉于反应釜中加热的温度为400～450℃。

5.一种如权利要求1所述的翻新废铅酸蓄电池的方法，其特征在于在步骤(一)中，将收集的铅粉于反应釜中加热的时间为60分钟。