CN102738467A - 混合动力汽车用铅炭电池正极铅膏及其制备方法 - Google Patents

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杨惠强
方明学
梁佳翔
宫江平
赵冬冬
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Abstract

本发明公开了一种混合动力汽车用铅炭电池正极铅膏，由下列重量份配比的原料混合而成：铅粉：100份，硫酸：4~15份，气相二氧化硅：0.05~5份，稀土氧化物：0.05~3份；红丹：0.1~10份，红粉：0.1~10份，石墨：0.1~4份，短纤维：0.1~2份，水：10~20份，本发明将气相二氧化硅、稀土氧化物加到铅膏中，辅以其它正极添加剂制备新型铅膏，采用常规的铅酸电池生产涂片设施条件就可涂制极板，经固化后所得极板，活性物质与板栅以及活性物质之间具有非常好的结合力，电池电性能优异。

Description

混合动力汽车用铅炭电池正极铅膏及其制备方法
技术领域
本发明涉及蓄电池生产领域，特别涉及一种混合动力汽车用铅炭电池正极铅膏及其制备方法。
背景技术
混合动力车电池由于长期处于部分荷电状态、浅充浅放、充放电频率高、电流大，容易导致负极硫酸盐化，从而使电池失效。专利CN101969149A中提出，在常规电池配方负极铅膏配方中加入粘合剂、炭材料等，将显著延缓负极硫酸盐化。研究发现，负极铅膏中加入上述材料后，负极硫酸盐化得到抑制，电池大电流充放电性能得到提高，混合动力汽车运行模式下的循环寿命显著延长。但随着负极板循环寿命的延长，电池会出现正极板活性物质软化，并最终导致电池寿命终止。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种活性物质与板栅以及活性物质之间具有非常好的结合力，电池电性能优异的混合动力汽车用铅炭电池正极铅膏及其制备方法。
本发明以下技术方案实现：
一种混合动力汽车用铅炭电池正极铅膏，由下列重量份配比的原料混合而成：
铅粉：100份，硫酸：4~15份，气相二氧化硅：0.05~5份，稀土氧化物：0.05~3份；红丹：0.1~10份，红粉：0.1~10份，石墨：0.1~4份，短纤维：0.1~2份，水：10~20份。
作为本发明的进一步改进，所述稀土氧化物为氧化铈、氧化钇、氧化铕中的一种或几种混合。
作为本发明的进一步改进，所述石墨为球形石墨、纳米石墨、各向异相石墨、胶体石墨中的一种或几混合种。
作为本发明的进一步改进，所述短纤维为聚酯纤维、玻璃纤维中的一种或两种混合。
一种制备如权利要求1所述的混合动力汽车用铅炭电池正极铅膏的方法，包括以下步骤：
(1)按上述的原料重量份配比将原料称量，并将组分铅粉、气相二氧化硅、稀土氧化物、红丹、红粉、石墨、短纤维准确称量倒入定制容器中，搅拌5-10min，使各组分充分混合。
(2) 按所述的原料重量份配比将水称量，快速加入盛有步骤（1）混匀的容器中，过程中进行搅拌5-10min。
(3)在步骤(2)的容器中缓慢加入硫酸，加入时间为8-15min，过程中搅拌，控制温度低于70℃；硫酸完全加入后，搅拌5-10min。
(4)在步骤(3)容器中加入制备好有机粘结剂，搅拌5-10min，控制铅膏视密度在3.8-4.5g/ml后，进行普通电池的涂片工序。
二氧化硅的作用：提高活性物质的孔率，增加离子通道；同时可以在活性物质内部起到储酸器的作用。稀土氧化物不仅可以起非对称超级电容器金属氧化物电极的作用，还可以改善板栅在固化过程中的腐蚀，增强板栅与活性物质以及活性物质之间的结合力。
本发明的有益效果是：
本发明将气相二氧化硅、稀土氧化物加到铅膏中，辅以其它正极添加剂制备新型铅膏，采用常规的铅酸电池生产涂片设施条件就可涂制极板，经固化后所得极板，制备的电池具有如下优点：
(1)优异的循环寿命。在部分荷电状态下，所制备电池的循环寿命比普通铅酸蓄电池提高10倍以上。
(2)大电流充放电性能显著优于普通铅酸蓄电池。铅炭电池可以10C放电，而现有技术只能2C放电；在充电性能上铅炭电池可以在3-4小时充入90%以上，而现有技术充入90%以上需耗时10-12小时。
(3)充电接受性能强。和普通铅酸蓄电池相比，本发明所制备的铅炭电池的充电接受能力4.5-6A，而普通铅酸电池的充电接受能力只有2.0-3.0A。
 
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例 对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1
按重量份取铅粉：100份，硫酸：10份，气相二氧化硅：1份，氧化铈：0.5份，氧化钇：0.25份，红丹：4份，红粉：4份，球形石墨：0.5份，玻璃纤维：0.5份，水：12份。
按以下步骤制备正极铅膏：
(1)将铅粉、气相二氧化硅、稀土氧化物、红丹、红粉、球形石墨、玻璃纤维准确称量倒入定制容器中，搅拌5-10min，使各组分充分混合。
(2)将水快速加入盛有步骤（1）混匀的容器中，过程中进行搅拌5-10min。
(3)在步骤(2)的容器中缓慢加入硫酸，加入时间为8-15min，过程中搅拌，控制温度低于70℃；硫酸完全加入后，搅拌5-10min。
(4)在步骤(3)容器中加入制备好有机粘结剂，搅拌5-10min，控制铅膏视密度在3.8-4.5g/ml后，进行普通电池的涂片工序。
涂片完成后在60℃，相对湿度96%条件固化，固化时间不少于50h，将固化后的正极板和专利公开号为“CN101969149A”名称为“超级铅酸蓄电池负极铅膏及其制备方法”得到的负极板装入电池盒，制成12V12Ah的电池，进行内化成。
电池容量、充电接受、低温性能按国标方法进行测试。部分荷电状态下循环寿命测试方法为充满电电池在0.5C A 电流下，恒流放电36min(70%SOC)；再采用表1充放电方法进行循环。
 
表1 混合动力汽车铅炭电池循环寿命测试
Figure 256034DEST_PATH_IMAGE001
当放电终止电压小于或等于10.5V时，循环终止。
经测试：该电池在150A电流下放电，比功率可以达到500W/Kg以上。
上述制度下测试，循环寿命为常规正极板所组装电池循环寿命的2倍以上。
实施例2
按重量份取铅粉：100份，硫酸：4份，气相二氧化硅：3份，氧化铈：0.5份，红丹：0.1份，红粉：0.1份，异相石墨：0.1份，玻璃纤维：0.1份，水：15份。
其余实施如实施例1。
实施例3
按重量份取铅粉：100份，硫酸：7份，气相二氧化硅：0.1份，氧化铈、氧化钇、氧化铕按1:1:1混合：2份，红丹：2份，红粉：2份，球形石墨、纳米石墨（按1:1混合）：2份，玻璃纤维： 1份，水：18份。
其余实施如实施例1。

Claims (5)

1.一种混合动力汽车用铅炭电池正极铅膏，其特征在于，由下列重量份配比的原料混合而成：
铅粉：100份，硫酸：4~15份，气相二氧化硅：0.05~5份，稀土氧化物：0.05~3份，红丹：0.1~10份，红粉：0.1~10份，石墨：0.1~4份，短纤维：0.1~2份，水：10~20份。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车用铅炭电池正极铅膏，其特征在于：所述稀土氧化物为氧化铈、氧化钇、氧化铕中的一种或几种混合。
3.根据权利要求1所述的混合动力汽车用铅炭电池正极铅膏，其特征在于：所述石墨为球形石墨、纳米石墨、各向异相石墨、胶体石墨中的一种或几种混合。
4.根据权利要求1所述的混合动力汽车用铅炭电池正极铅膏，其特征在于：所述短纤维为聚酯纤维、玻璃纤维中的一种或两种混合。
5.一种制备如权利要求1所述的混合动力汽车用铅炭电池正极铅膏的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按权利要求1中所述的原料重量份配比将原料称量，并将组分铅粉、气相二氧化硅、稀土氧化物、红丹、红粉、石墨、短纤维准确称量倒入定制容器中，搅拌5-10min，使各组分充分混合；
(2)按权利要求1中所述的原料重量份配比将水称量，快速加入盛有第一步混匀的容器中，过程中进行搅拌5-10min；
(3)在步骤(2)的容器中缓慢加入硫酸，加入时间为8-15min，过程中搅拌，控制温度低于70℃；硫酸完全加入后，搅拌5-10min；
(4)在步骤(3)容器中加入制备好有机粘结剂，搅拌5-10min，控制铅膏视密度在3.8-4.5g/ml后，进行普通电池的涂片工序。
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