CN106384820A - 一种铅酸蓄电池正极铅膏及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铅酸蓄电池正极铅膏及其制备方法，由以下重量份数的成分制成：铅粉70‑90份、无胶碳纤维0.01‑0.1份、玄武岩纤维0.01‑0.1份、4BS晶种0‑0.8份、四氧化三铅5‑12份、三氧化二锑2‑8份、聚酯纤维1‑5份、铌三铝2‑6份、硫酸2‑7份、硫酸氢盐6‑8份、纳米二氧化硅3‑6份、核壳丙烯酸弹性乳液15‑20份、羧甲基纤维素0.5‑1.5份、耐化学品改性剂0.35‑1.05份、纯水9‑13份。本发明采用了无胶碳纤维添加技术，无胶碳纤维能增强铅膏的粘附效果；且本发明采用铅膏低含酸量技术，大大提升了电池的深循环寿命；核壳丙烯酸弹性乳液和纳米二氧化硅的添加，提高了铅膏的耐候性能；引入全氟烷基的丙烯酸系添加剂作为耐化学品改性剂，大大提高了铅膏的耐腐蚀性。

Description

一种铅酸蓄电池正极铅膏及其制备方法

技术领域

本发明涉及蓄电池领域，具体涉及一种铅酸蓄电池正极铅膏及其制备方法。

背景技术

随着各国对气候变化的关注以及人们环保意识的逐步提高，降低汽车尾气排放的呼声也越来越高。机动车排放的污染物主要有碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、微粒(PM)等有害物质,会对全球气候变化、环境污染、身体健康构成直接影响。降低汽车尾气排放基本成为全球主要经济体的共同认识。

微混怠速启停汽车在节约燃油、减少温室气体、有毒有害气体排放方面，有着明显的现实意义。根据使用工况不同，怠速启停的燃油经济性有所波动，但基本能达到5%-10%的节油能力，对减少排放、保护环境的作用明显。

欧洲议会已通过一项法律草案，要求到2020年在欧盟国家出售的新汽车平均每公里二氧化碳排放量由目前的130g减少到95g，严格控制汽车二氧化碳排放量。微混怠速启停车在欧洲会得到更多的应用和发展。

用于微混怠速启停车的AGM电池是目前启停用蓄电池的发展趋势，用于微混怠速启停车的AGM电池与普通SLI蓄电池（传统的启动-照明-点火蓄电池，或称为富液式起动型蓄电池）相比，需要更好的循环耐久性能，浅循环寿命要达到普通3-4倍，以适应频繁启停。且用于微混怠速启停车的AGM电池在汽车自动熄火后要对车载电子系统及车内附属用电设备进行供电，电池的放电深度与普通SLI蓄电池相比有所增加，普通SLI蓄电池的放电深度在10%左右（荷电状态：stateofcharge为85%-90%），则微混怠速启停车的AGM电池的放电深度在20%-40%范围内，微混怠速启停车的AGM电池对深放电循环的要求也更高。

AGM启停蓄电池要求有更长的循环寿命，正极铅膏是影响循环寿命的关键所在。中国专利CN101651206A公开了一种电动汽车用蓄电池铅膏及其制备方法，铅膏配方的化学成分重量百分比为：氧化度为70%-85%的岛津式铅粉70%-80%、二氧化铅2%-10%、化学纤维0.1%-0.15%、硫酸亚锡0.01%-1%、稀土元素0.01%-1%、水10%-15%，重量浓度为40-50%的硫酸4%-10%。所述的稀土元素为轻稀土元素Sc、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu中的一种、或两种以上混合物。该发明的铅膏涂在正板栅后制成的蓄电池，既具有较高的初始容量，又可延长了蓄电池的平均寿命50％以上，还可有效地防止蓄电池的早期容量衰减。但应用于起停汽车的AGM电池寿命是常规SLI电池寿命的2-3倍，对循环寿命有更高的要求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种铅酸蓄电池正极铅膏及其制备方法，该正极铅膏能够提高蓄电池的深放电循环寿命，延缓正极活性物质的泥化失效。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种铅酸蓄电池正极铅膏，由以下重量份数的成分制成：铅粉70-90份、无胶碳纤维0.01-0.1份、玄武岩纤维0.01-0.1份、4BS晶种0-0.8份、四氧化三铅5-12份、硫酸氢盐6-8份、纳米二氧化硅 3-6份、核壳丙烯酸弹性乳液15-20份、羧甲基纤维素0.5-1.5份、耐化学品改性剂0. 35-1.05份、纯水9-13份。

优选地，由以下重量份数的成分制成：铅粉70份、无胶碳纤维0.01份、玄武岩纤维0.01份、四氧化三铅5份、三氧化二锑2份、聚酯纤维1份、铌三铝2份、硫酸2份、硫酸氢盐6份、纳米二氧化硅 3份、核壳丙烯酸弹性乳液15份、羧甲基纤维素0.5份、耐化学品改性剂0. 35份、纯水9份。

优选地，由以下重量份数的成分制成：铅粉90份、无胶碳纤维0.1份、玄武岩纤维0.1份、4BS晶种0.8份、四氧化三铅12份、三氧化二锑8份、聚酯纤维5份、铌三铝6份、硫酸7份、硫酸氢盐8份、纳米二氧化硅 6份、核壳丙烯酸弹性乳液20份、羧甲基纤维素1.5份、耐化学品改性剂1.05份、纯水13份。

优选地，由以下重量份数的成分制成：铅粉80份、无胶碳纤维0.055份、玄武岩纤维0.055份、4BS晶种0.4份、四氧化三铅8.5份、三氧化二锑6份、聚酯纤维4份、铌三铝4份、硫酸5份、硫酸氢盐7份、纳米二氧化硅 4.5份、核壳丙烯酸弹性乳液17.5份、羧甲基纤维素1份、耐化学品改性剂0.7份、纯水11。

优选地，所述铅粉中的铁含量不大于10ppm。

优选地，所述铅粉为含PbO的铅粉，PbO占铅粉的含量为70-76wt%。

优选地，所述耐化学品改性剂为全氟烷基的丙烯酸系添加剂。

一种铅酸蓄电池正极铅膏的制备方法，制备方法如下：

S1：将无胶碳纤维、玄武岩纤维、4BS晶种、聚酯纤维、核壳丙烯酸弹性乳液、羧甲基纤维素加入和膏设备中交混合搅拌均匀得添加剂混合物A；

S2：将四氧化三铅、三氧化二锑、铌三铝、硫酸氢盐加入和膏设备中交混合搅拌均匀得添加剂混合物B；

S3：将步骤S1的添加剂混合物A和步骤S2的添加剂混合物B混合，之后加入铅粉和纳米二氧化硅充分搅拌混合，混合搅拌时间 5-8min，再加入适量的纯水，并充分搅拌混和，混和搅拌时间为 2-3min 得混合物。

S4：在步骤S3的混合物中边搅拌边以喷淋状加入硫酸混合搅拌均匀，得到铅酸蓄电池正极铅膏。

本发明具有以下有益效果：

采用了无胶碳纤维添加技术，无胶碳纤维能增强铅膏的粘附效果；且本发明采用铅膏低含酸量技术，大大提升了电池的深循环寿命；核壳丙烯酸弹性乳液和纳米二氧化硅的添加，提高了铅膏的耐候性能；引入全氟烷基的丙烯酸系添加剂作为耐化学品改性剂，大大提高了铅膏的耐腐蚀性；4BS 在铅膏中起晶种的作用，同时采用高温和膏工艺，更加促使 4BS发挥晶种作用，生成大量的 4BS，提高电池的循环使用寿命；和膏过程中三氧化二锑溶解在酸中、硫酸亚锡和无水硫酸钠溶解在去离子水中后再加入到铅膏中，这样使其更好的分散在铅膏中，铅膏更均匀，同时加入胶体石墨添加剂，综合作用使电池的低温性能好和充电接受能力优良。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明由以下重量份数的成分制成：铅粉70-90份、无胶碳纤维0.01-0.1份、玄武岩纤维0.01-0.1份、4BS晶种0-0.8份、四氧化三铅5-12份、三氧化二锑2-8份、聚酯纤维1-5份、铌三铝2-6份、硫酸2-7份、硫酸氢盐6-8份、纳米二氧化硅 3-6份、核壳丙烯酸弹性乳液15-20份、羧甲基纤维素0.5-1.5份、耐化学品改性剂0. 35-1.05份、纯水9-13份。

所使用的铅粉中的铁含量不大于10ppm。

所使用的铅粉为含PbO的铅粉，PbO占铅粉的含量为70-76wt%。

所使用的耐化学品改性剂为全氟烷基的丙烯酸系添加剂。

一种铅酸蓄电池正极铅膏的制备方法，制备方法如下：

S1：将无胶碳纤维、玄武岩纤维、4BS晶种、聚酯纤维、核壳丙烯酸弹性乳液、羧甲基纤维素加入和膏设备中交混合搅拌均匀得添加剂混合物A；

S2：将四氧化三铅、三氧化二锑、铌三铝、硫酸氢盐加入和膏设备中交混合搅拌均匀得添加剂混合物B；

S3：将步骤S1的添加剂混合物A和步骤S2的添加剂混合物B混合，之后加入铅粉和纳米二氧化硅充分搅拌混合，混合搅拌时间 5-8min，再加入适量的纯水，并充分搅拌混和，混和搅拌时间为 2-3min 得混合物。

S4：在步骤S3的混合物中边搅拌边以喷淋状加入硫酸混合搅拌均匀，得到铅酸蓄电池正极铅膏。

实施例1

一种铅酸蓄电池正极铅膏，由以下重量份数的成分制成：

铅粉70份、无胶碳纤维0.01份、玄武岩纤维0.01份、四氧化三铅5份、三氧化二锑2份、聚酯纤维1份、铌三铝2份、硫酸2份、硫酸氢盐6份、纳米二氧化硅 3份、核壳丙烯酸弹性乳液15份、羧甲基纤维素0.5份、耐化学品改性剂0. 35份、纯水9份。

实施例2

一种铅酸蓄电池正极铅膏，由以下重量份数的成分制成：

铅粉90份、无胶碳纤维0.1份、玄武岩纤维0.1份、4BS晶种0.8份、四氧化三铅12份、三氧化二锑8份、聚酯纤维5份、铌三铝6份、硫酸7份、硫酸氢盐8份、纳米二氧化硅 6份、核壳丙烯酸弹性乳液20份、羧甲基纤维素1.5份、耐化学品改性剂1.05份、纯水13份。

实施例3

一种铅酸蓄电池正极铅膏，由以下重量份数的成分制成：

由以下重量份数的成分制成：铅粉80份、无胶碳纤维0.055份、玄武岩纤维0.055份、4BS晶种0.4份、四氧化三铅8.5份、三氧化二锑6份、聚酯纤维4份、铌三铝4份、硫酸5份、硫酸氢盐7份、纳米二氧化硅 4.5份、核壳丙烯酸弹性乳液17.5份、羧甲基纤维素1份、耐化学品改性剂0.7份、纯水11。

本发明采用了无胶碳纤维添加技术，无胶碳纤维能增强铅膏的粘附效果；且本发明采用铅膏低含酸量技术，大大提升了电池的深循环寿命；核壳丙烯酸弹性乳液和纳米二氧化硅的添加，提高了铅膏的耐候性能；引入全氟烷基的丙烯酸系添加剂作为耐化学品改性剂，大大提高了铅膏的耐腐蚀性；4BS 在铅膏中起晶种的作用，同时采用高温和膏工艺，更加促使 4BS 发挥晶种作用，生成大量的 4BS，提高电池的循环使用寿命；和膏过程中三氧化二锑溶解在酸中、硫酸亚锡和无水硫酸钠溶解在去离子水中后再加入到铅膏中，这样使其更好的分散在铅膏中，铅膏更均匀，同时加入胶体石墨添加剂，综合作用使电池的低温性能好和充电接受能力优良。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种铅酸蓄电池正极铅膏，其特征在于，由以下重量份数的成分制成：铅粉70-90份、无胶碳纤维0.01-0.1份、玄武岩纤维0.01-0.1份、4BS晶种0-0.8份、四氧化三铅5-12份、三氧化二锑2-8份、聚酯纤维1-5份、铌三铝2-6份、硫酸2-7份、硫酸氢盐6-8份、纳米二氧化硅3-6份、核壳丙烯酸弹性乳液15-20份、羧甲基纤维素0.5-1.5份、耐化学品改性剂0. 35-1.05份、纯水9-13份。

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，由以下重量份数的成分制成：铅粉70份、无胶碳纤维0.01份、玄武岩纤维0.01份、四氧化三铅5份、三氧化二锑2份、聚酯纤维1份、铌三铝2份、硫酸2份、硫酸氢盐6份、纳米二氧化硅 3份、核壳丙烯酸弹性乳液15份、羧甲基纤维素0.5份、耐化学品改性剂0. 35份、纯水9份。

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，由以下重量份数的成分制成：铅粉90份、无胶碳纤维0.1份、玄武岩纤维0.1份、4BS晶种0.8份、四氧化三铅12份、三氧化二锑8份、聚酯纤维5份、铌三铝6份、硫酸7份、硫酸氢盐8份、纳米二氧化硅 6份、核壳丙烯酸弹性乳液20份、羧甲基纤维素1.5份、耐化学品改性剂1.05份、纯水13份。

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，由以下重量份数的成分制成：铅粉80份、无胶碳纤维0.055份、玄武岩纤维0.055份、4BS晶种0.4份、四氧化三铅8.5份、三氧化二锑6份、聚酯纤维4份、铌三铝4份、硫酸5份、硫酸氢盐7份、纳米二氧化硅 4.5份、核壳丙烯酸弹性乳液17.5份、羧甲基纤维素1份、耐化学品改性剂0.7份、纯水11。

5.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，所述铅粉中的铁含量不大于10ppm。

6.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，所述铅粉为含PbO的铅粉，PbO占铅粉的含量为70-76wt%。

7.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，所述耐化学品改性剂为全氟烷基的丙烯酸系添加剂。

8.如权利要求1所述的一种铅酸蓄电池正极铅膏的制备方法，其特征在于，制备方法如下：

S1：将无胶碳纤维、玄武岩纤维、4BS晶种、聚酯纤维、核壳丙烯酸弹性乳液、羧甲基纤维素加入和膏设备中交混合搅拌均匀得添加剂混合物A；

S2：将四氧化三铅、三氧化二锑、铌三铝、硫酸氢盐加入和膏设备中交混合搅拌均匀得添加剂混合物B；

S3：将步骤S1的添加剂混合物A和步骤S2的添加剂混合物B混合，之后加入铅粉和纳米二氧化硅充分搅拌混合，混合搅拌时间 5-8min，再加入适量的纯水，并充分搅拌混和，混和搅拌时间为 2-3min 得混合物；

S4：在步骤S3的混合物中边搅拌边以喷淋状加入硫酸混合搅拌均匀，得到铅酸蓄电池正极铅膏。