CN101841033A - 一种铅酸蓄电池极板制作方法 - Google Patents

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张志坚
陈晓奎
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刘克宇
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Abstract

本发明涉及一种铅酸蓄电池极板制作方法，其不同之处在于：取具有三维结构的泡沫碳作骨架，然后在其上电镀铅或铅合金，作为板栅；在所述板栅上涂覆活性物质，固化干燥；在已固化干燥的板栅上浇铸铅或铅合金边框，即得铅酸蓄电池极板。该铅酸蓄电池极板可大大地降低铅耗量，环保，又可显著降低电池极板的重量；可与活性物质呈立体接触，使得电流和电势在电池极板上分布更加均匀，从而减少电池表面的电化学极化和极化电阻，有利于活性物质的转化，提高活性物质的利用率和比能量；本发明制备的铅酸蓄电池极板采用铅或铅合金边框，可便于工艺后处理，工艺加工性好。

Description

一种铅酸蓄电池极板制作方法
技术领域
本发明涉及铅酸蓄电池领域，特别是一种铅酸蓄电池极板制作方法。
背景技术
目前铅酸蓄电池是全世界用量最大的蓄电池，但是传统的电池极板还是采用浇铸铅板栅，这种电池极板约占整个电池重量的70％，同时大量消耗铅资源，并对环境产生污染。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种降低电池重量、降低铅的耗量且电流分布均匀的铅酸蓄电池极板制作方法。
为解决本发明提出的技术问题，所采用的技术方案为：
一种铅酸蓄电池极板制作方法，其不同之处在于：取具有三维结构的泡沫碳作骨架，然后在其上电镀铅或铅合金，作为板栅；在所述板栅上涂覆活性物质，固化干燥；在已固化干燥的板栅上浇铸铅或铅合金边框，即得铅酸蓄电池极板。
按以上方案，所述的铅酸蓄电池极板是铅酸蓄电池正极板。
按以上方案，所述的铅酸蓄电池极板是铅酸蓄电池负极板。
按以上方案，所述铅合金选自铅钙合金、铅锡合金、铅锡钙合金和铅锡钙铝合金中的一种。
按以上方案，所述铅合金中钙，锡，铝的含量各自不得超过5％。
按以上方案，所述铅钙合金中钙含量为0.1％。
按以上方案，所述板栅中铅或铅合金镀层的厚度不小于10μm。
按以上方案，所述板栅中铅或铅合金镀层的厚度为50μm。
按以上方案，所述铅或铅合金边框的宽度为1～4mm，厚度为1～2mm。
本发明在泡沫碳材料上电镀铅或铅合金，铅或铅合金镀层与泡沫碳的结合强度高，接合紧密。与单纯的泡沫碳材料作板栅相比，电镀铅或铅合金后的泡沫碳材料作为板栅，其导电性更好，与活性物质的结合强度更强，活性物质不易脱落；本发明在上述板栅上涂覆活性物质并固化干燥后，再浇铸边框，可避免因直接在板栅上浇铸铅或铅合金边框，铅或铅合金液体会流入到板栅的孔洞里去，致使无法涂覆活性物质。
本发明制备的电池极板采用铅或铅合金浇铸边框，而不直接使用泡沫碳作边框，主要是因为泡沫碳材料较脆，在后续加工过程中易折段，工艺加工性差。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明采用泡沫碳材料电镀铅或铅合金后作板栅制备铅酸蓄电池极板，可大大地降低铅耗量，环保，并且由于碳材料的比重大大低于铅或铅合金的比重，又可显著降低电池极板的重量。
2、本发明采用具有三维结构的泡沫碳电镀铅或铅合金后作板栅，可与活性物质呈立体接触，使得电流和电势在电池极板上分布更加均匀，从而减少电池表面的电化学极化和极化电阻，有利于活性物质的转化，可提高活性物质的利用率和比能量。
3、本发明制备的铅酸蓄电池极板采用铅或铅合金边框，可便于工艺后处理，工艺加工性特别好。
附图说明
图1为本发明制备的铅酸蓄电池电池正极板中板栅的镀层厚度测试图；
图2为本发明制备的铅酸蓄电池电池正极板中板栅的镀层与泡沫碳基材的放大倍数500倍的接合状态图；
图3为本发明制备的铅酸蓄电池电池正极板中板栅的镀层与泡沫碳基材的放大倍数2000倍的接合状态图；
图4为本发明制备的铅酸蓄电池电池正极板中板栅的镀层与泡沫碳基材的放大倍数5000倍的接合状态图；
图5为本发明制备的铅酸蓄电池电池负极板中板栅的镀层厚度测试图；
图6为本发明制备的铅酸蓄电池电池负极板中板栅的镀层与泡沫碳基材的放大倍数500倍的接合状态图；
图7为本发明制备的铅酸蓄电池电池负极板中板栅的镀层与泡沫碳基材的放大倍数2000倍的接合状态图；
图8为本发明制备的铅酸蓄电池电池负极板中板栅的镀层与泡沫碳基材的放大倍数5000倍的接合状态图；
图9为三维结构的泡沫碳材料的局部放大结构示意图。
具体实施方式
传统的电池极板：采用铸造铅板栅的电池极板。
本发明提供的电池极板：取具有三维结构的泡沫碳为骨架，在其上电镀纯铅或铅合金，作板栅；然后涂覆活性物质，固化干燥；最后浇铸铅钙合金边框，制备得到铅酸蓄电池电池极板。其中铅镀层的厚度为大于10μm，铅钙合金边框的宽度为1.5mm，厚度为1.5～2mm，铅钙合金中钙的含量为0.1％。所述的正极板活性物质为(铅粉1000kg，稀硫酸90kg，纯水110kg，添加剂(铅酸蓄电池用短纤维等)11kg)。所述的负极板活性物质为(铅粉1000kg，稀硫酸70kg，纯水100kg，添加剂(铅酸蓄电池用短纤维、硫酸钡等)25kg)。
上述本发明制备的铅酸蓄电池正极板板栅和铅酸蓄电池负极板栅中铅或铅合金的镀层厚度及该镀层与泡沫碳基材的接合状态测试实验：使用JSML-6390LA扫描电子显微镜，在温度为23±2℃，环境湿度为55±5％RH的条件下进行测试，具体步骤为：先将样品切片，研磨，抛光，样品表面经镀Pt 25s后，按照标准作业流程放入扫描电子显微镜样品室中进行放大观察。
镀层厚度的测试结果(见图1，图5)列于表1：
表1样品的镀层厚度
Figure GSA00000120618900031
由表1可得：本发明制备的铅酸蓄电池正极板板栅中，铅或铅合金镀层的第一层的厚度为35μm～38.2μm，第二层的厚度为0.75μm～0.8μm；本发明制备的铅酸蓄电池负极板板栅中，铅或铅合金镀层的第一层的厚度为32.1μm～34.4μm，第二层的厚度为0.75μm～0.83μm。
本发明制备的铅酸蓄电池正极板板栅和铅酸蓄电池负极板栅中的铅或铅合金镀层与泡沫碳基材接合状态的测试结果(见图2-图4，图6-图8)表明：本发明制备的铅酸蓄电池正极板板栅中和铅酸蓄电池负极板板栅中，铅或铅合金镀层与泡沫碳基材接合紧密，接合状态良好。
实施例1
A组：正极板和负极板均采用传统的电池极板组装的12V-100Ah铅酸蓄电池。
B组：正极板和负极板均分别采用本发明制备的铅酸蓄电池正极板和负极板组装的12V-100A铅酸蓄电池。
A组和B组相比较的实验结果列于表1：
表1
  电池重量(kg)   电池重量减轻(％)   电池容量(Ah)
  A组   38   -   105
  B组   33   14％   107
由该表可得：采用本发明制备的电池极板组装的12V-100Ah电池，与传统电池极板组装的电池性能等同，而电池重量仅为传统电池重量的86％，且节约用铅约6kg。
实施例2
A组：正极板和负极板均采用传统的电池极板组装的2V-600Ah铅酸蓄电池。
B组：正极板和负极板均分别采用本发明制备的铅酸蓄电池正极板和负极板组装的2V-600Ah铅酸蓄电池。
A组和B组相比较的实验结果列于表1：
表2
  电池重量(kg)   电池重量减轻(％)   电池容量(Ah)
  A组   41   -   612
  B组   35   15％   615
由该表可得：采用本发明制备的电池极板组装的2V-600Ah电池，与传统电池极板组装的电池性能等同，电池重量仅为传统电池重量的85％，且节约用铅约6kg。
图9为三维结构的泡沫碳材料的局部放大结构示意图，本实施例使用的泡沫碳及其制作方法有很多种，如US6103149揭示了一种泡沫碳及其制作方法。
以上实施例只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作较多的限制，凡是依据对本发明的技术本质作简单修改或等同的变化和修饰，均仍属本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种铅酸蓄电池极板制作方法，其特征在于：取具有三维结构的泡沫碳作骨架，然后在其上电镀铅或铅合金，作为板栅；在所述板栅上涂覆活性物质，固化干燥；在已固化干燥的板栅上浇铸铅或铅合金边框，即得铅酸蓄电池极板。
2.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池极板制作方法，其特征在于：所述的铅酸蓄电池极板是铅酸蓄电池正极板。
3.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池极板制作方法，其特征在于：所述的铅酸蓄电池极板是铅酸蓄电池负极板。
4.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池极板制作方法，其特征在于：所述铅合金选自铅钙合金、铅锡合金、铅锡钙合金和铅锡钙铝合金中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池极板制作方法，其特征在于：所述铅合金中钙，锡，铝的含量各自不得超过5％。
6.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池极板制作方法，其特征在于：所述铅钙合金中钙含量为0.1％。
7.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池极板制作方法，其特征在于：所述板栅中铅或铅合金镀层的厚度不小于10μm。
8.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池极板制作方法，其特征在于：所述板栅中铅或铅合金镀层的厚度为50μm。
9.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池极板制作方法，其特征在于：所述铅或铅合金边框的宽度为1～4mm，厚度为1～2mm。
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