CN101937991A - 一种高能铅酸蓄电池负极板铅膏及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高能铅酸蓄电池负极板铅膏及其制作方法，其该铅膏包括铅粉、纯水、分析纯硫酸和辅料；其中铅粉：中氧化铅含量65％～70％，分析纯硫酸密度为1.400g/cm³，纯水为电导率小于0.3us/cm；辅料重量按照铅粉重量的百分比计算，其中纳米硫酸钡0.8～1％，改性木素磺酸钠0.1～0.3％，单宁0.1～0.3％，聚酯短纤维0.08～0.1％，炭黑0.2～0.3％，聚α-烯烃基础油0.3～1％，和膏时，100公斤所述铅粉中加入10-15公斤的水和加入8～12公斤的分析纯硫酸及按照上述辅料与铅粉比例的重量的辅料。提供一种高能量的高能铅酸蓄电池负极板铅膏及其制作方法。

Description

一种高能铅酸蓄电池负极板铅膏及其制作方法

技术领域

本发明涉及铅蓄电池技术领域，特别涉及一种高能铅酸蓄电池负极板铅膏配方及其制作方法。

背景技术

随着经济的发展和科技的进步，各行业对蓄电池需求越来越大，对蓄电池的产品档次要求越来越高，尽管近几年市场涌现出了各种各样的蓄电池，但由于铅蓄电池有着其他种类蓄电池不可替代的性能优势，铅蓄电池仍然是市场上的主要流通品种。

近几年电动车、汽车及其储能行业的发展促进了蓄电池行业的整体发展，以致铅蓄电池的产量近年多次翻番，为了提高蓄电池的产品性能，蓄电池研究人员对此进行了多种试验，创造多项科技成果，研制了适应于不同场合、不同行业应用的蓄电池，但对于铅蓄电池的基础研究仍然很薄弱，目前铅蓄电池的比能量仍然很低，与其他种类蓄电池品种相比，比能量方面仍然处于劣势，因此提高蓄电池比能量，提高蓄电池极板的利用率是目前蓄电池行业基础研究的主要课题。

提高蓄电池极板的利用率关键技术是铅膏配方和生产工艺的突破，本发明是针对目前蓄电池负极板铅膏配方及其制作方法而进行的发明研究。

目前铅蓄电池负极板铅膏配方大部分采用以下几种材料：

A、无机膨胀剂，主要为硫酸钡及超细硫酸钡，主要问题是颗粒偏粗。

B、有机膨胀剂，主要为腐植酸或木素磺酸钠，腐植酸低温能力差，木素磺酸钠充电接受能力差且生产工艺性能差。

防氧化剂，主要为1-2酸、松香粉、防氧化油等，各有优缺点，防氧化性能好的会导致充电接受能力差。

目前铅膏加工工艺大部分为传统的加入搅拌方式，主要缺点就是辅料与铅粉混合度不一，造成极板性能差别很大，蓄电池充放电过程中不能使铅膏活性物质充分进行反应，导致极板活性物质利用率低。

发明内容

本发明提供一种提高活性物质利用率的高能铅酸蓄电池铅膏及其制作方法。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种高能铅酸蓄电池负极板铅膏，包括铅粉、纯水、分析纯硫酸和辅料；

其中铅粉：中氧化铅含量65％～70％，分析纯硫酸密度为1.400g/cm³，纯水为电导率小于0.3us/cm；

辅料重量按照铅粉重量的百分比计算，其中纳米硫酸钡0.8～1％，改性木素磺酸钠0.1～0.3％，单宁0.1～0.3％，聚酯短纤维0.08～0.1％，炭黑0.2～0.3％，聚α-烯烃基础油0.3～1％；

和膏时，100公斤所述铅粉中加入10-15公斤的水和加入8～12公斤的分析纯硫酸及按照上述辅料与铅粉比例的重量的辅料，也可以按照该加入的重量比，加入其它重量的铅粉、水、分析纯硫酸和辅料等。

其中，优选的，所述铅膏中同时加入聚α-烯烃基础油作为防氧化剂，聚α-烯烃基础油有以下特征：运动粘度，mm²/s 100℃ 17～21；

闪点(开口)，≥230℃；

凝点，-35℃。

本发明还提供一种高能铅酸蓄电池负极板铅膏制作方法，该方法包括步骤：

A、将上述技术方案提供的配方量的纳米硫酸钡、改性木素磺酸钠、单宁、炭黑α-烯烃基础油加入总量30％的纯水中进行机械搅拌3～5分钟。

B、将步骤A中制得的混合液加入具有均质、乳化、粉碎单元的多级超声波破碎分散机中，进行多次粉碎、混合、乳化，直至制得细度小于百分之一微米的均质纳米乳液；

C、合膏机内加入上述技术方案提供的配方量的铅粉、聚酯短纤维，然后开动合膏机进行搅拌，同时将步骤B中制得的乳液高压雾化喷在干搅拌的铅粉上，在8分钟之内加完，然后淋入余量的纯水，在5分钟之内加完，加乳液和纯水过程中持续搅拌；

D、C步骤完成后持续搅拌2分钟，缓慢淋入分析纯硫酸，在15分钟之内加完。加酸过程中合膏机中的温度控制在70度以下，加酸完毕继续搅拌15分钟以上，待温度降至40度以下停止搅拌，和膏工作完成。

本发明中的硫酸钡在铅蓄电池极板充放电时能有效的为硫酸铅晶体提供晶核，使蓄电池在充放电过程中负极板上生成的具有电绝缘性的硫酸铅晶体细化，防止硫酸铅晶粒长大沉积而降低极板的导电性而使电池充放电受阻，采用纳米硫酸钡，能为更多的硫酸铅晶体提供晶核结构，生成的硫酸铅晶粒更细，具有其他形状硫酸钡不可比拟的优势。

本发明中采用改性木塑磺酸钠，改善了普通木素磺酸钠使用过程中高温容易析出的劣势，保证了蓄电池高温下的使用性能，克服了普通木素磺酸钠高温下容易析出导致寿命提前终止的局面。

本发明中采用单宁的是作为极板低温添加剂而加入，其在低温情况下可保证提高蓄电池超强的充电接受能力，又能在低温情况下保证极板不钝化，防止活性物质收缩，保证蓄电池低温情况下的放电性能。

本发明中的聚-α烯烃是由乙烯经聚合反应制成α烯烃，再进一步经聚合及氢化而制成。它是最常用的合成润滑油基础油，使用范围最广泛。聚α-烯烃合成油具有良好的粘温性能和低温流动性，是配制高档、专用润滑油较为理想的基础油。此发明中采用聚-α烯烃基础油作为防氧化剂，它覆盖在负极板活性铅表面，使铅与空气相隔离，避免了铅被氧化，经过储存试验对比，防氧化好于其他的防氧化剂。

本发明中的炭黑作为导电材料加入，目的提高铅膏层的导电性，改善铅膏层和板栅的接触，提高二者之间的导电性，此添加剂更多的分散于铅膏表面，避免了极板表面因生成硫酸铅引起的导电不良现象。

本发明中，将辅料进行混合，采用多级超声波破碎分散机制得细度小于百分之一微米的均质纳米乳液，然后雾化喷入铅粉中，由于雾化的纳米乳液细度偏高，可以更好的与铅粉进行充分混合，附着在铅粉颗粒表面，在充放电循环过程中，使更多的铅粉参与反应，保证更多的电能输出，进而提高了极板的活性物质利用率，使负极板的活性物质利用率由50％提高到65％～75％。

采用本发明的铅膏及其制作方法，可以提高极板活性物质的利用率15％～20％，可以提高极板高低温下的使用性能和低温下的充电接受能力，采用聚-α烯烃作为极板防氧化剂，保证了极板高的防氧化性能和超强的充电接受能力，采用超声波方法将辅料制成纳米物质，然后雾化加入，保证了辅料与铅粉物质更充分的均匀混合，保证了辅料物质充分发挥作用，进而提高了铅粉物质参与化学反应的比例，提高了活性物质的利用率，从而使制备的铅膏具有适用温度范围广、高性能、长寿命的特点。

采用本发明方法制作的汽车型蓄电池容量提高15％以上，采用GB/T5008-2005进行寿命试验，可达到10个以上单元，比标准规定延长一倍。在-40℃下采用GB/T5008-2005标准中-18℃放电标准进行试验，仍可满足要求，说明此配方适用于超低温环境使用，具有高能、长寿命的特点。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合实例详细描述本发明实施方法。

1、该铅膏的组成：如下表所示：

改性木素磺酸钠		0.1	0.15	0.25	0.2	0.25	0.3
								单宁		0.15	0.1	0.2	0.25	0.3	0.2
炭黑	乙炔黑	0.2	0.25	0.3	0.25	0.2	0.3
								聚α-烯烃基础油		0.3	0.5	0.7	0.7	0.9	1.0
聚酯短纤维		0.08	0.09	0.1	0.09	0.085	0.095

分析纯硫酸	密度为1.400g/cm3	8	9	10	11	10.5	12
								纯水	导率小于0.3us/cm。	11	10	12	15	11	13

2.和膏方法

2.1 和膏方法一：

将配方量的纳米硫酸钡、改性木素磺酸钠、单宁、炭黑α-烯烃基础油加入总量3公斤纯水进行机械搅拌3分钟，将制得的混合液加入多级超声波破碎分散机中，制得细度小于百分之一微米的均质纳米乳液.

合膏机内加入铅粉、纤维，然后开动合膏机进行搅拌，同时将制得的乳液高压雾化喷在干搅拌的铅粉上，在6分钟之内加完，然后淋入7公斤纯水，在4分钟之内加完，加乳液和纯水过程中持续搅拌。再持续搅拌2分钟，缓慢淋入分析纯硫酸，在13分钟内加完。加酸过程中合膏机中的温度控制在70度以下，加酸完毕继续搅拌15分钟以上，待温度降至40度以下停止搅拌，和膏工作完成。

2.2 和膏方法二

将配方量的纳米硫酸钡、改性木素磺酸钠、单宁、炭黑α-烯烃基础油加入总量3.2公斤纯水进行机械搅拌4分钟，将制得的混合液加入多级超声波破碎分散机中，制得细度小于百分之一微米的均质纳米乳液。

合膏机内加入铅粉、纤维，然后开动合膏机进行搅拌，同时将制得的乳液高压雾化喷在干搅拌的铅粉上，在7分钟之内加完，然后淋入7.4公斤纯水。

Claims (3)

1.一种高能铅酸蓄电池负极板铅膏，其特征在于包括铅粉、纯水、分析纯硫酸和辅料；

其中铅粉：中氧化铅含量65％～70％，分析纯硫酸密度为1.400g/cm3，纯水为电导率小于0.3us/cm；

辅料重量按照铅粉重量的百分比计算，其中纳米硫酸钡0.8～1％，改性木素磺酸钠0.1～0.3％，单宁0.1～0.3％，聚酯短纤维0.08～0.1％，炭黑0.2～0.3％，聚α-烯烃基础油0.3～1％；

和膏时，100公斤所述铅粉中加入10-15公斤的水和加入8～12公斤的分析纯硫酸和

按照上述辅料与铅粉比例的重量的辅料。

2.如权利要求1所述高能铅酸蓄电池负极板铅膏，其特征在于，所述铅膏中同时加入聚α-烯烃基础油作为防氧化剂，聚α-烯烃基础油有以下特征：运动粘度，mm²/s 100℃ 17～21；

闪点(开口)，≥230℃；

凝点，-35℃。

3.一种高能铅酸蓄电池负极板铅膏制作方法，其特征在于：

A、将权利要求1配方量的纳米硫酸钡、改性木素磺酸钠、单宁、炭黑α-烯烃基础油加入总量30％的纯水中进行机械搅拌3～5分钟；

B、将步骤A中制得的混合液加入具有均质、乳化、粉碎单元的多级超声波破碎分散机中，进行多次粉碎、混合、乳化，直至制得细度小于百分之一微米的均质纳米乳液；

C、合膏机内加入权利要求1配方量的铅粉、聚酯短纤维，然后开动合膏机进行搅拌，同时将步骤B中制得的均质纳米乳液高压雾化喷在干搅拌的铅粉上，在8分钟之内加完，然后淋入余量的纯水，在5分钟之内加完，加所述均质纳米乳液和纯水过程中持续搅拌；

D、C步骤完成后持续搅拌2分钟，缓慢淋入分析纯硫酸，在15分钟之内加完，加酸过程中合膏机中的温度控制在70度以下，加酸完毕继续搅拌15分钟以上，待温度降至40度以下停止搅拌，和膏工作完成。