CN107565176A - 一种免维护富液动力铅酸蓄电池及其制造方法 - Google Patents

一种免维护富液动力铅酸蓄电池及其制造方法 Download PDF

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刘长来
夏诗忠
张祖波
张行祥
史俊雷
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Abstract

本发明的名称为一种免维护富液动力铅酸蓄电池及其制造方法。属于动力型铅酸蓄电池技术领域。它主要是解决Pb‑Ca合金动力电池存在无锑效应的问题。它的主要特征是：正极板栅组分质量百分比为：0.01‑0.2%Ca，0.5‑2.0%Sn，0.01‑0.04%Al，0.01‑0.1%RE，余量为Pb；负极板栅组分质量百分比为：0.01‑0.15%Ca，0.15‑1.0%Sn，0.01‑0.04%Al，余量为Pb；正极组分：铅粉、纯水、1.38g/ml的H2SO4溶液、纤维、聚四氟乙烯和三氧化二锑；负极组分：铅粉、纯水、1.38g/ml的H2SO4溶液、纤维、乙炔黑、硫酸钡、木素A和木素B。本发明具有能够有效减少蓄电池气体析出量、减少了蓄电池缺液现象和免维护的特点，主要用于Pb‑Ca合金的免维护富液动力铅酸蓄电池。

Description

一种免维护富液动力铅酸蓄电池及其制造方法
技术领域
本发明属于动力型铅酸蓄电池技术领域，具体涉及一种免维护富液动力铅酸蓄电池及其制造方法。
背景技术
Pb-Ca合金最主要优点是其析氢过电位大约比Pb-Sb合金高约200mV，从而能够有效抑制电池的自放电和失水，具有较好的免维护性能，其缺点主要表现在不适合作深放电循环蓄电池的正极板栅材料，再充接受能力较差，易发生早期容量损失，即所谓的无锑效应。添加稀土元素到铅钙合金中可抑制深放电时（0.9V）阳极Pb（II）膜的生长，有利于降低铅电极表面氧化膜阻抗，增加膜的孔隙率, 抑制钝化膜中导电性差的非化学计量氧化铅生成，增强钝化膜的导电性，改善电池深循环性能，并可以改变合金阳极膜的组成, 促进导电性能好的PbO2生长, 提高PbO2膜的致密性，改善合金的耐腐蚀性；可以提高析氢和析氧的过电位，从而抑制了氢气和氧气的析出, 有利于电池的充放电和免维护性的提高。
现市场上的动力电池一般采用Pb-Sb合金，由于Pb-Sb合金析氢电位较低，产生的氢气较多，使用过程中容易出现缺液现象，其作为牵引用于高尔夫球车一般半个月或一个月需对电池进行补水维护，采用本发明方法制造的免维护富液动力电池能够实现免维护要求，具有较大的市场应用价值。另一方面，其价格低于AGM动力电池，具有一定价格优势。
目前，国内外对免维护富液动力铅酸蓄电池的研究一直都在进行中。
发明内容
根据以上现有技术的不足，本发明提供了一种免维护富液动力铅酸蓄电池及其制造方法，能够增强板栅合金的耐腐蚀性，并有效减少气体的析出量，减少了蓄电池缺液现象，从而使蓄电池达到免维护的特点。
本发明免维护富液动力铅酸蓄电池的技术解决方案是：一种免维护富液动力铅酸蓄电池，包括正极板栅、负极板栅、正极和负极，其特征在于：
所述正极板栅采用稀土铅钙合金配置而成，其各组分的质量百分比为：0.01-0.2% Ca，0.5-2.0% Sn，0.01-0.04% Al，0.01-0.1% RE，其中RE为La、Sm、Ce、Pr和Y元素中的任意两种，分别定义为稀土A元素、稀土B元素，余量为Pb；
所述负极板栅采用铅钙合金配置而成，其各组分的质量百分比为：0.01-0.15%Ca，0.15-1.0% Sn，0.01-0.04% Al，余量为Pb；
所述正极采用重负荷正极配方，其各组分质量百分比为：80-140份铅粉，10-20份纯水，3-12份1.38g/ml的H2SO4溶液，0.01-0.4份纤维，0-0.4份聚四氟乙烯，0-0.2份三氧化二锑，加纯水调至视密度为4.3-4.5g/cm3制成铅膏，将该铅膏涂至正极板栅上，通过固化、干燥制成；
所述负极各组分质量百分比为：80-140份铅粉，5-20份纯水，6-20份1.38g/ml的H2SO4溶液，0.01-0.5份纤维，0.01-0.2份乙炔黑，0.1-0.9份硫酸钡，0.01-0.3份木素A，0.05-0.3份木素B，加纯水调至视密度为4.3-4.5g/cm3制成铅膏，将该铅膏涂至负极板栅上，通过固化、干燥制成。
本发明免维护富液动力铅酸蓄电池制造方法的技术解决方案是：一种免维护富液动力铅酸蓄电池的制造方法，其特征在于包括制造正极板栅、负极板栅、正极和负极的以下步骤：
a、正极板栅：首先进行稀土A元素母合金配置，熔铅炉内保温时铅液温度为450-580℃，温度调至550-700℃时加入稀土A元素，搅拌10-25分钟；然后进行稀土B元素母合金配置，熔铅炉内保温时铅液温度为450-580℃，升温至700-900℃时加入稀土B元素，搅拌10-25分钟；将上述稀土A、B元素母合金按照重量份数等比例稀释5-10倍；最后进行稀土合金配置，熔铅炉内温度加热到450-580℃时加入3-8份电解铅，温度调至550-650℃时加入0.001-0.01份钙铝合金，温度调至600-700℃时各加入1-2份加入稀土A、B元素母合金，降温至450-550℃时加入0.01-0.02份锡元素，搅拌15-25分钟，最后浇铸于正极板栅模具中，制成正极板栅；
b、负极板栅：熔铅炉内保温时加入5-10份电解铅，铅液温度为450-580℃，温度调至450-650℃时加入0.01-0.02份钙铝合金和0.01-0.03份锡，搅拌15-25分钟，最后浇铸于负极板栅模具中，制成负极板栅；
c、正生极板：在合膏机内加入配置好的重负荷正极配方材料，加纯水调至视密度为4.3-4.5g/cm3，制成铅膏，将该铅膏涂至正极板栅上，制成正生极板；
d、负生极板：在合膏机内加入配置好的负极配方材料，加纯水调至视密度为4.3-4.5g/cm3制成铅膏，将该铅膏涂至负极板栅上，制成负生极板；
e、将正、负生极板通过固化、干燥、分片、插隔板、入槽、对焊、热封、化成工艺制成免维护富液动力铅酸蓄电池。
本发明的有益效果是：本发明采用的正、负及板栅合金配方及EFB重负荷配方，能够有效减少蓄电池气体析出量，减少了蓄电池缺液现象，从而使蓄电池达到了免维护的目的。
本发明主要用于Pb-Ca合金的免维护富液动力铅酸蓄电池。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施例做详细描述。
实施例1。
3D-180免维护富液动力铅酸蓄电池，包括正极板栅、负极板栅、正极和负极。正极板栅采用稀土铅钙合金配置而成，其各组分的质量百分比为：0.06% Ca，1.50% Sn，0.01%Al，0.04% RE，其中0.04% RE包括0.02% La和0.02% Sm，余量为Pb。负极板栅采用铅钙合金配置而成，其各组分的质量百分比为：0.1%Ca，0.25% Sn，0.01% Al，余量为Pb。正极采用重负荷正极配方，其各组分质量百分比为：100份铅粉，11份纯水，7.44份1.38g/ml的H2SO4溶液，0.1份纤维，0.1份聚四氟乙烯，0.08份三氧化二锑，加纯水调至视密度为4.35g/cm3制成铅膏，将该铅膏涂至正极板栅上，通过固化、干燥制成。负极各组分质量百分比为：100份铅粉，11.4份纯水，8.7份1.38g/ml的H2SO4溶液，0.08份纤维，0.2份乙炔黑，0.8份硫酸钡，0.15份木素A，0.1份木素B，加纯水调至视密度为4.35g/cm3制成铅膏，将该铅膏涂至负极板栅上，通过固化、干燥制成。
3D-180免维护富液动力铅酸蓄电池的制造方法包括以下步骤：
a、首先进行稀土La元素母合金配置，熔铅炉内保温时铅液温度为530℃，升温至660℃时加入稀土La元素，搅拌20分钟；然后进行稀土Sm元素母合金配置，熔铅炉内保温时铅液温度为525℃，升温至780℃时加入稀土Sm元素，搅拌20分钟；将上述稀土La、Sm元素母合金按照重量份数等比例稀释5倍；最后进行稀土合金配置，熔铅炉内保温时加入6份电解铅，铅液温度为530℃，升温至585℃时加入0.009份钙铝合金，升温至635℃时各加入2份加入稀土La、Sm元素母合金，隆温至470℃时加入0.15份锡元素，搅拌20分钟，最后浇铸于正极板栅模具中，制成正极板栅；其各组分的质量百分比为：0.06% Ca，1.50% Sn，0.01% Al，0.02% La，0.02% Sm，余量为Pb；
b、负极板栅的生产，熔铅炉内保温时加入10份电解铅，铅液温度为530℃，升温至550℃、580℃时分别加入0.025份锡元素和0.01份钙铝合金，搅拌20分钟，最后浇铸于负极板栅模具中，制成负极板栅；各组分的质量百分比为：0.1%Ca，0.25% Sn，0.01% Al，余量为Pb；
c、在合膏机内加入500kg铅粉、0.5kg短纤维、0.5 kg聚四氟乙烯及0.4kg 三氧化二锑，然后加入1.38g/ml的硫酸37.2 kg，最后用纯水调至视密度为4.35g/cm3，制成铅膏，将该铅膏涂至正极板栅上，制成正生极板；
d、在合膏机内加入500kg铅粉、0.4kg短纤维、1.0 kg乙炔黑、4.0 kg硫酸钡、0.75 kg木素A、0.5 kg木素B及1.38g/ml的硫酸43.6 kg，最后加纯水调至视密度为4.35g/cm3制成铅膏，将该铅膏涂至负极板栅上，制成负生极板；
e、将正、负生极板通过固化、干燥、分片、插隔板、入槽、对焊、热封、化成等工艺制成免维护富液动力铅酸蓄电池。
实施例2。
3D-180免维护富液动力铅酸蓄电池，包括正极板栅、负极板栅、正极和负极。正极板栅采用稀土铅钙合金配置而成，其各组分的质量百分比为：0.05% Ca，1.45% Sn，0.02%Al，0.04% RE，其中0.04% RE包括0.03%Y和0.01% Pr，余量为Pb。负极板栅采用铅钙合金配置而成，其各组分的质量百分比为：0.1%Ca，0.2% Sn，0.01% Al，余量为Pb。正极采用重负荷正极配方，其各组分质量百分比为：100份铅粉，9份纯水，8.4份1.38g/ml的H2SO4溶液，0.1份纤维，加纯水调至视密度为4.3-4.5g/cm3制成铅膏，将该铅膏涂至正极板栅上，通过固化、干燥制成。负极各组分质量百分比为：100份铅粉，10份纯水，10.5份1.38g/ml的H2SO4溶液，0.1份纤维，0.25份乙炔黑，0.8份硫酸钡，0.15份木素A，0.15份木素B，加纯水调至视密度为4.3-4.5g/cm3制成铅膏，将该铅膏涂至负极板栅上，通过固化、干燥制成。
3D-180免维护富液动力铅酸蓄电池的制造方法包括以下步骤：
a、首先进行稀土Y元素母合金配置，熔铅炉内保温时铅液温度为530℃，升温至645℃时加入稀土Y元素，搅拌20分钟；然后进行稀土Pr元素母合金配置，熔铅炉内保温时铅液温度为525℃，升温至780℃时加入稀土Pr元素，搅拌20分钟；将上述稀土Y、Pr元素母合金按照重量份数等比例稀释8倍；最后进行稀土合金配置，熔铅炉内保温时加入6份电解铅，铅液温度为530℃，升温至615℃时加入0.008份钙铝合金，升温至610℃时加入1份稀土Y、2份Pr元素母合金，隆温至490℃时加入0.145份锡元素，搅拌20分钟，最后浇铸于正极板栅模具中，制成正极板栅；其各组分的质量百分比为：0.05% Ca，1.45% Sn，0.02% Al，0.03%Y，0.01% Pr，余量为Pb；
b、负极板栅的生产，熔铅炉内保温时加入10份电解铅，铅液温度为530℃，升温至550℃、580℃时分别加入0.025份锡元素和0.01份钙铝合金，搅拌20分钟，最后浇铸于负极板栅模具中，制成负极板栅；各组分的质量百分比为：0.1%Ca，0.25% Sn，0.01% Al，余量为Pb；
c、在合膏机内加入400kg铅粉、0.4kg短纤维，然后加入1.38g/ml的硫酸33.4 kg，最后用纯水调至视密度为4.5g/cm3，制成铅膏，将该铅膏涂至正极板栅上，制成正生极板；
d、在合膏机内加入400kg铅粉、0.4kg短纤维、1.2 kg乙炔黑、3.2 kg硫酸钡、0.75 kg木素A、0.25 kg木素B木素及1.38g/ml的硫酸41.8 kg，最后加纯水调至视密度为4.4g/cm3制成铅膏，将该铅膏涂至负极板栅上，制成负生极板；
e、将正、负生极板通过固化、干燥、分片、插隔板、入槽、对焊、热封、化成等工艺制成免维护富液动力铅酸蓄电池。

Claims (6)

1.一种免维护富液动力铅酸蓄电池，包括正极板栅、负极板栅、正极和负极，其特征在于：
所述正极板栅采用稀土铅钙合金配置而成，其各组分的质量百分比为：0.01-0.2% Ca，0.5-2.0% Sn，0.01-0.04% Al，0.01-0.1% RE，其中RE为La、Sm、Ce、Pr和Y元素中的任意两种，分别定义为稀土A元素、稀土B元素，余量为Pb；
所述负极板栅采用铅钙合金配置而成，其各组分的质量百分比为：0.01-0.15%Ca，0.15-1.0% Sn，0.01-0.04% Al，余量为Pb；
所述正极采用重负荷正极配方，其各组分质量百分比为：80-140份铅粉，10-20份纯水，3-12份1.38g/ml的H2SO4溶液，0.01-0.4份纤维，0-0.4份聚四氟乙烯，0-0.2份三氧化二锑，加纯水调至视密度为4.3-4.5g/cm3制成铅膏，将该铅膏涂至正极板栅上，通过固化、干燥制成；
所述负极各组分重量百分比为：80-140份铅粉，5-20份纯水，6-20份1.38g/ml的H2SO4溶液，0.01-0.5份纤维，0.01-0.2份乙炔黑，0.1-0.9份硫酸钡，0.01-0.3份木素A，0.05-0.3份木素B，加纯水调至视密度为4.3-4.5g/cm3制成铅膏，将该铅膏涂至负极板栅上，通过固化、干燥制成。
2.根据权利要求1所述的一种免维护富液动力铅酸蓄电池，包括正极板栅、负极板栅、正极和负极，其特征在于：
所述正极板栅采用稀土铅钙合金配置而成，其各组分的质量百分比为：0.06% Ca，1.50% Sn，0.01% Al，0.02% La，0.02% Sm，余量为Pb；
所述负极板栅采用铅钙合金配置而成，其各组分的质量百分比为：0.1%Ca，0.25% Sn，0.01% Al，余量为Pb；
所述正极采用重负荷正极配方，其各组分质量百分比为：100份铅粉，11份纯水，7.44份1.38g/ml的H2SO4溶液，0.1份纤维，0.1份聚四氟乙烯，0.08份三氧化二锑，加纯水调至视密度为4.35g/cm3制成铅膏，将该铅膏涂至正极板栅上，通过固化、干燥制成；
所述负极各组分质量百分比为：100份铅粉，11.4份纯水，8.7份1.38g/ml的H2SO4溶液，0.08份纤维，0.2份乙炔黑，0.8份硫酸钡，0.15份木素A，0.1份木素B，加纯水调至视密度为4.35g/cm3制成铅膏，将该铅膏涂至负极板栅上，通过固化、干燥制成。
3.根据权利要求1所述的一种免维护富液动力铅酸蓄电池，包括正极板栅、负极板栅、正极和负极，其特征在于：
所述正极板栅采用稀土铅钙合金配置而成，其各组分的质量百分比为：0.05% Ca，1.45% Sn，0.02% Al，0.04% RE，0.03%Y，0.01% Pr，余量为Pb；
所述负极板栅采用铅钙合金配置而成，其各组分的质量百分比为：0.1%Ca，0.2% Sn，0.01% Al，余量为Pb；
所述正极采用重负荷正极配方，其各组分质量百分比为：100份铅粉，9份纯水，8.4份1.38g/ml的H2SO4溶液，0.1份纤维，加纯水调至视密度为4.3-4.5g/cm3制成铅膏，将该铅膏涂至正极板栅上，通过固化、干燥制成；
所述负极各组分质量百分比为：100份铅粉，10份纯水，10.5份1.38g/ml的H2SO4溶液，0.1份纤维，0.25份乙炔黑，0.8份硫酸钡，0.15份木素A，0.15份木素B，加纯水调至视密度为4.3-4.5g/cm3制成铅膏，将该铅膏涂至负极板栅上，通过固化、干燥制成。
4.一种根据权利要求1所述的一种免维护富液动力铅酸蓄电池的制造方法，其特征在于包括制造正极板栅、负极板栅、正极和负极的以下步骤：
a、正极板栅：首先进行稀土A元素母合金配置，熔铅炉内保温时铅液温度为450-580℃，温度调至550-700℃时加入稀土A元素，搅拌10-25分钟；然后进行稀土B元素母合金配置，熔铅炉内保温时铅液温度为450-580℃，升温至700-900℃时加入稀土B元素，搅拌10-25分钟；将上述稀土A、B元素母合金按照重量份数等比例稀释5-10倍；最后进行稀土合金配置，熔铅炉内温度加热到450-580℃时加入3-8份电解铅，温度调至550-650℃时加入0.001-0.01份钙铝合金，温度调至600-700℃时各加入1-2份稀土A、B元素母合金，降温至450-550℃时加入0.01-0.02份锡元素，搅拌15-25分钟，最后浇铸于正极板栅模具中，制成正极板栅；
b、负极板栅：熔铅炉内保温时加入5-10份电解铅，铅液温度为450-580℃，温度调至450-650℃时加入0.01-0.02份钙铝合金和0.01-0.03份锡，搅拌15-25分钟，最后浇铸于负极板栅模具中，制成负极板栅；
c、正生极板：在合膏机内加入配置好的重负荷正极配方材料，加纯水调至视密度为4.3-4.5g/cm3，制成铅膏，将该铅膏涂至正极板栅上，制成正生极板；
d、负生极板：在合膏机内加入配置好的负极配方材料，加纯水调至视密度为4.3-4.5g/cm3制成铅膏，将该铅膏涂至负极板栅上，制成负生极板；
e、将正、负生极板通过固化、干燥、分片、插隔板、入槽、对焊、热封、化成工艺制成免维护富液动力铅酸蓄电池。
5.一种根据权利要求2所述的一种免维护富液动力铅酸蓄电池的制造方法，其特征在于包括制造正极板栅、负极板栅、正极和负极的以下步骤：
a、首先进行稀土La元素母合金配置，熔铅炉内保温时铅液温度为530℃，升温至660℃时加入稀土La元素，搅拌20分钟；然后进行稀土Sm元素母合金配置，熔铅炉内保温时铅液温度为525℃，升温至780℃时加入稀土Sm元素，搅拌20分钟；将上述稀土La、Sm元素母合金按照重量份数等比例稀释5倍；最后进行稀土合金配置，熔铅炉内保温时加入6份电解铅，铅液温度为530℃，升温至585℃时加入0.009份钙铝合金，升温至635℃时各加入2份稀土La、Sm元素母合金，隆温至470℃时加入0.15份锡元素，搅拌20分钟，最后浇铸于正极板栅模具中，制成正极板栅；其各组分的质量百分比为：0.06% Ca，1.50% Sn，0.01% Al，0.02% La，0.02%Sm，余量为Pb；
b、负极板栅的生产，熔铅炉内保温时加入10份电解铅，铅液温度为530℃，升温至550℃、580℃时分别加入0.025份锡元素和0.01份钙铝合金，搅拌20分钟，最后浇铸于负极板栅模具中，制成负极板栅；各组分的质量百分比为：0.1%Ca，0.25% Sn，0.01% Al，余量为Pb；
c、在合膏机内加入500kg铅粉、0.5kg短纤维、0.5 kg聚四氟乙烯及0.4kg 三氧化二锑，然后加入1.38g/ml的硫酸37.2 kg，最后用纯水调至视密度为4.35g/cm3，制成铅膏，将该铅膏涂至正极板栅上，制成正生极板；
d、在合膏机内加入500kg铅粉、0.4kg短纤维、1.0 kg乙炔黑、4.0 kg硫酸钡、0.75 kg木素A、0.5 kg木素B及1.38g/ml的硫酸43.6 kg，最后加纯水调至视密度为4.35g/cm3制成铅膏，将该铅膏涂至负极板栅上，制成负生极板；
e、将正、负生极板通过固化、干燥、分片、插隔板、入槽、对焊、热封、化成等工艺制成免维护富液动力铅酸蓄电池。
6.一种根据权利要求3所述的一种免维护富液动力铅酸蓄电池的制造方法，其特征在于包括制造正极板栅、负极板栅、正极和负极的以下步骤：
a、首先进行稀土Y元素母合金配置，熔铅炉内保温时铅液温度为530℃，升温至645℃时加入稀土Y元素，搅拌20分钟；然后进行稀土Pr元素母合金配置，熔铅炉内保温时铅液温度为525℃，升温至780℃时加入稀土Pr元素，搅拌20分钟；将上述稀土Y、Pr元素母合金按照重量份数等比例稀释8倍；最后进行稀土合金配置，熔铅炉内保温时加入6份电解铅，铅液温度为530℃，升温至615℃时加入0.008份钙铝合金，升温至610℃时加入1份稀土Y、2份Pr元素母合金，隆温至490℃时加入0.145份锡元素，搅拌20分钟，最后浇铸于正极板栅模具中，制成正极板栅；其各组分的质量百分比为：0.05% Ca，1.45% Sn，0.02% Al，0.03%Y，0.01% Pr，余量为Pb；
b、负极板栅的生产，熔铅炉内保温时加入10份电解铅，铅液温度为530℃，升温至550℃、580℃时分别加入0.025份锡元素和0.01份钙铝合金，搅拌20分钟，最后浇铸于负极板栅模具中，制成负极板栅；各组分的质量百分比为：0.1%Ca，0.25% Sn，0.01% Al，余量为Pb；
c、在合膏机内加入400kg铅粉、0.4kg短纤维，然后加入1.38g/ml的硫酸33.4 kg，最后用纯水调至视密度为4.5g/cm3，制成铅膏，将该铅膏涂至正极板栅上，制成正生极板；
d、在合膏机内加入400kg铅粉、0.4kg短纤维、1.2 kg乙炔黑、3.2 kg硫酸钡、0.75 kg木素A、0.25 kg木素B木素及1.38g/ml的硫酸41.8 kg，最后加纯水调至视密度为4.4g/cm3制成铅膏，将该铅膏涂至负极板栅上，制成负生极板；
e、将正、负生极板通过固化、干燥、分片、插隔板、入槽、对焊、热封、化成等工艺制成免维护富液动力铅酸蓄电池。
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