CN103647051A - 铅膏组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于蓄电池技术领域，具体涉及一种铅酸蓄电池的铅膏组合物及其制备方法。本发明铅膏组合物包括正极组合物和负极组合物，正极组合物由包括以下重量份的原料制成：铅粉990~1010份、聚乙二醇4.2~5.8份、硼硅酸盐1.5~2.5份、水110~130份和稀硫酸70~80份，负极组合物由包括以下重量份的原料制成：铅粉990~1010份、聚乙二醇2.5~3.5份、硼硅酸盐3.2~4.8份、水100~120份和稀硫酸75~85份。本发明铅膏组合物的组分种类和组分量减少，能改善工作环境、提高工作效率，并且确保蓄电池性能，增大使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于蓄电池技术领域，具体涉及一种铅酸蓄电池的铅膏组合物及其制备方法。
背景技术
铅膏是蓄电池提高电量的主要材料，铅膏中添加剂的比例属于企业的保密技术，此配方的材料类型、配比和配制方法属于关键工序的关键指标，决定了蓄电池的放电容量和使用寿命，代表企业的核心竞争力。
常规工艺操作和膏总时间需46分钟左右：
第一步：铅粉加入和膏机；
第二步：将干料配方加入和膏机，包括红丹、纤维、石墨、三氧化二锑、乙炔黑、硫酸亚锡、硫酸钡、腐植酸、木素等，和铅粉一起搅拌8分钟左右；
第三步：大约2分钟内快速加水，再湿搅拌8分钟左右，添加水过程中同时在搅拌；
第四步：慢加酸大约20分钟，加硫酸密度为1.40g/cm??，添加过程中同时在搅拌，过程中铅膏与硫酸反应温度要逐步增加，温度达55℃要开循环风以及锅壁的循环水降低温度，确保温度不超65℃；
第五步：搅拌8分钟左右后测量铅膏视密度后可以出膏，出膏时温度尽量控制在40～45℃。
现有配方带来诸多问题：（1）添加剂类别多，价格贵；（2）添加剂类别多，造成和膏操作麻烦，称重复杂，添加容易搞错，如果正负搞颠倒，会报废；（3）由于多类添加剂，所以干搅拌时间、最后搅拌时间要足够，生产效率不高；（4）多数干粉添加剂，使用过程中粉尘飞扬，不利于环保；（5）需要添加大量硫酸，和膏温度上升快，所以要匹配足够的环保加强抽风以及锅壁的冷却循环水，生产成本上升；（6）由于添加剂种类多，杂质含量高，电池自放电高。
另外，由于温度高（加入水后铅粉再加入硫酸变成硫酸铅，此化学过程是产生热量的过程，酸量越多热量就越多，同时添加硫酸速度越快热量也越多），过程中操作难度增加，搅拌时间，特别是加酸不能快，越快温度越高。同时也要温度降低才能出膏，所以搅拌时间一方面是为了把多类添加剂搅拌均匀，另一方面也是降低温度。
发明内容
针对上述现有铅膏配方及其带来的工艺缺陷，本发明提供了一种铅酸蓄电池的铅膏组合物及其制备方法，从原理上调整配方组分种类，从而调整工艺，确保蓄电池性能，增大使用寿命。
一种铅膏组合物，包括正极组合物和负极组合物，所述正极组合物由包括以下重量份的原料制成：铅粉990~1010份、聚乙二醇4.2~5.8份、硼硅酸盐1.5~2.5份、水110~130份和稀硫酸70~80份，所述负极组合物由包括以下重量份的原料制成：铅粉990~1010份、聚乙二醇2.5~3.5份、硼硅酸盐3.2~4.8份、水100~120份和稀硫酸75~85份。
根据上述的铅膏组合物，所述正极组合物由包括以下重量份的原料制成：铅粉1000份、聚乙二醇5份、硼硅酸盐2份、水120份和稀硫酸75份，所述负极组合物由包括以下重量份的原料制成：铅粉1000份、聚乙二醇3份、硼硅酸盐4份、水110份和稀硫酸80份。
根据上述的铅膏组合物，所述稀硫酸的密度为1.35~1.45 g/cm3，优选1.40 g/cm3。
根据上述的铅膏组合物，所述正极组合物的视密度为4.2~4.6g/cm3，优选4.4 g/cm3。
根据上述的铅膏组合物，所述负极组合物的视密度为4.3~4.7g/cm3，优选4.5 g/cm3。
一种上述铅膏组合物的制备方法，所述正、负极组合物制备均包括以下步骤：
（1）按所述组分备料；
（2）将铅粉加入和膏机；
（3）将硼硅酸盐加入和膏机与铅粉混合搅拌2~4分钟；
（4）在2分钟内快速将水与聚乙二醇混合后加入和膏机内，再搅拌2~3分钟，混合过程中持续搅拌；
（5）缓慢加入稀硫酸10~12分钟，添加过程中持续搅拌，反应过程中温度会逐步增加，当温度达到55℃时要启动循环风以及锅壁的循环水降低温度，确保温度不超过65℃；
（6）加酸后继续搅拌4~6分钟后，即可出膏，出膏时温度40~45℃。
正、负极铅膏组合物出膏后为涂板步骤，分别将正、负极铅膏涂在正、负板栅上，同一电池中负极铅膏组合物与正极铅膏组合物之间重量比为(65～80）：100；其中，在长期使用环境温度低于20℃时为(73～80）：100，在长期使用环境温度高于20℃时为(65～73）：100。
本发明的积极有益效果：
（1）组分种类和组分量减少，操作简单，且避免粉尘飞扬，改善了工作环境。
（2）组分种类和组分量减少，搅拌容易均匀，发热量减少，所以搅拌时间减少，提高了工作效率。
（3）电池性能提高，提高了极板强度，极板不容易疏松软化，有效提高电池寿命，深充放电循环提高33%；以实施例1为例，常规电动自行车电池可深放电300次循环，而本发明铅膏制造的电池可以改善到400次。
（4）电池性能提高，改善了极板孔率，提供了良好的电解液通道，电池前期放电容量提高8%，大电流放电时间提高40%；以实施例1为例，常规电动自行车电池前期容量为125分钟，而本发明铅膏制造的电池前期容量135分钟，提高8%；自行车电池大电流性能，常规为25分钟，采用本发明铅膏制造的电池可以延长到35分钟，提高40%。
组分说明：
正负极板添加聚乙二醇取代了原来的纤维：使铅膏间粘度提高，铅膏干燥后在使用过程强度增加，不会受充放电的冲击力疏松软化，因为限制电池长寿命的关键一般都是铅膏软化。添加方式是把此液态与需要加的水混合在一起加入，不会有粉尘飞扬。
正负极板添加硼硅酸盐：大量分散在铅膏内，增加铅膏间的空隙，形成电解液通道。因为电池大电流放电极板内部要消耗大量硫酸，由于铅膏的孔率低，硫酸不能及时进入铅膏内部，所以电池放电时电压急剧下降，不能有效的放出实际容量。由于此添加剂增加电解液的通道，所以化成过程中代替红丹性能。此添加剂有效提高电池初期容量以及大电流放电容量。所以正极取代了的红丹以及硫酸亚锡和三氧化二锑；负极取代了乙炔黑、腐殖酸和硫酸钡；硫酸也是增加极板孔率，所以采用此添加剂后硫酸也适当减少。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
本实施例铅膏组合物包括正极组合物和负极组合物，所述正极组合物由包括以下重量份的原料制成：铅粉1000份、聚乙二醇5份、硼硅酸盐2份、水120份和稀硫酸75份，所述负极组合物由包括以下重量份的原料制成：铅粉1000份、聚乙二醇3份、硼硅酸盐4份、水110份和稀硫酸80份。
稀硫酸的密度为1.40 g/cm3；正极组合物的视密度为4.4 g/cm3；负极组合物的视密度为4.5 g/cm3。
表2~4为采用本实施例铅膏制作的电动车铅酸蓄电池经试验达到的技术指标对比（以6DZM12电池为例），结果表明：常规电动自行车电池可深放电300次循环，而本实施例铅膏制造的电池可以改善到400次。常规电动自行车电池前期容量为125分钟，而本发明铅膏制造的电池前期容量135分钟，提高8%；自行车电池大电流性能，常规为25分钟，采用本实施例铅膏制造的电池可以延长到35分钟，提高40%。
实施例2
本实施例铅膏组合物包括正极组合物和负极组合物，所述正极组合物由包括以下重量份的原料制成：铅粉990份、聚乙二醇4.2份、硼硅酸盐1.5份、水110份和稀硫酸70份，所述负极组合物由包括以下重量份的原料制成：铅粉990份、聚乙二醇2.5份、硼硅酸盐3.2份、水100份和稀硫酸75份。
稀硫酸的密度为1.40 g/cm3；正极组合物的视密度为4.4 g/cm3；负极组合物的视密度为4.5 g/cm3。
实施例3
本实施例铅膏组合物包括正极组合物和负极组合物，所述正极组合物由包括以下重量份的原料制成：铅粉1010份、聚乙二醇5.8份、硼硅酸盐2.5份、水130份和稀硫酸80份，所述负极组合物由包括以下重量份的原料制成：铅粉1010份、聚乙二醇3.5份、硼硅酸盐4.8份、水120份和稀硫酸85份。
稀硫酸的密度为1.40 g/cm3；正极组合物的视密度为4.4 g/cm3；负极组合物的视密度为4.5 g/cm3。
实施例4
本实施例铅膏组合物包括正极组合物和负极组合物，所述正极组合物由包括以下重量份的原料制成：铅粉1010份、聚乙二醇5.8份、硼硅酸盐2.5份、水130份和稀硫酸80份，所述负极组合物由包括以下重量份的原料制成：铅粉990份、聚乙二醇2.5份、硼硅酸盐3.2份、水100份和稀硫酸75份。
稀硫酸的密度为1.35 g/cm3；正极组合物的视密度为4.4 g/cm3；负极组合物的视密度为4.5 g/cm3。
实施例5
本实施例铅膏组合物包括正极组合物和负极组合物，所述正极组合物由包括以下重量份的原料制成：铅粉990份、聚乙二醇4.2份、硼硅酸盐1.5份、水110份和稀硫酸70份，所述负极组合物由包括以下重量份的原料制成：铅粉1010份、聚乙二醇3.5份、硼硅酸盐4.8份、水120份和稀硫酸85份。
稀硫酸的密度为1.45 g/cm3；正极组合物的视密度为4.4 g/cm3；负极组合物的视密度为4.5 g/cm3。
实施例6
本实施例铅膏组合物包括正极组合物和负极组合物，所述正极组合物由包括以下重量份的原料制成：铅粉990份、聚乙二醇5.8份、硼硅酸盐1.5份、水130份和稀硫酸70份，所述负极组合物由包括以下重量份的原料制成：铅粉1010份、聚乙二醇2.5份、硼硅酸盐4.8份、水100份和稀硫酸85份。
稀硫酸的密度为1.45 g/cm3；正极组合物的视密度为4.2 g/cm3；负极组合物的视密度为4.7 g/cm3。
实施例7
本实施例铅膏组合物包括正极组合物和负极组合物，所述正极组合物由包括以下重量份的原料制成：铅粉1010份、聚乙二醇4.2份、硼硅酸盐2.5份、水110份和稀硫酸80份，所述负极组合物由包括以下重量份的原料制成：铅粉990份、聚乙二醇3.5份、硼硅酸盐3.2份、水120份和稀硫酸75份。
稀硫酸的密度为1.40 g/cm3；正极组合物的视密度为4.6 g/cm3；负极组合物的视密度为4.3 g/cm3。
实施例8
实施例1~7的铅膏组合物的制备方法，包括以下步骤：所述正、负极组合物制备均包括以下步骤：
（1）按所述组分备料；
（2）将铅粉加入和膏机；
（3）将硼硅酸盐加入和膏机与铅粉混合搅拌2~4分钟；
（4）在2分钟内快速将水与聚乙二醇混合后加入和膏机内，再搅拌2~3分钟，混合过程中持续搅拌；
（5）缓慢加入稀硫酸10~12分钟，添加过程中持续搅拌，反应过程中温度会逐步增加，当温度达到55℃时要启动循环风以及锅壁的循环水降低温度，确保温度不超过65℃；
（6）加酸后继续搅拌4~6分钟后，即可出膏，出膏时温度40~45℃。
本发明并不局限于上述具体实施方式，本领域技术人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或者类似的变化都应涵盖在本发明权利要求的范围。
Claims (10)
1.一种铅膏组合物，包括正极组合物和负极组合物，其特征在于：所述正极组合物由包括以下重量份的原料制成：铅粉990~1010份、聚乙二醇4.2~5.8份、硼硅酸盐1.5~2.5份、水110~130份和稀硫酸70~80份，所述负极组合物由包括以下重量份的原料制成：铅粉990~1010份、聚乙二醇2.5~3.5份、硼硅酸盐3.2~4.8份、水100~120份和稀硫酸75~85份。
2.根据权利要求1所述的铅膏组合物，其特征在于：所述正极组合物由包括以下重量份的原料制成：铅粉1000份、聚乙二醇5份、硼硅酸盐2份、水120份和稀硫酸75份，所述负极组合物由包括以下重量份的原料制成：铅粉1000份、聚乙二醇3份、硼硅酸盐4份、水110份和稀硫酸80份。
3.根据权利要求1或2所述的铅膏组合物，其特征在于：所述稀硫酸的密度为1.35~1.45 g/ cm3。
4.根据权利要求3所述的铅膏组合物，其特征在于：所述稀硫酸的密度为1.40 g/ cm3。
5.根据权利要求1或2所述的铅膏组合物，其特征在于：所述正极组合物的视密度为4.2~4.6 g/cm3。
6.根据权利要求5所述的铅膏组合物，其特征在于：所述正极组合物的视密度为4.4 g/cm3。
7.根据权利要求1或2所述的铅膏组合物，其特征在于：所述负极组合物的视密度为4.3~4.7 g/cm3。
8.根据权利要求7所述的铅膏组合物，其特征在于：所述负极组合物的视密度为4.5 g/cm3。
9.一种权利要求1或2所述铅膏组合物的制备方法，其特征在于，所述正、负极组合物制备均包括以下步骤：
（1）按所述组分备料；
（2）将铅粉加入和膏机；
（3）将硼硅酸盐加入和膏机与铅粉混合搅拌2~4分钟；
（4）在2分钟内快速将水与聚乙二醇混合后加入和膏机内，再搅拌2~3分钟，混合过程中持续搅拌；
（5）缓慢加入稀硫酸10~12分钟，添加过程中持续搅拌；
（6）加酸后继续搅拌4~6分钟后，即可出膏，出膏时温度40~45℃。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：在所述步骤5中，温度达到55℃时要启动循环风以及锅壁的循环水降低温度，确保温度不超过65℃。
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