CN105098176A

CN105098176A - 一种铅酸蓄电池正极铅膏

Info

Publication number: CN105098176A
Application number: CN201410304261.2A
Authority: CN
Inventors: 张慧; 方明学; 张丽芳; 王斌
Original assignee: Zhejiang Tianneng Battery Jiangsu Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Tianneng Battery Jiangsu Co Ltd
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2015-11-25

Abstract

本发明公开了一种铅酸蓄电池正极铅膏，由以下重量百分比的组分组成：红丹5~15%，短纤维0.1~1%、硫酸亚锡0.1~1%，硫酸5~20%、去离子水5~25%、亚氧化钛/石墨烯复合材料0.05~10%，余为铅粉。亚氧化钛/石墨烯材料导电性高，可显著降低电池电阻率，提高大电流放电性能和放电容量；亚氧化钛/石墨烯材料具有比碳材料更高的析氢析氧电位，有效抑制电池在充电末期的气体析出，减少电池失水；亚氧化钛/石墨烯材料在酸性体系中稳定性高，耐高电压氧化，不易损失，改善电池容量和循环寿命。

Description

一种铅酸蓄电池正极铅膏

技术领域

本发明涉及铅酸蓄电池制造领域，具体涉及一种属铅酸蓄电池正极铅膏。

背景技术

在常温使用时，铅酸蓄电池的性能通常受制于正极，正极活性物质利用率变低后，放电产物硫酸铅体积会发生膨胀，充电产物二氧化铅体积则缩小，经多次反复二氧化铅颗粒间结合力下降，会造成正极活性物质软化脱落，引起电池容量下降。为提高正极活性物质利用率、放电容量等特性，需在正极中加入具有特定功能的添加剂。

目前使用较广泛的添加剂是碳材料、纤维材料、聚合物材料等，其中碳材料主要是石墨类耐氧化添加剂，能够提高电极导电性，如高纯石墨、膨胀石墨等。将碳材料添加在正极铅膏内能够一定程度上提高正极活性物的利用率，但碳材料在正极充电电位较高时易被氧化分解，在酸性体系中化学稳定性较差，使用一段时间后效果就会变差，不能继续起作用。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种可提高电池大电流放电性能和比电容的铅酸蓄电池正极铅膏。

本发明通过以下技术方案实现：

一种铅酸蓄电池正极铅膏，由以下重量百分比的组分组成：红丹5~15%，短纤维0.1~1%、硫酸亚锡0.1~1%，硫酸5~20%、去离子水5~25%、亚氧化钛/石墨烯复合材料0.05~10%，余为铅粉。

作为优选，其中铅粉氧化度为75~80%；

作为优选，硫酸密度为1.25~1.40g/cm³；

作为优选，亚氧化钛/石墨烯复合材料纯度≥95%，粒径约为0.01~10um。

新型导电添加剂亚氧化钛，俗称钛黑，通式为Ti_nO_2n-1，是以Ti₄O₇和Ti₅O₉为主要活性组分的多价氧化钛混合多晶材料，具有无毒、热稳定性和化学稳定性好等优点，导电性优于石墨、高析氢析氧过电位等优点，其电阻率仅有0.4Ω·cm，用作铅酸蓄电池正极添加剂已产业化。

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面二维材料，只有一个碳原子厚度。电阻率约10^-6Ω·cm，比铜或银更低。已被成功应用于锂离子电池，大大提高了电池比能量和寿命。

使用亚氧化钛和石墨烯复合材料，获得更高的导电率、比电容和大电流放电性能，应用于铅酸蓄电池正极材料，大大提高了电池大电流放电能力和比电容。

与原有技术相比，本发明具有以下优点：

（1）亚氧化钛/石墨烯材料导电性高，可显著降低电池电阻率，提高大电流放电性能和放电容量；

（2）亚氧化钛/石墨烯材料具有比碳材料更高的析氢析氧电位，有效抑制电池在充电末期的气体析出，减少电池失水；

（3）亚氧化钛/石墨烯材料在酸性体系中稳定性高，耐高电压氧化，不易损失，改善电池容量和循环寿命。

具体实施例

实施例1

按重量百分比，取红丹6%，短纤维0.15%、0.3%，硫酸20%、去离子水23%、亚氧化钛/石墨烯复合材料0.05%，余为铅粉。

在本实施例中，所述铅粉氧化度为75~80%；硫酸密度为1.25~1.40g/cm³；

所述亚氧化钛/石墨烯复合材料，是由中科院过程工程研究所合成制备，其理化参数如下：形貌为球形颗粒，粒径约为0.01~10um，在扫描速度10mV/s时，电容为593F/g，材料纯度≥95%，在硫酸溶液中的电化学窗口为-0.5~+2.25V

铅膏制备过程如下：

首先将导电剂、硫酸钡、短纤维、木素磺酸钠、腐殖酸和铅粉加入搅拌釜中，干混15min后，在2min内快速加入去离子水，搅拌5min后，在1~15min内缓慢加入硫酸，继续搅拌10min后均匀涂在铅合金板栅上，辊压后浸入硫酸溶液中，经固化和化成后得到熟极板。

按熟正极板和熟负极板7:8的比例，与AGM隔板卷绕制成铅蓄电池，经甲酸充电等工序制成成品电池。

实施例2、实施例3原料的重量百分比与对比文件1不同，其余实施如实施例1。

对比例与实施例3不同的是，原料中没有加亚氧化钛/石墨烯复合材料、相应补充了铅粉量，其余实施如实施例1。

对电池进行初期性能检测，检测项目有开路电压、初期容量、-15℃低温和大电流放电，测试方法按照国标进行，电池性能试验数据见表1。由表1对比可以看出，添加亚氧化钛/石墨烯复合材料的电池初期容量无变化，但是显著提高了电池的低温和大电流放电，因为复合材料的电导率很高，可降低电池内阻，且稳定性好，提高电池容量。

表1不同实施例电池性能数据比较

名称	对比例	实施例1	实施例2	实施例3
					铅粉	74.3%	50.5%	78.7%	64.3%
红丹	10%	6%	5%	10%
					短纤维	0.2%	0.15%	0.2%	0.2%
硫酸亚锡	0.5%	0.3%	0.1%	0.5%
					硫酸	10%	20%	5%	10%
去离子水	5%	23%	10%	5%
					亚氧化钛/石墨烯复合材料	---	0.05%	1%	10%
开路电压/ V	13.302	13.292	13.315	13.298
					初期容量/Ah	13.0	13.1	13.2	13.1
-15℃低温容量/Ah	10.5	10.7	10.8	11.2
					21.6A大电流放电	27min	27min 40s	27min 56s	28min 32s

Claims

1.一种铅酸蓄电池正极铅膏，其特征在于：由以下重量百分比的组分组成，

红丹5~15%；

短纤维0.1~1%；

硫酸亚锡0.1~1%；

硫酸5~20%；

去离子水5~25%；

亚氧化钛/石墨烯复合材料0.05~10%；

余为铅粉。

2.如权利要求1所述的一种铅酸蓄电池正极铅膏，其特征在于：所述铅粉的氧化度为75~80%。

3.如权利要求1所述的一种铅酸蓄电池正极铅膏，其特征在于：所述硫酸密度为1.25~1.40g/cm³。

4.如权利要求1所述的一种铅酸蓄电池正极铅膏，其特征在于：所述亚氧化钛/石墨烯复合材料纯度≥95%，粒径为0.01~10um。