CN105958064A - 一种用于低速电动汽车电池的负极铅膏 - Google Patents

一种用于低速电动汽车电池的负极铅膏 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于低速电动汽车电池的负极铅膏，所述负极铅膏的粉料百分比组成如下：炭黑0.5％‑0.7％；乙炔黑0.45％‑0.55％；短纤维0.1％‑0.12％；木质素0.2％‑0.35％；腐殖酸0.4％‑0.6％；硫酸钡0.2％‑0.35％；余量为铅粉。采用本发明提供的电池负极铅膏，能使电池的低温容量提升10％‑15％，铅膏强度较好，深循环寿命延长，且在提高电池的重量比能量后，正负极物质匹配，不会损失深循环寿命。

Description

一种用于低速电动汽车电池的负极铅膏
技术领域
本发明涉及铅酸蓄电池技术领域，具体涉及一种用于低速电动汽车电池的负极铅膏。
背景技术
低速电动汽车是指速度低于70km/h的简易四轮纯电动汽车，阀控式密封铅酸蓄电池是低速电动汽车的主要零部件之一，铅酸蓄电池的重量比能量低，不能很好地满足低速电动汽车的动力需求，成为低速电动汽车电池生产企业需要突破的技术瓶颈。
采用传统的做法提高电池的重量比能量，则会牺牲电池的低温容量，缩短深循环寿命，尤其在北方地区的冬季，室外温度很低，对电池的低温容量性能要求较高，现有的技术手段无法满足需要。
为了提高电池的重量比能量，同时保证低温容量以及深循环使用寿命，可以从负极铅膏的配方改进入手，现有的用于低速电动汽车的负极铅膏主要具有以下缺陷：
(1)提高电池的重量比能量后，按现有配方生产的电池低温容量只能达到55％-60％之间，刚好达到国家标准要求，但是，满足不了市场使用需求。
(2)低速电动汽车运行时在低温环境下进行放电，原配方添加剂导电性能差。
(3)提高产品重量比能量后，深循环寿命有所降低。
发明内容
本发明提供了一种用于低速电动汽车电池的负极铅膏，能够提高铅酸蓄电池的低温容量，延长低温电池的深循环使用寿命，同时提高铅酸蓄电池的重量比能量。
一种用于低速电动汽车电池的负极铅膏，所述负极铅膏的粉料百分比组成如下：
余量为铅粉。
炭黑为纯的无定形碳，晶体结构与石墨相同，是由十分细小而排列无秩序的石墨晶体所组成，炭黑电阻率小，且有良好的导电性能，在负极铅膏中加入炭黑可以降低电池内阻，特别在放电后期，但硫酸铅晶体显著增加时，对负极活性物质的导电性能有较明显的改善。
炭黑的加入量不宜过多，否则会降低整个电极活性物质的强度，电极的体积过多地被炭黑占有，会使活性物质量减少。本发明在负极铅膏中添加0.5％-0.7％的炭黑(不包括乙炔黑)，以提高负极铅膏的膨胀性能，增加负极铅膏的表面积，有利于硫酸根离子的扩散，能够延长电池的深循环使用寿命。
乙炔黑由乙炔气分解得到，具有高分散性，较强的吸水性和吸附性，且为链状，导电性能极佳。乙炔黑能够提高活性物质的导电性以及活性物质的孔隙率，还可以在金属铅和硫酸铅结晶的过程中，调节表面活性物质结构或有机膨胀剂的分布，聚集表面活性物质吸附在铅和硫酸铅的表面，有利于活性物质的转化。
乙炔黑的加入量不宜过多，否则可能会使负极析氢的过电位降低。本发明在负极铅膏中提高乙炔黑的用量至0.45％-0.55％，以调整负极铅膏的导电性能，同时避免乙炔黑的过量加入带来的不利影响。
炭黑和乙炔黑的过量加入会导致铅膏的结合性能变差，为了改善负极铅膏的结合性能，将短纤维的用量调整为0.1％-0.12％。所述短纤维的长度小于5mm。所述短纤维采用玻璃纤维。在负极铅膏中加入短纤维，能够改善负极铅膏的结合性能，提高负极铅膏的强度。
本发明对负极铅膏中炭黑和乙炔黑的用量进行了调整，同时增加短纤维的用量，延长电池的深循环使用寿命，并使电池的低温容量得到提升。
在负极铅膏中添加适量的木质素，能够起到膨胀剂的作用，也可抑制负极板的钝化，对电池的容量和低温起动性能有良好的改善作用，同时能够使铅膏和板栅紧密结合。
腐殖酸是一种表面活性剂，能够高分散性地吸附在海绵状铅表面，使得在放电过程中，产物硫酸铅结晶在金属铅表面析出困难，而在已结晶的硫酸铅上继续长大，抑制致密硫酸铅层的形成，推迟了铅电极的钝化。
硫酸钡的加入主要用于在放电时为硫酸铅提高成核的中心，对负极的收缩和钝化也都能起到很好的抑制作用，提高负极板的放电容量和低温起动性能。
本发明提供的负极铅膏在制备时，将各粉料混合均匀，然后加入适量的水搅拌均匀，最后加入硫酸搅拌均匀，整个过程控制温度为20～60℃以内，水和硫酸的加入量可以采用现有技术中的用量，负极铅膏的密度控制在3.2～3.8g/cm3。
采用本发明提供的负极铅膏，能够提高10％-15％的低温容量，改善铅膏的结合强度，同时延长铅膏的深循环使用寿命。
作为优选，所述负极铅膏的粉料百分比组成如下：
余量为铅粉。
进一步优选，所述负极铅膏的粉料百分比组成如下：
余量为铅粉。
进一步优选，所述负极铅膏的粉料百分比组成如下：
余量为铅粉。
进一步优选，所述负极铅膏的粉料百分比组成如下：
余量为铅粉。
进一步优选，所述负极铅膏的粉料百分比组成如下：
余量为铅粉。
采用本发明提供的电池负极铅膏，能使电池的低温容量提升10％-15％，铅膏强度较好，深循环寿命延长，且在提高电池的重量比能量后，正负极物质匹配，不会损失深循环寿命。
具体实施方式
实施例1
称取981.5kg铅粉，5kg炭黑，4.5kg乙炔黑，1kg短纤维(采用玻璃纤维，纤维长度小于5mm)，2kg木质素，4kg腐殖酸，2kg硫酸钡，放入和膏机内干混，加入约110kg纯净水搅拌均匀，边搅拌边喷淋加入80kg密度为1.4g/cm3的稀硫酸溶液，在80℃条件下，搅拌均匀，保持20min，降温，出膏温度低于45℃。
将所得铅膏涂板，固化干燥，化成，二次干燥，组装入铅酸蓄电池(6-EVF-120)，对所得电池性能进行检测，重量比能量为38Wh/Kg，-15℃低温容量为额定容量的90％；循环使用寿命为560次。
实施例2
称取978.9kg铅粉，6kg炭黑，4.5kg乙炔黑，1.1kg短纤维(采用玻璃纤维，纤维长度小于5mm)，2.5kg木质素，4.5kg腐殖酸，2.5kg硫酸钡，放入和膏机内干混，加入约110kg纯净水搅拌均匀，边搅拌边喷淋加入80kg密度为1.4g/cm3的稀硫酸溶液，在80℃条件下，搅拌均匀，保持20min，降温，出膏温度低于45℃。
将所得铅膏涂板，固化干燥，化成，二次干燥，组装入铅酸蓄电池(6-EVF-120)，对所得电池性能进行检测，重量比能量为40Wh/Kg，-15℃低温容量为额定容量的91％；循环使用寿命为565次。
实施例3
称取976.9kg铅粉，6kg炭黑，5kg乙炔黑，1.1kg短纤维(采用玻璃纤维，纤维长度小于5mm)，3kg木质素，5kg腐殖酸，3kg硫酸钡，放入和膏机内干混，加入约110kg纯净水搅拌均匀，边搅拌边喷淋加入80kg密度为1.4g/cm3的稀硫酸溶液，在80℃条件下，搅拌均匀，保持20min，降温，出膏温度低于45℃。
将所得铅膏涂板，固化干燥，化成，二次干燥，组装入铅酸蓄电池(6-EVF-120)，对所得电池性能进行检测，重量比能量为42Wh/Kg，-15℃低温容量为额定容量的92％；循环使用寿命为570次。
实施例4
称取975.8kg铅粉，7kg炭黑，5kg乙炔黑，1.1kg短纤维(采用玻璃纤维，纤维长度小于5mm)，3.1kg木质素，5kg腐殖酸，3kg硫酸钡，放入和膏机内干混，加入约110kg纯净水搅拌均匀，边搅拌边喷淋加入80kg密度为1.4g/cm3的稀硫酸溶液，在80℃条件下，搅拌均匀，保持20min，降温，出膏温度低于45℃。
将所得铅膏涂板，固化干燥，化成，二次干燥，组装入铅酸蓄电池(6-EVF-120)，对所得电池性能进行检测，重量比能量为41Wh/Kg，-15℃低温容量为额定容量的91％；循环使用寿命为578次。
实施例5
称取974.8kg铅粉，6.5kg炭黑，5.5kg乙炔黑，1.2kg短纤维(采用玻璃纤维，纤维长度小于5mm)，2.5kg木质素，6kg腐殖酸，3.5kg硫酸钡，放入和膏机内干混，加入约110kg纯净水搅拌均匀，边搅拌边喷淋加入80kg密度为1.4g/cm3的稀硫酸溶液，在80℃条件下，搅拌均匀，保持20min，降温，出膏温度低于45℃。
将所得铅膏涂板，固化干燥，化成，二次干燥，组装入铅酸蓄电池(6-EVF-120)，对所得电池性能进行检测，重量比能量为42Wh/Kg，-15℃低温容量为额定容量的92％；循环使用寿命为579次。
实施例6
称取975.8kg铅粉，6kg炭黑，5kg乙炔黑，1.2kg短纤维(采用玻璃纤维，纤维长度小于5mm)，3.5kg木质素，5.5kg腐殖酸，3kg硫酸钡，放入和膏机内干混，加入约110kg纯净水搅拌均匀，边搅拌边喷淋加入80kg密度为1.4g/cm3的稀硫酸溶液，在80℃条件下，搅拌均匀，保持20min，降温，出膏温度低于45℃。
将所得铅膏涂板，固化干燥，化成，二次干燥，组装入铅酸蓄电池(6-EVF-120)，对所得电池性能进行检测，重量比能量为43Wh/Kg，-15℃低温容量为额定容量的92％；循环使用寿命为575次。
实施例7
称取973.3kg铅粉，7kg炭黑，5.5kg乙炔黑，1.2kg短纤维(采用玻璃纤维，纤维长度小于5mm)，3.5kg木质素，6kg腐殖酸，3.5kg硫酸钡，放入和膏机内干混，加入约110kg纯净水搅拌均匀，边搅拌边喷淋加入80kg密度为1.4g/cm3的稀硫酸溶液，在80℃条件下，搅拌均匀，保持20min，降温，出膏温度低于45℃。
将所得铅膏涂板，固化干燥，化成，二次干燥，组装入铅酸蓄电池(6-EVF-120)，对所得电池性能进行检测，重量比能量为38Wh/Kg，-15℃低温容量为额定容量的90％；循环使用寿命为558次。
对比例1
称取1000kg铅粉，2.5kg炭黑，1.5kg乙炔黑，1.1kg短纤维(采用玻璃纤维，纤维长度小于5mm)，2.1kg木质素，5kg腐殖酸，2kg硫酸钡，放入和膏机内干混，加入约110kg纯净水搅拌均匀，边搅拌边喷淋加入80kg密度为1.4g/cm3的稀硫酸溶液，在80℃条件下，搅拌均匀，保持20min，降温，出膏温度低于45℃。
将所得铅膏涂板，固化干燥，化成，二次干燥，组装入铅酸蓄电池(6-EVF-120)，对所得电池性能进行检测，重量比能量为32Wh/Kg，-15℃低温容量为额定容量的83％；循环使用寿命为480次。
对比例2
称取1000kg铅粉，5.5kg炭黑，2kg乙炔黑，1kg短纤维(采用玻璃纤维，纤维长度小于5mm)，2kg木质素，4kg腐殖酸，5kg硫酸钡，放入和膏机内干混，加入约110kg纯净水搅拌均匀，边搅拌边喷淋加入80kg密度为1.4g/cm3的稀硫酸溶液，在80℃条件下，搅拌均匀，保持20min，降温，出膏温度低于45℃。
将所得铅膏涂板，固化干燥，化成，二次干燥，组装入铅酸蓄电池(6-EVF-120)，对所得电池性能进行检测，重量比能量为38Wh/Kg，-15℃低温容量为额定容量的82％；循环使用寿命为478次。

Claims (8)

1.一种用于低速电动汽车电池的负极铅膏，其特征在于，所述负极铅膏的粉料百分比组成如下：
2.如权利要求1所述的用于低速电动汽车电池的负极铅膏，其特征在于，所述负极铅膏的粉料百分比组成如下：
3.如权利要求1所述的用于低速电动汽车电池的负极铅膏，其特征在于，短纤维的长度小于5mm。
4.如权利要求3所述的用于低速电动汽车电池的负极铅膏，其特征在于，所述短纤维采用玻璃纤维。
5.如权利要求1所述的用于低速电动汽车电池的负极铅膏，其特征在于，所述负极铅膏的粉料百分比组成如下：
6.如权利要求1所述的用于低速电动汽车电池的负极铅膏，其特征在于，所述负极铅膏的粉料百分比组成如下：
7.如权利要求1所述的用于低速电动汽车电池的负极铅膏，其特征在于，所述负极铅膏的粉料百分比组成如下：
8.如权利要求1所述的用于低速电动汽车电池的负极铅膏，其特征在于，所述负极铅膏的粉料百分比组成如下：
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