CN101937996B

CN101937996B - 电动助力车用胶体铅酸蓄电池负极铅膏及制备方法

Info

Publication number: CN101937996B
Application number: CN2010102629984A
Authority: CN
Inventors: 郭志刚; 张利芳; 王丽; 班涛伟; 王建忠; 翟羽
Original assignee: Fengfan Co Ltd
Current assignee: Fengfan Co Ltd
Priority date: 2010-08-26
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2030-08-26
Also published as: CN101937996A

Abstract

一种电动助力车用胶体铅酸蓄电池负极铅膏及制备方法，用于解决提高蓄电池2hr容量、-15℃低温容量及长寿命问题。所述铅膏原料含有下述重量单位的物质：铅粉100、纤维0.03～0.06、乙炔炭黑0.1～0.5、硫酸钡1.0～1.3、木素磺酸钠0.1～0.2、腐植酸0.1～0.3，聚乙二醇0.1～0.3。本发明铅膏经反复研究试验，综合木素磺酸钠低温能力强而腐植酸充电接受能力强的特点，同时考虑到胶体电解液使用，并在铅膏原料中加入聚乙二醇，通过试验确定各组成原料的最佳配比，形成一种新型负极混合有机膨胀剂，保证了蓄电池的2hr容量、-15℃低温容量、循环寿命、充电接受性能及水份保持能力，同时还解决了木素磺酸钠配方低温性能衰减的问题。

Description

电动助力车用胶体铅酸蓄电池负极铅膏及制备方法

技术领域

本发明型涉及一种蓄电池材料及制备方法，特别是电动助力车用胶体铅酸蓄电池负极铅膏及制备方法，属蓄电池技术领域。

背景技术

电动自行车、电动三轮车等电动助力车目前是城市一般家庭中最为普遍的交通工具，随着电动助力车市场的飞速发展，对电动车电池的2hr容量、循环寿命、-15度低温及充电接受性能要求越来越高。阀控密封铅酸蓄电池同一般富液式铅酸蓄电池的双硫酸盐化工作原理基本相同，区别是：1.阀控电池在较低的充电电压下工作；2.为减少析气失水，基于氧循环原理，阀控密封电池采用贫液式设计(电解液吸附在AGM隔板或胶体中)；3.由于电解液量少，电池必须使用较高的电解液密度(≥1.300g/cm³)。目前一般电动车用铅酸蓄电池的负极铅膏配方是：铅粉、硫酸钡、碳黑、木素磺酸钠、纤维、稀硫酸和水。其中木素磺酸钠(以下简称木钠)是一种有机膨胀剂，起到防止负极活性物质收缩和钝化的作用，可提高电池低温起动性能。通常应根据电池的用途不同选用合适的负极有机膨胀剂。浮充电备用蓄电池要求电池有很低的水损耗、耐腐板栅及一致的浮充电压，几乎不需要木钠；而电动助力车用蓄电池要求电池的2hr容量、-15℃容量、循环寿命、良好的充电接受性能及水份保持能力，要有更多的硫酸钡和少量的木钠。由于木钠的组织结构对于氢气过电位有强烈影响，会降低电池的充电接受性能，用于阀控铅酸蓄电池常出现充电不足的问题。作为电动助力车用铅酸蓄电池，有其自身的特点和要求，电池的设计、配方的选择尤为重要。而负极铅膏及其制备是电动助力车用阀控密封铅酸蓄电池的一个重要组成部分，须进行相关研究、试验、创新，以不断提高电动助力车用铅酸蓄电池的性能。

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，提供一种电动助力车用胶体铅酸蓄电池负极铅膏及制备方法，从而使所述电池有优良的2hr容量、-15℃低温容量、循环寿命、充电接受性能及水份保持能力。

本发明所称问题是由以下技术方案解决的：

一种电动助力车用胶体铅酸蓄电池负极铅膏，其特别之处是：所述铅膏原料含有下述重量单位的物质：铅粉100、纤维0.03～0.06、乙炔炭黑0.1～0.5、硫酸钡1.0～1.3、木素磺酸钠0.1～0.2、腐植酸0.1～0.3，聚乙二醇0.1～0.3。

上述电动助力车用胶体铅酸蓄电池负极铅膏，所述铅粉中氧化铅含量为75～85％；所述硫酸钡为分析纯硫酸钡，过80目筛。

上述电动助力车用胶体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：称取原料重量12～13％的纯净水加入到和膏机内，搅拌均匀；

d.淋酸：边搅拌边以喷淋状加入原料重量8～9％、密度为的1.400g/cm³(25℃)的硫酸溶液，和膏温度低于65℃以下，出膏温度低于45℃。

本发明铅膏针对电动车用胶体铅酸蓄电池2hr容量、-15℃低温容量及长寿命要求而设计的。所述铅膏经反复研究试验，综合木钠低温能力强而腐植酸充电接受能力强的特点，同时考虑到胶体电解液使用，在铅膏原料中加入聚乙二醇，提高负极板本身的结合强度，减少胶体的水化，并通过试验确定各组成原料的最佳配比，形成一种新型负极混合有机膨胀剂，保证了蓄电池的2hr容量、-15℃低温容量、循环寿命、充电接受性能及水份保持能力，同时还解决了木钠配方低温性能衰减的问题。试验数据表明，按照GB/T22199电动助力车用密封铅酸蓄电池标准进行性能检测，以本发明铅膏制作的蓄电池，主要技术性能指标完全可以达到并超过标准要求，能够满足电动自行车及电动摩托车用户的要求。

具体实施方式

本发明负极铅膏为用于电动助力车的阀控密封胶体铅酸蓄电池而设计，负极铅膏添加剂主要由硫酸钡、乙炔碳黑、木素磺酸钠(木钠)、腐植酸及聚乙二醇组成，核心技术是同时添加木素磺酸钠、腐植酸，严格控制二者之间的添加比例及加入聚乙二醇。经试验表明，木素磺酸钠含量太高则低温衰减严重、不易充足电，含量太低低温性能就变差；腐植酸含量太低电池低温稳定性能差，含量太高则生产成本增加，不适合批量生产。二者适量的混合使用可以兼顾低温性能和充电接受能力；添加聚乙二醇，可提高负极板活性物质之间的结合强度，同时聚乙二醇由于羟基的存在，能和胶体电解液中的羟基缩合，增强胶体电解液和负极板的连接强度，减少胶体的水化，提高胶体稳定性，从而达到提高电池低温性能、充电能力和电池循环寿命的目的，使电池获得更好的低温性能、良好的充电接受能力和更长的寿命。硫酸钡、乙炔碳黑、木素磺酸钠、腐植酸这几种物质都能增加负极活性物质的表面积和孔积率，从而降低反应场所的实际电流强度。这也就相应地减少了极化，增加了活性物质的利用率。由于抑制了放电过程中海棉状金属铅的钝化，复合添加剂也增加了电池的容量。添加剂中的硫酸钡在放电过程中为硫酸铅的沉淀提供了晶核，从而避免在活性物质表层形成钝化层。不添加复合添加剂，负极活性物质的结构是不稳定的，渐渐地它就会收缩成一种硬而不渗透性的硫酸铅层。复合添加剂能稳定这种结构并使极板获得众所周知的长寿命。以上几种负极添加剂形成一种新型负极混合有机膨胀剂，保证了电池的2hr容量、-15℃低温容量、循环寿命、充电接受性能及水份保持能力。同时还解决了木素磺酸钠配方低温性能衰减的问题。

表1是采用本发明负极铅膏制作的电动车用阀控密封胶体铅酸体蓄电池经试验达到的技术指标(以6-DZM-20Ah电池为例)：

表1

表2是以普通负极铅膏制作的电动车用阀控密封胶体铅酸体蓄电池技术指标：

表2

由表1与表2数据对比可以看出，采用本发明负极铅膏制作的电动车用阀控密封胶体铅酸蓄电池各项性能更优于一般电动车铅酸蓄电池。

以下提供几个具体实例：

实施例1：将100kg PbO含量为75％～85％的铅粉加入和膏机中，同时加入0.03kg的纤维、0.1kg的乙炔炭黑、1.1kg过80目筛的分析纯硫酸钡、0.1kg木素磺酸钠、0.2kg的腐殖酸、0.1kg的聚乙二醇，将上述物料放入和膏机内干混，搅拌均匀，然后加入12kg纯净水，湿态混合均匀后，快速淋入密度为1.400g/cm³(25℃)的硫酸溶液8kg，和膏过程中控制和膏温度低于65℃，反应均匀并且温度降到45℃以下，出膏使用。

实施例2：将100kg PbO含量为75％～85％的铅粉加入和膏机中，同时加入0.06kg的纤维、0.5kg的乙炔炭黑、1.2kg过80目筛的分析纯硫酸钡、0.2kg木素磺酸钠、0.1kg的腐殖酸、0.15kg的聚乙二醇，将上述物料放入和膏机内干混，搅拌均匀，然后加入12.5kg纯净水，湿态混合均匀后，快速淋入密度为1.400g/cm³(25℃)的硫酸溶液8.5kg，和膏过程中控制和膏温度低于65℃，反应均匀并且温度降到45℃以下，出膏使用。

实施例3：将100kg PbO含量为75％～85％的铅粉加入和膏机中，同时加入0.04kg的纤维、0.4kg的乙炔炭黑、1.3kg过80目筛的分析纯硫酸钡、0.15kg木素磺酸钠、0.15kg的腐殖酸、0.3kg的聚乙二醇，将上述物料放入和膏机内干混，搅拌均匀，然后加入13kg纯净水，湿态混合均匀后，快速淋入密度为1.400g/cm³(25℃)的硫酸溶液8.7kg，和膏过程中控制和膏温度低于65℃，反应均匀并且温度降到45℃以下，出膏使用。

实施例4：将100kg PbO含量为75％～85％的铅粉加入和膏机中，同时加入0.05kg的纤维、0.3kg的乙炔炭黑、1.15kg过80目筛的分析纯硫酸钡、0.12kg木素磺酸钠、0.2kg的腐殖酸、0.25kg的聚乙二醇，将上述物料放入和膏机内干混，搅拌均匀，然后加入12.3kg纯净水，湿态混合均匀后，快速淋入密度为1.400g/cm³(25℃)的硫酸溶液9kg，和膏过程中控制和膏温度低于65℃，反应均匀并且温度降到45℃以下，出膏使用。

将按上述方法制备的负极铅膏涂在板栅上，经45±5℃、≥90％RH固化44h，再经45±5℃、≥70％RH固化2h，然后经45±5℃、≥50％RH固化2h，最后经70±5℃、≤45％RH干燥24h。制造出负生板，正生板可采用电动助力车用阀控密封电池正极铅膏及生极板制造工艺制造。

经分板、配组、包AGM隔板、铸焊、入槽、槽盖密封、端子焊接与密封、气密性检测、灌酸、电池内化成制备电动助力车用胶体阀控密封铅酸蓄电池。

Claims

1.一种电动助力车用胶体铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于：所述铅膏原料含有下述重量单位的物质：铅粉100重量份、纤维0.03～0.06重量份、乙炔炭黑0.1～0.5重量份、硫酸钡1.0～1.3重量份、木素磺酸钠 0.1～0.2重量份、腐植酸 0.1～0.3重量份，聚乙二醇0.1～0.3重量份。

2.根据权利要求1所述的电动助力车用胶体铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于：所述铅粉中氧化铅含量为75~85%；所述硫酸钡为分析纯硫酸钡，过80目筛。

3.一种制备如权利要求1或2所述的电动助力车用胶体铅酸蓄电池负极铅膏的方法，其特征在于，它按如下工序进行：

a. 配料：按上述铅膏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：称取原料重量12～13%的纯净水加入到和膏机内，搅拌均匀；

d. 淋酸：边搅拌边以喷淋状加入原料重量8～9％、密度为的1.400g/cm³的硫酸溶液，和膏温度低于65℃以下，出膏温度低于45℃。