CN104466190B - 优化细型电极管式密封动力铅酸蓄电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电池领域，具体涉及一种优化细型电极管式密封动力铅酸蓄电池。包括正极板和负极板：正极板板栅由稀土合金制成；负极板由如下原料制成：铅粉、硫酸钡、腐植酸、合成栲胶、炭黑、离子交换水和硫酸。本发明还提供其制备方法：采用稀土元素熔融到铅中制备得到正板板栅；将板栅穿上护套、涤纶排管，然后灌粉，砸上封底，浸水、固化干燥，制成正极板；正极板和负极板制成后装配化成充电形成成品电池。本发明正极板栅采用稀土合金，提高了板栅的机械强度和板栅的耐腐蚀性，延长了电池的使用寿命。负极板的复合配方提高了电池活性物质利用率和电池容量，加强了电池的低温放电性能。

Description

优化细型电极管式密封动力铅酸蓄电池及其制造方法
技术领域
本发明属于电池领域，具体涉及一种优化细型电极管式密封动力铅酸蓄电池及其制备方法。
背景技术
传统的普通铅酸蓄电池管式正极板其缺点在于：正极板板栅铅筋较粗，在整个极板中占有的空间比较多，使得活性物质的拥有量相对较少，导致电池容量相对较低，致使以此蓄电池为动力的电动轿车、观光游览车等续行里程较短。正极板板栅合金密度相对较低，耐腐蚀能力较差，电池使用寿命较短。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种优化细型电极管式密封动力铅酸蓄电池，电池容量大，电动车续行里程高，延长了蓄电池使用寿命；本发明还提供其制备方法，成本低且简单易实施。
本发明所述的优化细型电极管式密封动力铅酸蓄电池，包括正极板和负极板，
正极板板栅由稀土合金制成；
负极板由如下质量份数的原料制成：铅粉100份、硫酸钡0.6～0.8份、腐植酸0.4～0.7份、合成栲胶0.3～0.5份、炭黑0.1～0.3份、离子交换水12～17份和硫酸5～10份。
稀土合金的组分及其重量分数如下：镧0.1％～0.2％，铈0.06％～0.15％，锑1.5％～2.0％，砷0.1％～0.2％，锡0.16％～0.20％，硒0.005％～0.017％，硫0.004％～0.006％，铜0.04％～0.06％，余量为铅。在正极板栅中加入镧和铈，提高了极板的析氧过电位，增强了板栅的耐腐蚀性，从而延长了电池的使用寿命。
铅粉的氧化量为73％～80％，视密度为1.70～1.80。采用这种铅粉能使极板活性物质得到底较高的密度和较高的活性物质含量。
合成栲胶为橡碗栲胶，河北省秦皇岛市云冠栲胶有限公司生产。
硫酸钡过250目筛子；腐植酸过80目筛子。硫酸密度优选为1.400克/立方厘米。
本发明所述的优化细型电极管式密封动力铅酸蓄电池的制备方法，包括以下步骤：
a、将原料中的稀土元素熔融到500～550℃的铅中，制备得到正板板栅；采用高压注射正板板栅，板栅铅筋直径为1.5-2.5mm。
b、将正板板栅穿上护套和涤纶排管，然后灌粉，砸上封底，浸水、固化干燥，制成正极板；
c、将铅粉、硫酸钡、腐植酸、合成栲胶和炭黑混合，然后边搅拌边加入离子交换水，再边搅拌边加入硫酸，搅拌，出膏，得到铅膏；将制备好的铅膏涂在负板栅上，经固化、干燥制成负极板。
d、将正极板和负极板装配成生板电池；
e、生板电池经酸循环工艺化成充电形成成品电池。
步骤a中高压注射的压力为300KPa～500KPa。采用高压注射可以获得高表面密度，增强了板栅的耐腐蚀性，提高了电池的使用寿命。同时使板栅铅筋直径较小，在1.5-2.5mm，为优化细型电极。
步骤b中涤纶排管管径为4.0-7.0mm。采用4.0-7.0mm的涤纶排管可以有效的降低电池内阻，防止活性物质脱落，提高电池充电效率。
步骤c为：将铅粉、硫酸钡、腐植酸、合成栲胶加入和膏机内干混5-10分钟，然后在5-10分钟内边搅拌边加入离子交换水，在15-20分钟内边搅拌边加入硫酸，搅拌50-60分钟，停机，出膏，得到铅膏；将制备好的铅膏涂在负板栅上，经固化、干燥制成负极板。其中负板栅采用本领域常规的负板栅。
步骤e中酸循环工艺化成充电为：生板电池与储酸槽由管路连接，用耐酸泵使密度1.000-1.200克/立方厘米的电解液在电池与储酸槽之间循环，用0.5-1.0C5电流进行化成充电。
根据电动汽车和观光游览车的电气性能，配装电池组，即可使用。
综上所述，本发明具有以下优点：
(1)本发明正极板栅采用稀土合金，通过正极板栅各组分的配合，提高了电池的比能量和电极效率，提高了板栅的机械强度和板栅的耐腐蚀性，延长了电池的使用寿命。
(2)负极板的复合配方提高了电池活性物质利用率和电池容量，加强了电池的低温放电性能。配方中添加了合成栲胶，能调节和加强硫酸钡的作用，复合配方中硫酸钡具有和硫酸铅近似的晶格参数，为同晶物质，在负极活性物质中存在高分散的硫酸钡，放电时可以作为硫酸铅的结晶中心。由于硫酸铅可以在同晶硫酸钡上结晶析出，无需形成硫酸铅晶核，这样就不会产生形成晶核必需的过饱和度。在过饱和度低的条件下生成的硫酸铅比较疏松多孔，有利于H2SO4的扩散，减轻浓差极化。此外硫酸钡的存在使产物PbSO4不在铅上析出，而是在硫酸钡上析出，这样活性物质铅不致于被PbSO4钝化层所覆盖，硫酸钡就起到了推迟钝化的作用。硫酸钡还有防止铅比表面积收缩的作用，因为硫酸钡是惰性的，不参加电极的氧化还原过程，它高度分散于活性物质中，把铅与铅、硫酸铅与铅机械的隔开，使之不易进行颗粒间的和并，从而保持电极物质发达的比表面积，这样就提高了电池活性物质利用率和电池容量。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
a、稀土合金的组分及其重量分数如下：镧0.10％，铈0.06％，锑1.5％，砷0.15％，锡0.16％，硒0.005％，硫0.004％，铜0.04％，其余为铅；将原料中的稀土元素熔融到520℃的铅中，制备得到正板板栅；采用高压注射正板板栅，注射压力为300KPa，板栅铅筋直径为1.5mm。
b、将正板板栅穿上护套、涤纶排管(管径6.2mm)，然后置于灌粉机上灌粉，再砸上封底，浸水、固化干燥，制成正极板；
c、负极板由如下质量份数的原料制成：铅粉100份(铅粉的氧化量为80％，视密度为1.80)、硫酸钡0.6份、腐植酸0.4份、合成栲胶0.3份、炭黑0.3份、离子交换水12份、硫酸5份；将铅粉、硫酸钡、腐植酸、合成栲胶加入和膏机内干混5分钟，然后在5分钟内边搅拌边加入离子交换水，在15分钟内边搅拌边加入硫酸，搅拌50分钟，停机，出膏，得到铅膏；将制备好的铅膏涂在负板栅上，经固化、干燥制成负极板。
d、正极板和负极板制成后装配成生板电池；
e、生板电池与储酸槽由管路连接，用耐酸泵使密度1.000克/立方厘米的电解液在电池与储酸槽之间循环，用0.5C5电流进行化成充电形成成品电池。
对实施例1制备得到的电池进行容量放电实验和循环寿命实验，3hr放电初次容量达110Ah，循环寿命650次。
对比例1
采用与实施例1同样的制备方法，区别在于正极板栅配方中没有镧和铈，负极配方中没有合成栲胶。对对比例1制备得到的电池进行容量放电实验和循环寿命实验，3hr放电初次容量为100Ah，循环寿命500次。
实施例1制备得到的电池比对比例1电池容量提高了10％，寿命延长了30％。
实施例2
a、稀土合金的组分及其重量分数如下：镧0.20％，铈0.15％，锑2.0％，砷0.1％，锡0.20％，硒0.017％，硫0.006％，铜0.06％，其余为铅；将原料中的稀土元素熔融到500℃的铅中，制备得到正板板栅；采用高压注射正板板栅，注射压力为500KPa，板栅铅筋直径为1.5mm。
b、将正板板栅穿上护套、涤纶排管(管径4.0mm)，然后置于灌粉机上灌粉，再砸上封底，浸水、固化干燥，制成正极板；
c、负极板由如下质量份数的原料制成：铅粉100份(铅粉的氧化量为73％，视密度为1.70)、硫酸钡0.8份、腐植酸0.7份、合成栲胶0.5份、炭黑0.3份、离子交换水12份、稀硫酸5份；将铅粉、硫酸钡、腐植酸、合成栲胶加入和膏机内干混10分钟，然后在10分钟内边搅拌边加入离子交换水，在20分钟内边搅拌边加入硫酸，搅拌60分钟，停机，出膏，得到铅膏；将制备好的铅膏涂在负板栅上，经固化、干燥制成负极板。
d、正极板和负极板制成后装配成生板电池；
e、生板电池与储酸槽由管路连接，用耐酸泵使密度1.200克/立方厘米的电解液在电池与储酸槽之间循环，用0.8C5电流进行化成充电形成成品电池。
对实施例2制备得到的电池进行容量放电实验和循环寿命实验，3hr放电初次容量达110Ah，循环寿命640次。
实施例3
a、稀土合金的组分及其重量分数如下：镧0.15％，铈0.105％，锑1.75％，砷0.15％，锡0.18％，硒0.011％，硫0.005％，铜0.05％，其余为铅；将原料中的稀土元素熔融到550℃的铅中，制备得到正板板栅；采用高压注射正板板栅，注射压力为400KPa，板栅铅筋直径为2.5mm。
b、将正板板栅穿上护套、涤纶排管(管径7.0mm)，然后置于灌粉机上灌粉，再砸上封底，浸水、固化干燥，制成正极板；
c、负极板由如下质量份数的原料制成：铅粉100份(铅粉的氧化量为75％，视密度为1.75)、硫酸钡0.7份、腐植酸0.55份、合成栲胶0.4份、炭黑0.3份、离子交换水17份、稀硫酸10份；将铅粉、硫酸钡、腐植酸、合成栲胶加入和膏机内干混8分钟，然后在8分钟内边搅拌边加入离子交换水，在18分钟内边搅拌边加入硫酸，搅拌55分钟，停机，出膏，得到铅膏；将制备好的铅膏涂在负板栅上，经固化、干燥制成负极板。
d、正极板和负极板制成后装配成生板电池；
e、生板电池与储酸槽由管路连接，用耐酸泵使密度1.100克/立方厘米的电解液在电池与储酸槽之间循环，用1.0C5电流进行化成充电形成成品电池。
对实施例3制备得到的电池进行容量放电实验和循环寿命实验，3hr放电初次容量达110Ah，循环寿命640次。

Claims (4)

1.一种优化细型电极管式密封动力铅酸蓄电池，包括正极板和负极板，其特征在于：
正极板板栅由稀土合金制成；
负极板由如下质量份数的原料制成：铅粉100份、硫酸钡0.6～0.8份、腐植酸0.4～0.7份、合成栲胶0.3～0.5份、炭黑0.1~0.3份、离子交换水12～17份和硫酸5～10份；
铅粉的氧化量为73％～80％，视密度为1.70～1.80 g/cm3；
所述的优化细型电极管式密封动力铅酸蓄电池的制备方法，包括以下步骤：
a、将原料中的稀土元素熔融到500~550℃的铅中，制备得到正极板板栅；采用高压注射正极板板栅，板栅铅筋直径为1.5-2.5mm；
b、将正极板板栅穿上护套和涤纶排管，然后灌粉，砸上封底，浸水、固化干燥，制成正极板；
c、将铅粉、硫酸钡、腐植酸、合成栲胶和炭黑混合，然后边搅拌边加入离子交换水，再边搅拌边加入硫酸，搅拌，出膏，得到铅膏；将制备好的铅膏涂在负板栅上，经固化、干燥制成负极板；
d、将正极板和负极板装配成生板电池；
e、生板电池经酸循环工艺化成充电形成成品电池；
步骤a中高压注射的压力为300 kPa～500 kPa；
步骤b中涤纶排管管径为4.0-7.0mm；
步骤c为：将铅粉、硫酸钡、腐植酸、合成栲胶加入和膏机内干混5-10分钟，然后在5-10分钟内边搅拌边加入离子交换水，在15-20分钟内边搅拌边加入硫酸，搅拌50-60分钟，停机，出膏，得到铅膏；将制备好的铅膏涂在负板栅上，经固化、干燥制成负极板；
步骤e中酸循环工艺化成充电为：生板电池与储酸槽由管路连接，用耐酸泵使密度1.000-1.200克/立方厘米的电解液在电池与储酸槽之间循环，用0.5-1.0C5电流进行化成充电。
2.根据权利要求1所述的优化细型电极管式密封动力铅酸蓄电池，其特征在于：稀土合金的组分及其重量分数如下：镧0.1％～0.2％，铈0.06％～0.15％，锑1.5％～2.0％，砷0.1％～0.2％，锡0.16％～0.20％，硒0.005％～0.017％，硫0.004％～0.006％，铜0.04％～0.06％，余量为铅。
3.根据权利要求1所述的优化细型电极管式密封动力铅酸蓄电池，其特征在于：合成栲胶为橡碗栲胶。
4.根据权利要求1所述的优化细型电极管式密封动力铅酸蓄电池，其特征在于：硫酸钡过250目筛子；腐植酸过80目筛子。
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GR01 Patent grant
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Denomination of invention: Optimized thin electrode tubular sealed power lead-acid battery and its manufacturing method

Effective date of registration: 20220126

Granted publication date: 20180330

Pledgee: Zibo Zichuan District sub branch of China Post Savings Bank Co.,Ltd.

Pledgor: ZIBO MINGTAI ELECTRIC TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Registration number: Y2022980001065

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