CN103413936B - 一种铅酸蓄电池正极铅膏配方 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铅酸蓄电池正极铅膏配方，包括以下组分，各组分重量百分比为：铅粉70～90%；硫酸3～15%；水5～20%；短纤维0.05～2%；过硼酸钠1～20%；聚四氟乙烯乳液0.1～10%；各组分重量百分比总和为100%。本发明采用过硼酸钠增加正极活性物质半导体导电性和活性物质以及与板栅之间结合力；通过添加聚四氟乙烯（PTFE）乳液保证充放电过程中活性物质结构，减少活性物质软化、脱落，从而提升正极活性物质充电接受能力提高电池循环使用寿命。

Description

一种铅酸蓄电池正极铅膏配方

技术领域

本发明属于铅酸蓄电池技术领域，涉及一种铅酸蓄电池正极铅膏配方，特别是涂膏式阀控密封铅酸蓄电池的正极铅膏配方。

背景技术

从目前公认的铅酸蓄电池反应机理可知，铅酸蓄电池正极在充电过程中硫酸铅转化为二氧化铅，在放电过程中二氧化铅转化为硫酸铅。在充放电过程中多孔电极的结构发生变化，原因在于正极活性物质二氧化铅、放电后产物硫酸铅的密度和摩尔体积发生变化，理论上体积变化达2.6倍之多，正极活性物质在充放电过程中体积的收缩和膨胀，导致活性物质之间的结合力变差，活性物质网络结构变得疏松、脱落，导致电极失效或电极充电接受能力受到影响。同时由于电极反应优先在电极表面进行，放电产物为不良导体硫酸铅，它将活性物质包住，致使电极内部二氧化铅不能参加反应，电池放电容量受到限制。

传统的铅酸蓄电池正极铅膏配方是铅粉、硫酸、水以一定的比例混合。长期以来使用添加剂防止正极软化脱落提高导电性很少成功。这是因为正极活性物质二氧化铅的氧化能力强，难于找到耐氧化的稳定物质做添加剂。其次铅酸蓄电池寿命经常受限于正极，要求加入的添加剂在电池循环过程中能够保持稳定，这就限制了正极添加剂的选择范围，同时添加剂还影响氧气在二氧化铅电极上析出的过电势，添加剂还不能加快电池失水。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种减少正极活性物质软化脱落、提高导电性的铅酸蓄电池正极铅膏配方，提高正极充电接受能力、提高电池容量和循环使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种铅酸蓄电池正极铅膏配方，包括以下组分，各组分重量百分比为：

各组分重量百分比总和为100%。其中，所述铅粉可以是岛津式铅粉或巴顿式铅粉。

与现有技术相比，本发明的铅酸蓄电池正极铅膏配方除含有铅粉、硫酸、水、短纤维外，还加入过硼酸钠和聚四氟乙烯乳液（Polytetrafluoroethene，简称PTFE）混合而成。

加入的过硼酸钠纯度≥96%。为纯度较高过硼酸钠，化学性质稳定。过硼酸钠在和膏过程中反应生成双氧水和硼酸钠，双氧水分解放出活性氧，以及双氧水的强氧化性都有助于加快和提高铅粉氧化程度，减少固化时间，有助于形成稳定的活性物质网络结构，同时由于深层氧化作用的增加，活性物质与板栅之间的结合力也增强，在极板充放电过程中活性物质结合力增加，保证活性物质不松散、脱落。双氧水电离提高铅膏中氢离子含量。

同时过硼酸钠在氧化铅的作用下催化分解成含硼化合物，硼的外层电子层结构与锑和锡相近，具有半导体性质，能够增强活性物质导电性能，从而提高正极板充电接受能力。根据巴甫洛夫的胶体/结晶结构理论，正极活性物质之间是由阳极氧化物构成的水合链状高分子结构，起传导电子和质子桥梁的作用。而硼酸根离子是富氧酸根离子孤对电子多，有利于形成N型半导体，利于电子传导，且硼酸根水解生成硼酸，利于质子传导，因此硼酸根离子在胶体区的存在，提高了胶体区的电子和质子传导能力，抑制了正极早期容量衰减，并且提高了充电接受能力。

聚四氟乙烯乳液的加入主要是增加活性物质之间以及活性物质与板栅之间的结合力，使正极板在充放电循环过程中体积变化减小，从而提高正极板充电接受能力，提高电池循环使用寿命。

聚四氟乙烯乳液可以起到粘合剂的作用，而且含量在0.1～10%时，不会影响其他组分的搅拌，保证能在分散均匀后将其粘合固化，易于控制使正极铅膏的分散状态在最佳时固化。

铅粉作为正极活性物质，给出电池容量，含量在70～90%时较为合适，尤其当含量达到80～90%时，能更加迅速给出电池容量，活性物质网络结构不容易变得疏松、脱落，不导致电极失效或电极充电接受能力不受到影响，效果更佳。

短纤维占0.05～0.1%时，可以提高PAM的强度，防止裂纹、起泡和脱落，当短纤维达到0.1以上时，尤其是0.5～2%时，除了以上效果外，还可以使铅膏的和膏时间大大缩短，原来一般需要和膏4～6h才能基本均匀，现在只要2～3h即可，而且均匀分散的效果更佳，但是当短纤维超过2%时，有一些短纤维开始扎堆，难以分散均匀，使得活性物质粘结时受到影响，给出的电池容量反而下降。

优选的，各组分重量百分比为：

优选的，各组分重量百分比为：

优选的，各组分重量百分比为：

优选的，各组分重量百分比为：

优选的，各组分重量百分比为：

优选的，各组分重量百分比为：

优选的，所述硫酸的质量百分比浓度为45%。

优选的，所述短纤维为聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、腈纶纤维、聚丙烯腈纤维、聚吡咯纤维、聚噻吩纤维中的至少一种。

优选的，所述聚四氟乙烯乳液中的聚四氟乙烯固体重量百分比≥60%，聚四氟乙烯固体的粒径在1～10nm之间。

与现有技术相比，本发明的优点是：本发明采用过硼酸钠增加正极活性物质半导体导电性和活性物质以及与板栅之间结合力；通过添加聚四氟乙烯（PTFE）乳液保证充放电过程中活性物质结构，减少活性物质软化、脱落，从而提升正极活性物质充电接受能力提高电池循环使用寿命。

下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述：

具体实施方式

本发明一种铅酸蓄电池正极铅膏配方实施例1，包括以下组分，各组分重量百分比为：

本发明一种铅酸蓄电池正极铅膏配方实施例2，包括以下组分，各组分重量百分比为：

本发明一种铅酸蓄电池正极铅膏配方实施例3，包括以下组分，各组分重量百分比为：

本发明一种铅酸蓄电池正极铅膏配方实施例4，包括以下组分，各组分重量百分比为：

本发明一种铅酸蓄电池正极铅膏配方实施例5，包括以下组分，各组分重量百分比为：

本发明一种铅酸蓄电池正极铅膏配方实施例6，包括以下组分，各组分重量百分比为：

按照以上实施例1至6和膏制成极板，组装电池后进行实验，并与现有的铅酸蓄电池进行对比，本发明的电池初容量、充电接受能力和循环使用寿命等均提高20～30%，效果相当显著，具有革命性意义。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (3)

1.一种铅酸蓄电池正极铅膏配方，其特征在于：包括以下组分，各组分重量百分比为：

其中，所述硫酸的质量百分比浓度为45％；所述短纤维为聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、腈纶纤维、聚丙烯腈纤维、聚吡咯纤维、聚噻吩纤维中的至少一种；所述聚四氟乙烯乳液中的聚四氟乙烯固体重量百分比≥60％，聚四氟乙烯固体的粒径在1～10nm之间。

2.如权利要求1所述的一种铅酸蓄电池正极铅膏配方，其特征在于：各组分重量百分比为：

3.如权利要求1所述的一种铅酸蓄电池正极铅膏配方，其特征在于：各组分重量百分比为：