CN104218242B - 一种铅酸蓄电池负极铅膏 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及铅电池制造领域，具体涉及一种铅酸蓄电池负极铅膏。该铅膏包括以下重量份数的各组分：铅粉70‑90份、硫酸3‑15份、水5‑20份、短纤维0.05‑2份、琥珀酸0.1‑20份和纳米碳管0.1‑10份。该铅膏制备的电池的充放电性能稳定，不会随着使用时间的增加而产生过大的电容量降低；负极析氢抑制效果较好，降低了负极充电后氢气的析出量，从而提高了电池的性能；具有较好的低温充放电性能。

Description

一种铅酸蓄电池负极铅膏
技术领域
本发明涉及铅电池制造领域，具体涉及一种铅酸蓄电池负极铅膏。
背景技术
伴随着电动自行车行业的发展，对电动助力车用铅酸蓄电池提出了更高的技术要求，其中如低温性能、充电接受能力等技术指标都与铅酸蓄电池负极板相关，急待提升负极性能水平，以满足用户使用要求。
传统的铅酸蓄电池负极铅膏配方是铅粉、硫酸、水、和木素、腐殖酸、硫酸钡等膨胀剂以一定的比例混合。铅酸蓄电池的负极板是由很细的海绵状铅微粒组成的。根据自由能自发减小的倾向，在电池充放电时，负极板会发生收缩，细小的铅粒会逐渐聚集，使铅粒变大，整个负极板孔率将逐渐变小，负极的放电性能急剧下降。长期以来使用添加剂阻止负极在循环过程中形成大颗粒硫酸铅和金属铅很少成功。这是因为难于找到在循环过程中长期保持稳定物质做添加剂。其次负极在充电后期易于析出氢气，添加剂的加入不能降低负极活性物质的析氢过电位。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前的铅酸蓄电池的负极铅膏关于上述所述的问题，提供一种一种铅酸蓄电池负极铅膏。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种铅酸蓄电池负极铅膏，所述铅膏包括以下重量份数的各组分：铅粉70-90份、硫酸3-15份、水5-20份、短纤维0.05-2份、琥珀酸0.1-20份和纳米碳管0.1-10份。
琥珀酸，是一种水溶性有机高分子物质，且含有肽键和羧基等活性基团。琥珀酸为两性活性吸附剂，能吸附在电极表面，从而影响充放电时负极的电化学和电结晶过程。除了表面剩余电荷引起的离子静电吸附外，还经常出现所含羧基表面活性粒子的“特性吸附”，系据电极表面和活性粒子之间出现了性质上与化学键类似的相互作用。琥珀酸具有极强的分散、吸附能力，它的添加能控制硫酸铅的结晶过程并且能改变硫酸铅晶体的形状和尺寸。将琥珀酸添加到负极活性物质中能提高负极活性物质利用率和降低负极板内阻，进而提高负极板容量和充电接受能力。琥珀酸在负极活性物质的添加并未导致氢在负极表面析出过程机理的改变。但当表面活性离子吸附进较大改变了铅电极表面的状态，使氢析出过电位显著地升高，相当于氢的分离速度(在恒定的过电位下)大大降低，从而减少负极在充电后期氢气的析出。
纳米碳管的加入主要是增加负极活性物质之间导电性，降低电阻，减少极化，提高电池放电接受能力和放电性能，同时由于电池在充放电过程中体积收缩与膨胀较大，纳米碳管的加入起到阻止活性物质体积变化的作用，提高电池循环使用寿命。
优选的，所述铅膏还包括3-8份的水杨酸和1-3份的二丁基氧化锡。
二丁基氧化锡能够减缓铅粒的聚集，并阻止较大铅粒的形成，从而避免负极板孔隙率的变小，进而保证附近的放电性能。而水杨酸能够和为有机锡的二丁基氧化锡结合降低负极的析氢过电位。
优选的，所述铅膏还包括1-3份的硫酸亚锡。
硫酸亚锡的添加可以增强活性物质之间的导电性，同时被证实的锡在铅钙板栅合金中的添加可解决铅钙合金板栅早期容量衰减的问题，主要是由于锡能改判铅钙合金板栅与活性物质腐蚀层结构。同样，硫酸亚锡在活性物质与电解液中的添加也符合上述作用机理，可以提高正极容量，提高正极活性物质利用率，降低电池容量衰减，提升电池深循环使用寿命。
但是，在电池充放电过程中，由于锡离子的会迁移到电池负极，在负极活性物质表面沉积，会降低负极析氢过电位。而琥珀酸及琥珀酸钠溶解性好，渗透性强，对热有较好的稳定性，一方面它是良好的两性吸附剂，会吸附在活性物质表面阻止或减缓锡离子的迁移，同时它形成阴离子的琥珀酸根离子，是三羧酸循环其中的一分子，能与锡离子反应放出电子给予电子传递链，在电池充放电过程中，能使锡离在活性物质和腐蚀层中稳定存在。琥珀酸与硫酸亚锡按一定比例添加起到了良好的协同作用机理。
优选的，所述纳米碳管的粒径为60-80nm。
优选的，所述琥珀酸的纯度≥92％。
优选的，所述铅膏还包括氧化亚锡5-10份。氧化亚锡不仅能够在一定程度上降低负极物质的析氢电位，同时能够提高负极的低温性能，有效提高负极低温充放电性能。
优选的，所述铅膏还包括三氧化二锑5-10份。三氧化二锑能够抑制在电池充放电过程中细小铅粒的变小，放置铅粒凝聚，避免电池充放电性能降低。
优选的，所述短纤维为聚酯纤维。
本发明与现有技术相比，有益效果是：
1电池的充放电性能稳定，不会随着使用时间的增加而产生过大的电容量降低；
2负极析氢抑制效果较好，降低了负极充电后氢气的析出量，从而提高了电池的性能；
3具有较好的低温充放电性能。
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：
一种铅酸蓄电池负极铅膏，所述铅膏包括以下重量份数的各组分：铅粉70份、硫酸15份、水5份、短纤维(聚酯纤维)2份、纯度≥92％的琥珀酸0.1份和纳米碳管(粒径为60-80nm)10份。
实施例2：
一种铅酸蓄电池负极铅膏，所述铅膏包括以下重量份数的各组分：铅粉90份、硫酸3份、水20份、短纤维(聚酯纤维)0.05份、纯度≥92％的琥珀酸20份和纳米碳管(粒径为60-80nm)0.1份。
实施例3：
一种铅酸蓄电池负极铅膏，所述铅膏包括以下重量份数的各组分：铅粉80份、硫酸8份、水20份、短纤维(聚酯纤维)0.05份、纯度≥92％的琥珀酸10份、纳米碳管(粒径为60-80nm)5份、氧化亚锡5份和三氧化二锑10份。
实施例4：
一种铅酸蓄电池负极铅膏，所述铅膏包括以下重量份数的各组分：铅粉70-90份、硫酸3-15份、水5-20份、短纤维(聚酯纤维)0.05-2份、纯度≥92％的琥珀酸0.1-20份、纳米碳管(粒径为60-80nm)0.1份、氧化亚锡10份和三氧化二锑5份。
实施例5：
一种铅酸蓄电池负极铅膏，所述铅膏包括以下重量份数的各组分：铅粉70份、硫酸8份、水20份、短纤维(聚酯纤维)0.05份、纯度≥92％的琥珀酸5份、纳米碳管(粒径为60-80nm)10份和三氧化二锑5份。
实施例6：
一种铅酸蓄电池负极铅膏，所述铅膏包括以下重量份数的各组分：铅粉70份、硫酸15份、水5份、短纤维(聚酯纤维)2份、纯度≥92％的琥珀酸0.1份、纳米碳管(粒径为60-80nm)10份、水杨酸3份和二丁基氧化锡3份。
实施例7：
一种铅酸蓄电池负极铅膏，所述铅膏包括以下重量份数的各组分：铅粉90份、硫酸3份、水20份、短纤维(聚酯纤维)0.05份、纯度≥92％的琥珀酸20份、纳米碳管(粒径为60-80nm)0.1份、、水杨酸8份和二丁基氧化锡1份。
实施例8：
一种铅酸蓄电池负极铅膏，所述铅膏包括以下重量份数的各组分：铅粉80份、硫酸8份、水20份、短纤维(聚酯纤维)0.05份、纯度≥92％的琥珀酸10份、纳米碳管(粒径为60-80nm)5份、氧化亚锡5份、三氧化二锑10份和硫酸亚锡3份。
实施例9：
一种铅酸蓄电池负极铅膏，所述铅膏包括以下重量份数的各组分：铅粉80份、硫酸8份、水20份、短纤维(聚酯纤维)0.05份、纯度≥92％的琥珀酸10份、纳米碳管(粒径为60-80nm)5份、氧化亚锡5份、三氧化二锑10份和硫酸亚锡1份。

Claims (4)

1.一种铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于，所述铅膏包括以下重量份数的各组分：铅粉70份、硫酸15份、水5份、聚酯纤维2份、纯度≥92%的琥珀酸0.1份、粒径为60-80nm的纳米碳管10份、水杨酸3份和二丁基氧化锡3份。
2.一种铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于，所述铅膏包括以下重量份数的各组分：铅粉90份、硫酸3份、水20份、聚酯纤维0.05份、纯度≥92%的琥珀酸20份、粒径为60-80nm的纳米碳管0.1份、水杨酸8份和二丁基氧化锡1份。
3.一种铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于，所述铅膏包括以下重量份数的各组分：铅粉80份、硫酸8份、水20份、聚酯纤维0.05份、纯度≥92%的琥珀酸10份、粒径为60-80nm的纳米碳管5份、氧化亚锡5份、三氧化二锑10份和硫酸亚锡3份。
4.一种铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于，所述铅膏包括以下重量份数的各组分：铅粉80份、硫酸8份、水20份、聚酯纤维0.05份、纯度≥92%的琥珀酸10份、粒径为60-80nm的纳米碳管5份、氧化亚锡5份、三氧化二锑10份和硫酸亚锡1份。
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