CN107482190A - 一种铅蓄电池负极板铅膏及其制备方法、铅蓄电池 - Google Patents

一种铅蓄电池负极板铅膏及其制备方法、铅蓄电池 Download PDF

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Abstract

本发明涉及铅蓄电池技术领域，具体的说，涉及一种铅蓄电池负极板铅膏及其制备方法，以及使用该负极板铅膏的铅蓄电池，所述的负极板铅膏包含有以下重量份的物质：铅粉1000份，炭黑1.5‑5份，硫酸钡4‑7份，腐殖酸3‑8份，石墨10‑40份，木素1‑4份，纤维0.1‑1.5份，表面活性剂0.01‑0.05份，氢氧化铝溶胶0.2‑1.0份，稀硫酸60‑100份，纯水100‑150份，加工回用粉6‑15份；本发明提供的铅蓄电池负极板铅膏中含有氢氧化铝溶胶和表面活性剂，有效改善了铅蓄电池在化成过程中因负极板活性物质的体积收缩带来的不利影响，提高了负极板活性物质的利用率，同时，有助于提高负极板的大电流接受能力，提高铅蓄电池的快充性能。

Description

一种铅蓄电池负极板铅膏及其制备方法、铅蓄电池
技术领域
本发明涉及铅蓄电池技术领域，具体的说，涉及一种铅蓄电池负极板铅膏及其制备方法，以及使用该负极板铅膏的铅蓄电池。
背景技术
目前，为电动助力车用提供动力电源的有锂蓄电池，镍氢、燃料电池，磷酸锂铁和铅蓄电池，它们各有优缺点，但是相对而言，铅蓄电池因其技术成熟，安全可靠，原料丰富，价格便宜，可回收利用等特点，逐渐成为了首选的动力电源。
可充电的铅蓄电池的主要原理为：放电时，正极板的二氧化铅和负极板的海绵状铅与电解液中的硫酸反应生成硫酸铅；充电过程中，硫酸铅通过氧化还原反应分别恢复成正极板上的二氧化铅和负极板上呈海绵状的铅。作为铅蓄电池中真正参与电池反应的活性物质，即铅和二氧化铅是疏松的多孔体，需要固定在载体上，通常，用铅或铅基合金制成的栅栏片状物为载体，使得活性物质固定在其中，这种物体称之为板栅，铅蓄电池中分别有正极板栅和负极板栅，其作用主要是支撑活性物质并传输电流。
传统的铅膏，主要为硫酸铅、氧化铅和游离铅，经过化成后转化为活性物质，即正极铅膏氧化生产二氧化铅，负极铅膏还原生成铅，由于二氧化铅的电阻大，电荷接受能力差，放电时由于浓差极化等因素的影响，活性物质的利用率低，而负极铅膏充电时硫酸铅发生还原反应生产海绵状纯铅时，负极板的体积收缩近一倍，收缩越大，孔隙越小，活性物质的利用率越低。另外，作为活性物质的载体，铅锑合金不耐腐蚀，当被腐蚀后的板栅无法起到支撑作用时，活性物质会脱离，造成短路；充电电压过高时，板栅的析氢电位低，会开始分解水，造成水的减少而需要经常加水维护；铅膏的导电性能也关乎到在大电流快充时温度的有效控制。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明的目的之一在于提供一种铅蓄电池负极板铅膏，提高铅蓄电池负极板铅膏的结构强度和与负极板栅的结合力。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种铅蓄电池负极板铅膏，包含有以下重量份的物质：铅粉1000份，炭黑1.5-5份，硫酸钡4-7份，腐殖酸3-8份，石墨10-40份，木素1-4份，纤维0.1-1.5份，表面活性剂0.01-0.05份，氢氧化铝溶胶0.2-1.0份，稀硫酸60-100份，纯水100-150份，加工回用粉6-15份。
所述的纤维为长度在35-150mm的短纤维，短纤维的作用在于粘合，提高活性物质之间的结合力，使得铅膏与板栅之间有很好的结合力从而达到固化的目的，短纤维的用量不宜过多，用量过多时势必会减少活性物质的含量。
根据本发明，所述表面活性剂的应用，促进负极板铅膏中的炭黑的有效分散，在加水后促进炭黑迅速分散到铅膏内部，提高了导电性能，所述的表面活性剂选自直链烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、月桂醇硫酸钠、月桂酰基谷氨酸、壬基酚聚氧乙烯醚、二乙醇酰胺硬质酸甘油单酯中的至少一种。
在铅蓄电池化成的过程中，氢氧化铝溶胶利于支撑起海绵状纯铅，避免负极板铅膏因收缩过大、孔隙过小而导致活性物质的利用率变低；另一方面，相比于现有技术中海绵状的纯铅结构，氢氧化铝溶胶促使在板栅表面形成的网格状的孔隙结构，极大的提高了活性物质的比表面积，有效的提高了铅蓄电池在快速充电的大电流接受能力。
优选的，所述的铅蓄电池负极板铅膏，包含有以下重量份的物质：铅粉1000份，炭黑2.2-4.5份，硫酸钡4.5-6.5份，腐殖酸4.0-6.5份，石墨15-35份，木素2.0-3.5份，纤维0.6-1.2份，表面活性剂0.02-0.04份，氢氧化铝溶胶0.4-0.9份，稀硫酸75-85份，纯水120-130份，加工回用粉8-12份。
优选的，所述的铅蓄电池负极板铅膏，包含有以下重量份的物质：铅粉1000份，炭黑3份，硫酸钡5份，腐殖酸5份，石墨20份，木素3份，纤维1份，表面活性剂0.03份，氢氧化铝溶胶0.6份，稀硫酸80份，纯水125份，加工回用粉10份。
根据本发明，为了降低生产成本，所述的负极板铅膏中还含有加工回用粉，所述的加工回用粉为回收的废旧负极铅膏，粒径为30-50目。
本发明还提供了一种铅蓄电池负极板铅膏的制备方法，包括以下步骤：
(1)将铅粉和加工回用粉预混后，取至少一半的量投入的和膏机中，向其中加入炭黑、硫酸钡、腐殖酸、石墨、木素和纤维，最后在加入剩余量的铅粉和加工回用粉的混合物；
(2)先后加水和表面活性剂，初步混合2-3min，然后缓慢加入氢氧化铝溶胶，充分搅匀，湿和；
(3)湿和完毕后缓慢加入稀硫酸，加酸过程中控制混合物温度不超过80℃，然后继续搅匀得到负极板铅膏。
优选的，所述的步骤(1)中，干混的时间控制在2-3min。
优选的，所述的步骤(2)中，进水的时间控制在1min内。
本发明还提供了一种铅蓄电池，包括正极板和负极板，所述的负极板包括上述所述的负极板铅膏。
与现有技术相比，本发明提供的铅蓄电池负极板铅膏中含有氢氧化铝溶胶和表面活性剂，有效改善了铅蓄电池在化成过程中因负极板活性物质的体积收缩带来的不利影响，提高了负极板活性物质的利用率，同时，有助于提高负极板的大电流接受能力，提高铅蓄电池的快充性能。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
实施例1
一种铅蓄电池负极板铅膏，包含有以下重量份的物质：铅粉1000份，炭黑3份，硫酸钡5份，腐殖酸5份，石墨20份，木素3份，短纤维1份，直链烷基苯磺酸表面活性剂0.03份，氢氧化铝溶胶0.6份，稀硫酸80份，纯水125份，加工回用粉10份；
所述的短纤维的平均长度为60mm；所述的加工回用粉为35目；
该铅蓄电池负极板铅膏的制备方法为：
(1)将铅粉和加工回用粉预混后，取至少一半的量投入的和膏机中，向其中加入炭黑、硫酸钡、腐殖酸、石墨、木素和短纤维，最后在加入剩余量的铅粉和加工回用粉的混合物，干混时间为2min；
(2)先后加水和直链烷基苯磺酸表面活性剂，加水时间控制为1min内，初步混合2min，然后缓慢加入氢氧化铝溶胶，充分搅匀，湿和；
(3)湿和完毕后缓慢加入稀硫酸，加酸过程中控制混合物温度不超过80℃，然后继续搅匀得到负极板铅膏。
实施例2
一种铅蓄电池负极板铅膏，包含有以下重量份的物质：铅粉1000份，炭黑2.2份，硫酸钡4.5份，腐殖酸4.0份，石墨15份，木素2.0份，短纤维0.6份，直链烷基苯磺酸钠表面活性剂0.02份，氢氧化铝溶胶0.4份，稀硫酸75份，纯水120份，加工回用粉8份。
所述的短纤维的平均长度为50mm；所述的加工回用粉为40目；
该铅蓄电池负极板铅膏的制备方法为：
(1)将铅粉和加工回用粉预混后，取至少一半的量投入的和膏机中，向其中加入炭黑、硫酸钡、腐殖酸、石墨、木素和短纤维，最后在加入剩余量的铅粉和加工回用粉的混合物,干混时间为3min；
(2)先后加水和直链烷基苯磺酸表面活性剂，加水时间控制为1min内，初步混合2min，然后缓慢加入氢氧化铝溶胶，充分搅匀，湿和；
(3)湿和完毕后缓慢加入稀硫酸，加酸过程中控制混合物温度不超过80℃，然后继续搅匀得到负极板铅膏。
实施例3
一种铅蓄电池负极板铅膏，包含有以下重量份的物质：铅粉1000份，炭黑4.5份，硫酸钡6.5份，腐殖酸6.5份，石墨35份，木素3.5份，短纤维1.2份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠表面活性剂0.04份，氢氧化铝溶胶0.9份，稀硫酸85份，纯水130份，加工回用粉12份。
所述的短纤维的平均长度为80mm；所述的加工回用粉为50目；
该铅蓄电池负极板铅膏的制备方法为：
(1)将铅粉和加工回用粉预混后，取至少一半的量投入的和膏机中，向其中加入炭黑、硫酸钡、腐殖酸、石墨、木素和短纤维，最后在加入剩余量的铅粉和加工回用粉的混合物,干混时间为2min；
(2)先后加水和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠表面活性剂，加水时间控制为1min内，初步混合3min，然后缓慢加入氢氧化铝溶胶，充分搅匀，湿和；
(3)湿和完毕后缓慢加入稀硫酸，加酸过程中控制混合物温度不超过80℃，然后继续搅匀得到负极板铅膏。
实施例4
一种铅蓄电池负极板铅膏，包含有以下重量份的物质：铅粉1000份，炭黑1.5份，硫酸钡4份，腐殖酸3份，石墨10份，木素1份，短纤维0.1份，月桂醇硫酸钠表面活性剂0.01份，氢氧化铝溶胶0.2份，稀硫酸60份，纯水100份，加工回用粉6份。
所述的短纤维的平均长度为35mm；所述的加工回用粉为30目；
该铅蓄电池负极板铅膏的制备方法为：
(1)将铅粉和加工回用粉预混后，取至少一半的量投入的和膏机中，向其中加入炭黑、硫酸钡、腐殖酸、石墨、木素和短纤维，最后在加入剩余量的铅粉和加工回用粉的混合物,干混时间为3min；
(2)先后加水和月桂醇硫酸钠表面活性剂，加水时间控制为1min内，初步混合2min，然后缓慢加入氢氧化铝溶胶，充分搅匀，湿和；
(3)湿和完毕后缓慢加入稀硫酸，加酸过程中控制混合物温度不超过80℃，然后继续搅匀得到负极板铅膏。
实施例5
一种铅蓄电池负极板铅膏，包含有以下重量份的物质：铅粉1000份，炭黑5份，硫酸钡7份，腐殖酸8份，石墨40份，木素4份，短纤维1.5份，壬基酚聚氧乙烯醚表面活性剂0.05份，氢氧化铝溶胶1.0份，稀硫酸100份，纯水150份，加工回用粉15份。
所述的短纤维的平均长度为150mm；所述的加工回用粉为40目；
该铅蓄电池负极板铅膏的制备方法为：
(1)将铅粉和加工回用粉预混后，取至少一半的量投入的和膏机中，向其中加入炭黑、硫酸钡、腐殖酸、石墨、木素和短纤维，最后在加入剩余量的铅粉和加工回用粉的混合物,干混时间为2min；
(2)先后加水和壬基酚聚氧乙烯醚表面活性剂，加水时间控制为1min内，初步混合2min，然后缓慢加入氢氧化铝溶胶，充分搅匀，湿和；
(3)湿和完毕后缓慢加入稀硫酸，加酸过程中控制混合物温度不超过80℃，然后继续搅匀得到负极板铅膏。
对比例1
将实施例1中的氢氧化铝溶剂去除，其它不变。
对比例2
将实施例1中的表面活性剂去除，其它不变。
将实施例1-5、对比例1-2的负极板铅膏应用到铅蓄电池中，测试该铅蓄电池的比功率和循环寿命，可以理解的是，比功率为铅蓄电池的输出功率与电池重量的比值，输出功率为电流和电压的乘积，因为比功率的测试只需要测试铅蓄电池的电流、电压与重量即可计算出；循环寿命的测试则采用大电流充放电实验，具体操作为先在5A电流下将电池放电到1V，再在1A下充电5小时，最后测试电池的容量，如此循环测试，直至电池容量为初始容量的80％，停止测试，对比寿命循环次数，测试结果见表1。
实施例 比功率/(W/kg) 循环寿命(次)
实施例1 623 6445
实施例2 619 6342
实施例3 613 6314
实施例4 609 6324
实施例5 610 6315
对比例1 576 642
对比例2 582 672
由上表1可以看出，本发明提供的铅蓄电池，比功率明显高于普通铅蓄电池；循环寿命也较高。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种铅蓄电池负极板铅膏，其特征在于：包含有以下重量份的物质：铅粉1000份，炭黑1.5-5份，硫酸钡4-7份，腐殖酸3-8份，石墨10-40份，木素1-4份，纤维0.1-1.5份，表面活性剂0.01-0.05份，氢氧化铝溶胶0.2-1.0份，稀硫酸60-100份，纯水100-150份，加工回用粉6-15份。
2.根据权利要求1所述的铅蓄电池负极板铅膏，其特征在于：包含有以下重量份的物质：铅粉1000份，炭黑2.2-4.5份，硫酸钡4.5-6.5份，腐殖酸4.0-6.5份，石墨15-35份，木素2.0-3.5份，纤维0.6-1.2份，表面活性剂0.02-0.04份，氢氧化铝溶胶0.4-0.9份，稀硫酸75-85份，纯水120-130份，加工回用粉8-12份。
3.根据权利要求1所述的铅蓄电池负极板铅膏，其特征在于：包含有以下重量份的物质：铅粉1000份，炭黑3份，硫酸钡5份，腐殖酸5份，石墨20份，木素3份，纤维1份，表面活性剂0.03份，氢氧化铝溶胶0.6份，稀硫酸80份，纯水125份，加工回用粉10份。
4.根据权利要求1所述的铅蓄电池负极板铅膏，其特征在于：所述的纤维为长度在35-150mm的短纤维。
5.根据权利要求1所述的铅蓄电池负极板铅膏，其特征在于：所述的表面活性剂选自直链烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、月桂醇硫酸钠、月桂酰基谷氨酸、壬基酚聚氧乙烯醚、二乙醇酰胺硬质酸甘油单酯中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的铅蓄电池负极板铅膏，其特征在于：所述的加工回用粉为回收的废旧负极铅膏，粒径为30-50目。
7.一种如权利要求1-6所述的铅蓄电池负极板铅膏的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将铅粉和加工回用粉预混后，取至少一半的量投入的和膏机中，向其中加入炭黑、硫酸钡、腐殖酸、石墨、木素和纤维，最后在加入剩余量的铅粉和加工回用粉的混合物；
(2)先后加水和表面活性剂，初步混合2-3min，然后缓慢加入氢氧化铝溶胶，充分搅匀，湿和；
(3)湿和完毕后缓慢加入稀硫酸，加酸过程中控制混合物温度不超过80℃，然后继续搅匀得到负极板铅膏。
8.根据权利要求7所述的铅蓄电池负极板铅膏的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，干混的时间控制在2-3min。
9.根据权利要求7所述的铅蓄电池负极板铅膏的制备方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，进水的时间控制在1min内。
10.一种铅蓄电池，包括正极板和负极板，其特征在于：所述的负极板使用如权利要求1-6所述的负极板铅膏。
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