CN104143640A - 一种抑制析氢的铅酸蓄电池负极材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铅电池制造领域，具体涉及一种抑制析氢的铅酸蓄电池负极材料，该负极材料包括以下重量百分比的各组分：铅粉70%-90%、硫酸3%-15%、水5%-20%、木素0.05%-2%、短纤维0.05%-2%、含铈化合物0.1%-10%、硫酸钡1%-5%和活性碳0.1%-10%。该负极材料能够有效抑制电池中氢的析出，从而提高电池容量，降低酸的用量，提高电池的寿命。

Description

一种抑制析氢的铅酸蓄电池负极材料

技术领域

本发明涉及铅电池制造领域，具体涉及一种抑制析氢的铅酸蓄电池负极材料。

背景技术

铅酸蓄电池，它的电极是由铅和铅的氧化物构成，电解液是硫酸的水溶液。主要优点是电压稳定、价格便宜；缺点是比能低(即每公斤蓄电池存储的电能)、使用寿命短和日常维护频繁。由于铅酸蓄电池具有诸多优点，因此在生活中的应用非常广泛。

铅酸蓄电池一般采用铅锑合金作为板栅，但锑的存在及迁移降低了铅酸蓄电池负极析氢过电位，加大了负极析氢量。为了提高铅酸蓄电池负极活性物质导电及充电接受能力等性能，负极板中往往添加乙炔黑、活性炭等降低析氢过电位的材料，而添加这些材料也会带来许多其他问题，为此，提高铅酸蓄电池负极析氢过电位、减少负极析氢量一直是困扰技术人员的一道难题。

传统的铅酸蓄电池负极铅膏配方是铅粉、硫酸、水、木素、腐殖酸、硫酸钡、乙炔黑等膨胀剂以一定的比例混合。同时近年来新发展的铅炭电池和超级电池通过将不同含量的碳掺杂到负极铅膏中来改善其导电性，以提高电池的容量，延长铅酸蓄电池寿命，达到高倍率下具有良好循环性能的目的。然而碳的掺杂必将使得铅负极的析氢过电位正移，导致在过充电和大电流充电时有可能析出大量的氢，增加水耗，增加爆炸等不安全事件发生的可能。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前的铅锑合金作为铅酸蓄电池存在的加大了负极析氢量，以及通过碳掺杂提高充电接受能力容易导致制备的电池在过充电和大电流充电时容易析出大量的氢，增加水耗和爆炸的概率的问题，提供了一种抑制析氢的铅酸蓄电池负极材料

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种抑制析氢的铅酸蓄电池负极材料，所述负极材料包括以下重量百分比的各组分：铅粉70%-90%、硫酸3%-15%、水5%-20%、木素0.05%-2%、短纤维0.05%-2%、含铈化合物0.1%-10%、硫酸钡1%-5%和活性炭0.1%-10%。

木素可以提高电池的低温急放电容量和使用寿命；短纤维采用聚酯纤维。按配比在负极铅膏中添加一定的含铈化合物和不同类型的碳源，改善铅负极材料的粒径大小及微观结构，从而达到提高铅酸电池的容量，提高充电接受能力，以及增加充放电循环稳定性的目的。试验表明，负极铅膏中铈化合物的掺杂可使铅酸蓄电池负极板的析氢过电位更负，增加析氢难度，减少氢气析出，降低使用过程中电解液的消耗量，有利于提高蓄电池寿命，还在一定程度上降低了爆炸等不安全事故发生的可能。

优选的，所述负极材料还包括重量百分比为0.1%-0.5%的氢氧化亚铁。氢氧化亚铁可以平衡体系内的氢，降低析氢反应的发生。

优选的，所述含铈化合物的重量百分比为0.5%-3%。

优选的，所述含铈化合物为氧化铈。氧化铈是宽带隙半导体材料，反应过程中会转化为硫酸铈，由于铈原子对电子的亲合能大，使得氢离于不容易获得电子而生成中性的氢分子，相当于提高氢的析出电位，可以减少氢的析出。试验表明，负极铅膏中铈化合物的掺杂可使铅酸蓄电池负极板的析氢过电位更负，增加析氢难度，减少氢气析出，降低使用过程中电解液的消耗量，有利于提高蓄电池寿命，还在一定程度上降低了爆炸等不安全事故发生的可能。

优选的，所述含铈化合物为硝酸铈铵。硝酸铈铵在抑制析氢的效果比较显著。

优选的，所述铅粉的氧化度为65%-80%。

优选的，所述硫酸钡的粒径≤2500目。

本发明与现有技术相比，有益效果是：

1提高了氢的析出电位，减少了氢的析出；

2蓄电池容量可提高了5%-10%；

3酸的消耗量可降低10%-20%；

4提高了电池的安全寿命。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。

如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。

实施例1：

一种抑制析氢的铅酸蓄电池负极材料，所述负极材料包括以下重量百分比的各组分：铅粉（氧化度为65%-80%）70%、硫酸10%、水5%、木素2%、短纤维2%、含铈化合物（氧化铈）3%、硫酸钡（粒径≤2500目）5%和活性炭3%。

实施例2：

一种抑制析氢的铅酸蓄电池负极材料，该负极材料包括以下重量百分比的各组分：铅粉（氧化度为65%-80%）90%、硫酸3%、水5%、木素0.05%、短纤维0.05%、含铈化合物（硝酸铈铵）0.1%、氢氧化亚铁（0.1%）、硫酸钡（粒径≤2500目）1.6%和活性炭0.1%。

实施例3：

一种抑制析氢的铅酸蓄电池负极材料，该负极材料包括以下重量百分比的各组分：铅粉（氧化度为65%-80%）70%、硫酸15%、水5%、木素1%、短纤维1%、含铈化合物（硝酸铈铵）5%、氢氧化亚铁（0.5%）、硫酸钡（粒径≤2500目）2%和活性炭0.5%。

实施例4：

一种抑制析氢的铅酸蓄电池负极材料，该负极材料包括以下重量百分比的各组分：铅粉（氧化度为65%-80%）70%、硫酸3%、水5%%、木素0.5%、短纤维0.4%、含铈化合物（氧化铈）10%、氢氧化亚铁（0.1%）、硫酸钡（粒径≤2500目）1%和活性炭10%。

Claims (7)

1.一种抑制析氢的铅酸蓄电池负极材料，其特征在于，所述负极材料包括以下重量百分比的各组分：铅粉70%-90%、硫酸3%-15%、水5%-20%、木素0.05%-2%、短纤维0.05%-2%、含铈化合物0.1%-10%、硫酸钡1%-5%和活性碳0.1%-10%。

2.根据权利要求1所述的一种抑制析氢的铅酸蓄电池负极材料，其特征在于，所述负极材料还包括重量百分比为0.1%-0.5%的氢氧化亚铁。

3.根据权利要求1所述的一种抑制析氢的铅酸蓄电池负极材料，其特征在于，所述含铈化合物的重量百分比为0.5%-3%。

4.根据权利要求1或3所述的一种抑制析氢的铅酸蓄电池负极材料，其特征在于，所述含铈化合物为氧化铈。

5.根据权利要求1或3所述的一种抑制析氢的铅酸蓄电池负极材料，其特征在于，所述含铈化合物为硝酸铈铵。

6.根据权利要求1所述的一种抑制析氢的铅酸蓄电池负极材料，其特征在于，所述铅粉的氧化度为65%-80%。

7.根据权利要求1所述的一种抑制析氢的铅酸蓄电池负极材料，其特征在于，所述硫酸钡的粒径≤2500目。