CN103715425B - 电动车电池铅膏及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铅膏，特别是一种电动车电池铅膏及其使用方法。由正极上的铅膏和负极上的铅膏组成，其中，正极上的铅膏由：铅粉、纤维、硼酸钠、水和硫酸制成的铅膏；负极上的铅膏由：铅粉、纤维、硼酸钠、聚天冬氨酸钠盐、硬脂酸钡、水和硫酸制成的铅膏；本发明的目的是提供一种电动车电池铅膏及其使用方法，解决的是添加剂价格贵、污染环境、添加剂种类多，杂质含量高，电池自放电高，极板固化时间长，放不出电，负板寿命短的问题。
Description
技术领域
本发明涉及铅膏，特别是一种电动车电池铅膏及其使用方法。
背景技术
《铅酸蓄电池概论》第二版中有关于铅膏配方与和膏程序记录了目前常规电动车电池铅膏是：
1、常规工艺操作：
第一步：铅粉加入和膏机；
第二步：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，和铅膏一起搅拌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，添加过程中同时在搅拌；
第四步：慢加酸大约20分钟，加硫酸密度为1.40g/cm3，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分钟后测量铅膏视密度后可以出膏，出高时温度尽量在40～45℃。
和膏总时间为46分钟。
2、常规配方说明：
红丹：利于氧化铅铅在充电过程中转换成二氧化铅，减少电池的化成充电量；
纤维：把铅活物用纤维丝网住，增加活物连接强度；
石墨、硫酸亚锡：由于正极二氧化铅活物导电性差，所以正极添加增加导电性；
三氧化二锑：调整正极电位，拉大正负极之间的电位差，利于提高充电接受能力；
乙炔黑、硫酸钡、腐植酸、木素等：都是以增加负极板活物的孔率，提高低温性能，因为负板经过充电后是以铅的状态存在，内部的孔越来越少，硫酸无法进入反应，所以增加成孔添加剂，特别是在低温季节，硫酸稠度加大更难进入，所以低温性能差。
硫酸：使氧化铅生成硫酸铅，硫酸铅的体积增大，涂成极板干燥定形，到充电的时候硫酸铅转换后体积减小，其实也是增加活物的孔率。使后续使用过程中硫酸有足够的孔径进入反应。
3、物料配比表
4、缺点说明：
添加剂类别多，价格贵；
添加剂类别多，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；
由于多类添加剂，所以干搅拌时间、最后搅拌时间要足够。
多数干粉添加剂，使用过程中粉尘飞扬，不利于环保；
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。
由于温度高，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。同时出高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。
由于电动车电池长期在震动环境下使用铅膏容易疏松脱落等特点,应该取消了增孔添加剂,否则铅膏更容易软化脱落。
由于添加剂种类多，杂质含量高，电池自放电高。
此配方不能改善铅膏与板栅的结合力，界面电阻大，所以极板固化时间比较长，再加湿加温的固化室内固化时间一般为3天。
在低温环境下，此配方为改善负板放电后大颗粒的硫酸铅生成，导致下一次不容易充入点，然后也就放不出电。
由于负板在循环使用过程中容易氧化，氧化过程中充电容易发热，失水过快容易鼓胀变形，负板寿命短。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种电动车电池铅膏及其使用方法，解决的是添加剂价格贵、污染环境、添加剂种类多，杂质含量高，电池自放电高，极板固化时间长，放不出电，负板寿命短的问题。
本发明的技术方案是，由正极上的铅膏和负极上的铅膏组成，其中，正极上的铅膏（正极上的铅膏又称正铅膏）由：铅粉1000±10kg、纤维1.5±0.3kg、硼酸钠5±1kg、水135±10kg和硫酸70±5kg制成视密度为4.2±0.2g/cm3的铅膏；负极上的铅膏（负极上的铅膏又称负铅膏）由：铅粉1000±10kg、纤维1.2±0.3kg、硼酸钠3±0.5kg、聚天冬氨酸钠盐4±1kg、硬脂酸钡3±1kg、水125±10kg和硫酸75±5kg制成视密度为4.3±0.2g/cm3的铅膏；所述的纤维为长度2～4mm的涤纶短纤维；所述的硫酸浓度为50%；
一种电动车电池铅膏，由正极上的铅膏和负极上的铅膏组成，其中，正极上的铅膏由：铅粉1000kg、纤维1.5kg、硼酸钠5kg、水135kg和硫酸70kg制成视密度为4.2g/cm3的铅膏；负极上的铅膏由：铅粉1000kg、纤维1.2kg、硼酸钠3kg、聚天冬氨酸钠盐4kg、硬脂酸钡3kg、水125kg和硫酸75kg制成视密度为4.3g/cm3的铅膏。
一种电动车电池铅膏，由正极上的铅膏和负极上的铅膏组成，其中，正极上的铅膏由：铅粉1010kg、纤维1.8kg、硼酸钠6kg、水145kg和硫酸75kg制成视密度为4.4g/cm3的铅膏；负极上的铅膏由：铅粉1010kg、纤维1.5kg、硼酸钠3.5kg、聚天冬氨酸钠盐5kg、硬脂酸钡4kg、水135kg和硫酸80kg制成视密度为4.5g/cm3的铅膏。
一种电动车电池铅膏，由正极上的铅膏和负极上的铅膏组成，其中，正极上的铅膏由：铅粉990kg、纤维1.2kg、硼酸钠4kg、水125kg和硫酸65kg制成视密度为4.0g/cm3的铅膏；负极上的铅膏由：铅粉990kg、纤维0.9kg、硼酸钠2.5kg、聚天冬氨酸钠盐3kg、硬脂酸钡2kg、水115kg和硫酸70kg制成视密度为4.1g/cm3的铅膏。
上述电动车电池铅膏的使用方法，步骤如下：
A、正铅膏和制步骤如下：
第一步：铅粉加入和膏机；
第二步：纤维、硼酸钠加入和膏机，和铅粉一起搅拌；
第三步：搅拌2分钟，加水，再湿搅拌3分钟；
第四步：继续搅拌12分钟，边搅拌边加硫酸，加入硫酸的过程中温度达55℃时，开循环风以及锅壁的循环水降低温度，确保温度不超过65℃；
第五步：硫酸添加完毕，继续搅拌5分钟，测量铅膏视密度为4.2±0.2g/cm3，出膏，保持出膏时温度在40～45℃，和膏总时间为28分钟，此正铅膏涂于正板栅用于蓄电池做正极板。
B、负铅膏和制步骤如下：
第一步：铅粉加入和膏机；
第二步：纤维、硼酸钠、聚天冬氨酸钠盐、硬脂酸钡加入和膏机，和铅粉一起搅拌；
第三步：搅拌2分钟，加水，再湿搅拌3分钟；
第四步：继续搅拌12分钟，边搅拌边加硫酸，加入硫酸的过程中温度达55℃时，开循环风以及锅壁的循环水降低温度，确保温度不超过65℃；
第五步：硫酸添加完毕，继续搅拌5分钟，测量铅膏视密度为4.3±0.2g/cm3，出膏，保持出膏时温度在40～45℃，和膏总时间为28分钟，此负铅膏涂于负板栅用于蓄电池做负极板。
上述添加剂在电池中作用说明：
正负板添加硼酸钠：主要作用是提高板栅与活物结合力，使板栅表面氧化，同时粘与板栅表面的活物也氧化，使用相互粘在一起，充分提高导电性，抑制前期电池容量衰减，并且在前期循环容量还呈上升趋势。电池前期50次容量一次比一次差，一般都是板栅的金属表面与铅膏的结合不回，间面电阻大，随着充电放电的次数增加，此间隙越来越大，电阻也越来越大，最后电池在70次循环就充不进电，也放不出电。采用此添加剂可以有效抑制电池前期衰减。常规电动自行车电池前50次循环容量由开始的125分钟降低到115分钟，采用此添加剂电池容量125经过50次循环提高到130分钟。前期循环过程中提高容量4%。由于正板在使用过程中铅膏与板栅的间隙会加大，铅膏是二氧化铅，板栅是铅，负板在使用过程中铅膏与板栅的间隙会减小，铅膏与板栅都是铅，所以负板添加量比正板少。
负板添加聚天冬氨酸钠盐：主要作用是细化负板在低温季节的硫酸铅结晶，避免电池放电后形成大颗粒的硫酸铅结晶，这样利于充电后储存电量，即提高电池在低温季节的充电接受能力。电池放电铅的转换原理：放电后负板是铅变成硫酸铅，充电是硫酸铅转换成铅，硫酸铅转换成铅越容易，电池就越容易充进电。放电越深，硫酸铅形成的颗粒越大，后面充电硫酸铅就越难。所以加入此添加剂是分散和细化硫酸铅结晶，避免大量的硫酸铅聚集成团，所以后面充电就能够及时转成铅，所以体现在低温季节充电接受能力方面有所改善，从而提高低温季节的电池容量，常规电动自行车电池在-15℃的容量为88分钟，采用此添加剂电池在-15℃的容量为95分钟，低温容量提高8%。
负板添加硬脂酸钡：防止绒状铅氧化，减少电池失水干涸鼓胀。由于负板充电后是硫酸铅转换成铅的状态，所以铅容易被氧化，氧化后电池内阻增大，充电容易发热，失水快而鼓胀变形。此添加剂可以减少电池充放电循环过程中的失水，常规电动自行车电池循环200次失水在20克，此添加剂的电池循环250次失水才20克，失水少25%。
由于板栅与铅膏的结合力增加，导电性能提高，所以省略了红丹、石墨、三氧化二锑、硫酸亚锡等导电材料，并且极板在加温加湿的固化室内只固化一天即可。
水量增加，降低铅膏疏密度，从而适当增加铅膏的孔隙率，省略了乙炔黑、硫酸钡、腐植酸木素等材料，甚至硫酸也减少，因为电动车电池长期使用在震动的环境中铅膏容易疏松脱落，所以用水量增加降低铅膏视密度适当增加孔率即可，并且添加聚天冬氨酸钠盐提高低温的容量。
由于水量增加降低铅膏疏密度，就必须添加纤维量提高铅膏的强度。
综上所述，本发明具有以下优点：
配方种类和配方量减少，操作简单，且减少粉尘飞扬；
配方种类和配方量减少，搅拌容易均匀，由于添加酸量减少大约17%，发热量减少，所以时间减少；
水量增加，降低铅膏疏密度，从而适当增加铅膏的孔隙率，省略了相关增加孔率的材料，甚至硫酸也减少，因为电动车电池长期使用在震动的环境中铅膏容易疏松脱落，所以用水量增加降低铅膏视密度适当增加孔率即可，并且添加聚天冬氨酸钠盐提高低温的容量。
常规极板固化需要3天，此极板由于添加有硼酸钠，固化1天板栅与活物就达到粘结比较好的效果，固化时间减少63%。
电池性能提高，由于添加有硼酸钠，提高板栅与活物的结合强度，抑制住前期容量衰减，常规电动自行车电池前50次循环容量由开始的125分钟降低到115分钟，采用此添加剂电池容量125经过50次循环提高到130分钟。前期循环过程中提高容量4%，最终寿命要多50次，多大约为16%。
负板添加聚天冬氨酸钠盐，有效抑制住了大颗粒硫酸铅的生成，低温季节充电接受能力方面有所改善，从而提高低温季节的电池容量，常规电动自行车电池在-15℃的容量为88分钟，采用此添加剂电池在-15℃的容量为95分钟，低温容量提高8%；
负板添加硬脂酸钡，减少电池充放电循环过程中的失水，常规电动自行车电池循环200次失水在20克，此添加剂的电池循环250次失水才20克，失水少25%。
以下以6DZM12电池为例，将用本发明处理的电池和常规方法处理的电池进行比较：
6DZM12蓄电池放电循环次数对比（6A放电）
6DZM12蓄电池低温度容量对比（6A放电）
本发明为铅酸蓄电池铅膏的配方，针对电动车电池长期在震动环境中使用铅膏容易松动的特点,取消了增孔添加剂,同时为提高板栅与铅膏间的结合力，界面电阻减小，抑制前期电池容量衰减；负板减少大颗粒硫酸铅生成，低温充电接收效率提高；负板使用过程中减少氧化发热及失水。提高电池使用寿命及综合性能。
具体实施方式
以下进一步说明本发明的具体实施情况。
实施例1
由正极上的铅膏和负极上的铅膏组成，其中，正极上的铅膏由：铅粉1000kg、纤维1.5kg、硼酸钠5kg、水135kg和硫酸70kg制成视密度为4.2g/cm3的铅膏；负极上的铅膏由：铅粉990kg、纤维0.9kg、硼酸钠2.5kg、聚天冬氨酸钠盐3kg、硬脂酸钡2kg、水115kg和硫酸70kg制成视密度为4.1g/cm3的铅膏。
实施例2
由正极上的铅膏和负极上的铅膏组成，其中，正极上的铅膏由：铅粉990kg、纤维1.2kg、硼酸钠4kg、水125kg和硫酸65kg制成视密度为4.0g/cm3的铅膏；负极上的铅膏由：铅粉1000kg、纤维1.2kg、硼酸钠3kg、聚天冬氨酸钠盐4kg、硬脂酸钡3kg、水125kg和硫酸75kg制成视密度为4.3g/cm3的铅膏。
实施例3
由正极上的铅膏和负极上的铅膏组成，其中，正极上的铅膏由：铅粉1010kg、纤维1.8kg、硼酸钠6kg、水145kg和硫酸75kg制成视密度为4.4g/cm3的铅膏；负极上的铅膏由：铅粉1000kg、纤维1.2kg、硼酸钠3kg、聚天冬氨酸钠盐4kg、硬脂酸钡3kg、水125kg和硫酸75kg制成视密度为4.3g/cm3的铅膏。
实施例4
由正极上的铅膏和负极上的铅膏组成，其中，正极上的铅膏由：铅粉990kg、纤维1.2kg、硼酸钠4kg、水125kg和硫酸65kg制成视密度为4.0g/cm3的铅膏；负极上的铅膏由：铅粉1010kg、纤维1.5kg、硼酸钠3.5kg、聚天冬氨酸钠盐5kg、硬脂酸钡4kg、水135kg和硫酸80kg制成视密度为4.5g/cm3的铅膏。
实施例1-4所述的电动车电池铅膏的使用方法，步骤如下：
A、正铅膏和制步骤如下：
第一步：铅粉加入和膏机；
第二步：纤维、硼酸钠加入和膏机，和铅粉一起搅拌；
第三步：搅拌2分钟，加水，再湿搅拌3分钟；
第四步：继续搅拌12分钟，边搅拌边加硫酸，加入硫酸的过程中温度达55℃时，开循环风以及锅壁的循环水降低温度，确保温度不超过65℃。
第五步：硫酸添加完毕，继续搅拌5分钟，测量铅膏视密度为4.2±0.2g/cm3，出膏，保持出膏时温度在40～45℃，和膏总时间为28分钟，此正铅膏涂于正板栅用于蓄电池做正极板。
B、负铅膏和制步骤如下：
第一步：铅粉加入和膏机；
第二步：纤维、硼酸钠、聚天冬氨酸钠盐、硬脂酸钡加入和膏机，和铅粉一起搅拌；
第三步：搅拌2分钟，加水，再湿搅拌3分钟；
第四步：继续搅拌12分钟，边搅拌边加硫酸，加入硫酸的过程中温度达55℃时，开循环风以及锅壁的循环水降低温度，确保温度不超过65℃。
第五步：硫酸添加完毕，继续搅拌5分钟，测量铅膏视密度为4.3±0.2g/cm3，出膏，保持出膏时温度在40～45℃，和膏总时间为28分钟，此负铅膏涂于负板栅用于蓄电池做负极板。
Claims (5)
1.一种电动车电池铅膏，其特征在于，由正极上的铅膏和负极上的铅膏组成，其中，正极上的铅膏由：铅粉1000±10kg、纤维1.5±0.3kg、硼酸钠5±1kg、水135±10kg和硫酸70±5kg制成视密度为4.2±0.2g/cm3的铅膏；负极上的铅膏由：铅粉1000±10kg、纤维1.2±0.3kg、硼酸钠3±0.5kg、聚天冬氨酸钠盐4±1kg、硬脂酸钡3±1kg、水125±10kg和硫酸75±5kg制成视密度为4.3±0.2g/cm3的铅膏。
2.根据权利要求1所述的电动车电池铅膏，其特征在于，由正极上的铅膏和负极上的铅膏组成，其中，正极上的铅膏由：铅粉1000kg、纤维1.5kg、硼酸钠5kg、水135kg和硫酸70kg制成视密度为4.2g/cm3的铅膏；负极上的铅膏由：铅粉1000kg、纤维1.2kg、硼酸钠3kg、聚天冬氨酸钠盐4kg、硬脂酸钡3kg、水125kg和硫酸75kg制成视密度为4.3g/cm3的铅膏。
3.根据权利要求1所述的电动车电池铅膏，其特征在于，由正极上的铅膏和负极上的铅膏组成，其中，正极上的铅膏由：铅粉1010kg、纤维1.8kg、硼酸钠6kg、水145kg和硫酸75kg制成视密度为4.4g/cm3的铅膏；负极上的铅膏由：铅粉1010kg、纤维1.5kg、硼酸钠3.5kg、聚天冬氨酸钠盐5kg、硬脂酸钡4kg、水135kg和硫酸80kg制成视密度为4.5g/cm3的铅膏。
4.根据权利要求1所述的电动车电池铅膏，其特征在于，由正极上的铅膏和负极上的铅膏组成，其中，正极上的铅膏由：铅粉990kg、纤维1.2kg、硼酸钠4kg、水125kg和硫酸65kg制成视密度为4.0g/cm3的铅膏；负极上的铅膏由：铅粉990kg、纤维0.9kg、硼酸钠2.5kg、聚天冬氨酸钠盐3kg、硬脂酸钡2kg、水115kg和硫酸70kg制成视密度为4.1g/cm3的铅膏。
5.权利要求1-4所述的任意一项电动车电池铅膏的使用方法，其特征在于，步骤如下：
A、正铅膏和制步骤如下：
第一步：铅粉加入和膏机；
第二步：纤维、硼酸钠加入和膏机，和铅粉一起搅拌；
第三步：搅拌2分钟，加水，再湿搅拌3分钟；
第四步：继续搅拌12分钟，边搅拌边加硫酸，加入硫酸的过程中温度达55℃时，开循环风以及锅壁的循环水降低温度，确保温度不超过65℃；
第五步：硫酸添加完毕，继续搅拌5分钟，测量铅膏视密度为4.2±0.2g/cm3，出膏，保持出膏时温度在40～45℃，和膏总时间为28分钟，此正铅膏涂于正板栅用于蓄电池做正极板；
B、负铅膏和制步骤如下：
第一步：铅粉加入和膏机；
第二步：纤维、硼酸钠、聚天冬氨酸钠盐、硬脂酸钡加入和膏机，和铅粉一起搅拌；
第三步：搅拌2分钟，加水，再湿搅拌3分钟；
第四步：继续搅拌12分钟，边搅拌边加硫酸，加入硫酸的过程中温度达55℃时，开循环风以及锅壁的循环水降低温度，确保温度不超过65℃；
第五步：硫酸添加完毕，继续搅拌5分钟，测量铅膏视密度为4.3±0.2g/cm3，出膏，保持出膏时温度在40～45℃，和膏总时间为28分钟，此负铅膏涂于负板栅用于蓄电池做负极板。
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