CN106099116A - 用于铅酸蓄电池正极铅膏的添加剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于铅酸蓄电池正极铅膏的添加剂，其特征在于，所述添加剂包括以下组分：碳素材料、磷酸、合成纤维、硫酸镁；碳素材料：磷酸：合成纤维：硫酸镁的重量配比为5:6:5:3；其中所述合成纤维的粗细度为3～10旦尼尔。本发明的目的在于提供用于铅酸蓄电池正极铅膏的添加剂，以减轻现有技术中随着充放电循环、正极活性物质间失去连接、容易脱落的问题，实现减少正极活性物质的脱落，提高蓄电池使用寿命的目的。

Description

用于铅酸蓄电池正极铅膏的添加剂
技术领域
本发明涉及铅膏领域，具体地说是涉及用于铅酸蓄电池正极铅膏的添加剂。
背景技术
正负极板是蓄电池中非常关键的部件，正负极板的质量直接决定了蓄电池的放电容量和循环使用寿命。随着汽车工业的快速发展，对铅蓄电池的性能要求也越来越高，其中之一就是对蓄电池在高温条件下的使用寿命提出了更高的要求。正极铅膏中的碱式硫酸铅、氧化铅、硫酸铅等再化成过程中被氧化成PbO2微孔性聚集体，并相互交结成一个连续的整体。正常情况下，正极活性物质的多孔性结构可以保持基本稳定，能够经受上千次的充放电循环。但在不同的环境温度和充放电制度下，蓄电池会出现不同的失效模式，而一旦活性物质的结构严重受损，放电过程就难于继续进行。常温条件下，随着充放电循环，正极活性物质PbO2颗粒会逐渐变小，被还原为PbSO4，颗粒间逐渐失去连接、活性物质孔径变大，宏观表现为活性物质泥化、脱落，严重时极板整体结构遭到破坏，无法继续使用。
发明内容
本发明的目的在于提供用于铅酸蓄电池正极铅膏的添加剂，以减轻现有技术中随着充放电循环、正极活性物质间失去连接、容易脱落的问题，实现减少正极活性物质的脱落，提高蓄电池使用寿命的目的。
本发明通过下述技术方案实现：
用于铅酸蓄电池正极铅膏的添加剂，其特征在于，所述添加剂包括以下组分：碳素材料、磷酸、合成纤维、硫酸镁；碳素材料：磷酸：合成纤维：硫酸镁的重量配比为5:6:5:3；其中所述合成纤维的粗细度为3～10旦尼尔。
针对现有技术中随着充放电循环、正极活性物质间失去连接、容易脱落的问题，本发明提出一种用于铅酸蓄电池正极铅膏的添加剂，所述添加剂的组分包括碳素材料，碳素材料属于高表面活性物质，具有较高的吸附性，能很好的吸附电解液，从而提高硫酸电解液对极板活性物质的接触、渗透，这就相对提高了活性物质的利用率。另外，由于碳素材料的颗粒很细，在充放电过程中体积一般不发生变化，可以防止活性物质的收缩和结块。本发明特别在添加剂中加入了磷酸，磷酸加入正极铅膏后，铅和铅合金可与磷酸作用生成一种中间产物Pb3(PO4)2，这种中间产物的存在，抑制了板栅合金与正极板活性物质PbO2界面上的PbO2被还原为PbSO4的速度，特别是板栅合金与腐蚀产物之间的过渡层，当过渡层存在时，板栅合金与腐蚀产物内层的α-PbO2之间的结合力得到改善，从而使腐蚀产物具有较好的保护层，可延长板栅合金的使用寿命。中间产物Pb3(PO4)2的生成，同时也改善了板栅腐蚀内层α-PbO2与外层的β-PbO2之间的结合力，从而提高了活性物质PbO2与板栅的粘结力，减少了活性物质的脱落。另外，磷酸的加入对PbO2与硫酸的放电反应过程也具有一定的抑制作用，因而可降低PbO2的自放电，提高电池蓄电量。此外，为增加正极板的强度，防止铅膏脱落，在添加剂中加入合成纤维，合成纤维在添加剂中的用量必须严格按照本发明中所述比例添加，否则加量太少起不到增强极板强度的作用，加量太多会给极板涂填增加困难。此外，申请人经研究后发现，合成纤维的粗细度也对其增加正极板强度的效果有显著影响，具体为3～10旦尼尔内的合成纤维，其铅膏脱落明显减缓。其中旦尼尔为纺织业常用线密度单位，表征粗细程度。所述硫酸镁作为成孔剂加入添加剂中，它具有良好的胶结性能，硫酸镁与正极铅膏中的氧化铅作用，会生成氧化铅水合物，这种水合物在极板干燥时，能够在极板中生成结晶结构，因此具有良好的粘接作用，能够进一步降低正极活性物质的脱落。
进一步的，所述碳素材料为乙炔黑、石墨、多并苯、碳纤维中的一种或多种。
进一步的，所述碳素材料为石墨。在各种碳素材料中，石墨的耐氧化程度最高，能够使正极活性物质保持高的孔率并增强导电性，从而可提高电池的初期容量及得到较好的充电接受能力。
进一步的，所述石墨为能够通过200目筛网的超细石墨。以确保石墨在添加剂内分布充分均匀。
进一步的，所述合成纤维为腈纶或丙纶。
进一步的，所述合成纤维的长度为3～5mm。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明用于铅酸蓄电池正极铅膏的添加剂，包括碳素材料、磷酸、合成纤维、硫酸镁；所述碳素材料：磷酸：合成纤维：硫酸镁的重量配比为5:6:5:3；磷酸加入正极铅膏后，铅和铅合金可与磷酸作用生成一种中间产物Pb3(PO4)2，这种中间产物的存在，抑制了板栅合金与正极板活性物质PbO2界面上的PbO2被还原为PbSO4的速度，特别是板栅合金与腐蚀产物之间的过渡层，当过渡层存在时，板栅合金与腐蚀产物内层的α-PbO2之间的结合力得到改善，从而使腐蚀产物具有较好的保护层，可延长板栅合金的使用寿命。中间产物Pb3(PO4)2的生成，同时也改善了板栅腐蚀内层α-PbO2与外层的β-PbO2之间的结合力，从而提高了活性物质PbO2与板栅的粘结力，减少了活性物质的脱落。另外，磷酸的加入对PbO2与硫酸的放电反应过程也具有一定的抑制作用，因而可降低PbO2的自放电，提高电池蓄电量。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
用于铅酸蓄电池正极铅膏的添加剂，所述添加剂包括以下组分：乙炔黑、磷酸、腈纶、硫酸镁；其中乙炔黑：磷酸：腈纶：硫酸镁的重量配比为5:6:5:3；其中腈纶的粗细度为3旦尼尔，腈纶的长度为3mm。
实施例2：
用于铅酸蓄电池正极铅膏的添加剂，所述添加剂包括以下组分：石墨、磷酸、腈纶、硫酸镁；其中石墨：磷酸：腈纶：硫酸镁的重量配比为5:6:5:3；其中腈纶的粗细度为3旦尼尔，腈纶的长度为3mm。
实施例3：
用于铅酸蓄电池正极铅膏的添加剂，所述添加剂包括以下组分：石墨、磷酸、丙纶、硫酸镁；其中石墨：磷酸：丙纶：硫酸镁的重量配比为5:6:5:3；其中丙纶的粗细度为10旦尼尔，丙纶的长度为5mm。
实施例4：
用于铅酸蓄电池正极铅膏的添加剂，所述添加剂包括以下组分：石墨、磷酸、丙纶、硫酸镁；其中石墨：磷酸：丙纶：硫酸镁的重量配比为5:6:5:3；其中丙纶的粗细度为6旦尼尔，丙纶的长度为4mm。
参照实施例1：
用于铅酸蓄电池正极铅膏的添加剂，所述添加剂包括以下组分：石墨、腈纶、硫酸镁；其中石墨：腈纶：硫酸镁的重量配比为5:5:3；其中腈纶的粗细度为3旦尼尔，腈纶的长度为3mm。
参照实施例2：
用于铅酸蓄电池正极铅膏的添加剂，所述添加剂包括以下组分：石墨、磷酸、腈纶、硫酸镁；其中石墨：磷酸：腈纶：硫酸镁的重量配比为5:6:5:3；其中腈纶的粗细度为1旦尼尔，腈纶的长度为3mm。
参照实施例3：
用于铅酸蓄电池正极铅膏的添加剂，所述添加剂包括以下组分：石墨、磷酸、腈纶、硫酸镁；其中石墨：磷酸：腈纶：硫酸镁的重量配比为5:6:5:3；其中腈纶的粗细度为12旦尼尔，腈纶的长度为3mm。
参照实施例4：
用于铅酸蓄电池正极铅膏的添加剂，所述添加剂包括以下组分：石墨、磷酸、丙纶、硫酸镁；其中石墨：磷酸：丙纶：硫酸镁的重量配比为5:7:5:3；其中丙纶的粗细度为6旦尼尔，丙纶的长度为4mm。
参照实施例5：
用于铅酸蓄电池正极铅膏的添加剂，所述添加剂包括以下组分：石墨、磷酸、丙纶、硫酸镁；其中石墨：磷酸：丙纶：硫酸镁的重量配比为5:5:5:3；其中丙纶的粗细度为6旦尼尔，丙纶的长度为4mm。
表1
表2
其中：
表1为使用各实施例及参照实施例中添加剂制作而成的铅酸蓄电池在经过200次充放电后正极铅膏上的正极活性物质脱落率。
表2为使用各实施例及参照实施例中添加剂制作而成的铅酸蓄电池在经过500次充放电后正极铅膏上的正极活性物质脱落率。
实施例2与参照实施例1区别在于添加剂中是否加入磷酸，由实验数据可发现，加入磷酸后的添加剂，其正极铅膏上的正极活性物质的脱落率明显降低，表明本发明中在添加剂中加入磷酸具有显著效果。
实施例1与实施例2的区别在于所选取的碳素材料。优选石墨作为碳素材料，其效果好于乙炔黑。
参照实施例2、参照实施例3中合成纤维的粗细度在本发明要求保护的粗细度区间之外，其效果具有明显差异。
参照实施例4、参照实施例5中磷酸占比不符合本发明要求保护的范围，其正极铅膏上正极活性物质脱落程度低于不添加磷酸时的程度，但是也相对本发明中所保护比例较高。
如上所述，本发明可较好的实现减少正极活性物质的脱落，提高蓄电池使用寿命的目的。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.用于铅酸蓄电池正极铅膏的添加剂，其特征在于，所述添加剂包括以下组分：碳素材料、磷酸、合成纤维、硫酸镁；碳素材料：磷酸：合成纤维：硫酸镁的重量配比为5:6:5:3；其中所述合成纤维的粗细度为3～10旦尼尔。
2.根据权利要求1所述的用于铅酸蓄电池正极铅膏的添加剂，其特征在于：所述碳素材料为乙炔黑、石墨、多并苯、碳纤维中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的用于铅酸蓄电池正极铅膏的添加剂，其特征在于：所述碳素材料为石墨。
4.根据权利要求3所述的用于铅酸蓄电池正极铅膏的添加剂，其特征在于：所述石墨为能够通过200目筛网的超细石墨。
5.根据权利要求1所述的用于铅酸蓄电池正极铅膏的添加剂，其特征在于：所述合成纤维为腈纶或丙纶。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于铅酸蓄电池正极铅膏的添加剂，其特征在于：所述合成纤维的长度为3～5mm。
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