CN108075116B - 一种铅酸蓄电池负极铅膏及铅酸蓄电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种铅酸蓄电池负极铅膏及铅酸蓄电池。本申请的铅酸蓄电池负极铅膏添加含有贵金属的高分子复合材料。本申请另一方面提供一种铅酸蓄电池，其负极铅膏添加的含有贵金属的高分子复合材料为银纳米粒子和微凝胶纳米复合。含有贵金属的高分子复合材料的添加，能有效提高电流效率，大幅度缩短内化成时间和后期使用过程中的充电时间，提高充电效率；同时减小电池内阻，使电池的高率放电特性更好，输出功率更高。

Description

一种铅酸蓄电池负极铅膏及铅酸蓄电池
技术领域
本发明涉及铅酸蓄电池领域，具体涉及一种铅酸蓄电池负极铅膏及铅酸蓄电池。
背景技术
目前，铅酸蓄电池因其价格低廉、安全可靠、原材料丰富等优势在市场上占有绝对优势，但铅酸蓄电池存在充电化成电流效率低(低于50％)，内化时间长、回充时间长等缺点，造成电能浪费及生产效率低下并限制了铅酸蓄电池的进一步发展。
传统的铅酸蓄电池负极铅膏配方是铅粉、硫酸、水、和木素、腐殖酸、硫酸钡等膨胀剂以一定的比例混合。铅酸蓄电池的负极板是由很细的海绵状铅微粒组成的。根据自由能自发减小的倾向，在电池充放电时，负极板会发生收缩，细小的铅粒会逐渐聚集，使铅粒变大，整个负极板孔率将逐渐变小，负极的放电性能急剧下降。长期以来使用添加剂改良负极铅膏提高电池性能很少成功。
发明内容
为克服现有技术的不足，提供一种性能更优的铅酸蓄电池，在本发明人的不断努力下找到了一种适合作为负极铅膏添加的添加剂。本发明提供一种铅酸蓄电池负极铅膏及铅酸蓄电池。
本发明第一方面提供了一种铅酸蓄电池负极铅膏，该负极铅膏添加了含有贵金属的高分子复合材料。
需要说明的是，本申请的新型铅酸蓄电池负极铅膏，贵金属具有独特的电学性能和良好的催化性能，高分子复合材料主要是固定贵金属的作用，以获得具有所需密度和均匀分布的贵金属的具有最适合提高铅酸蓄电池性能的高分子复合材料，新型铅酸蓄电池负极铅膏添加了含有贵金属的高分子复合材料，发挥贵金属具有独特的电学性能和良好的催化性能，可有效地提高铅酸蓄电池的性能。
上述方案中，含有贵金属的高分子复合材料为贵金属和微凝胶纳米复合物。
上述方案中，贵金属和微凝胶纳米复合物采用自由基聚合制备的聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-N,N-二甲氨基乙酯)[P(NIPAM-co-DMA)]共聚物。
上述方案中，贵金属和微凝胶纳米复合物的添加量为0.01％-0.05％铅粉质量。
上述方案中，贵金属和微凝胶纳米复合物为银纳米粒子和微凝胶纳米复合物。
本发明第二方面提供了一种铅酸蓄电池，铅酸蓄电池的负极铅膏添加了银纳米粒子和微凝胶纳米复合物。
上述方案中，铅酸蓄电池的正极铅膏添加有贵金属和微凝胶纳米复合物。
上述方案中，铅酸蓄电池的正极铅膏中添加的贵金属和微凝胶纳米复合物为金纳米粒子和微凝胶纳米复合物。
上述方案中，铅酸蓄电池的正极铅膏添加的贵金属和微凝胶纳米复合物为银纳米粒子和微凝胶纳米复合物。
本发明实施例提供了一种负极铅膏添加了银纳米粒子和微凝胶纳米复合物的新型铅酸蓄电池，与现有技术相比，本发明实施例至少具备如下优点：
根据本发明实施例所实现的新型铅酸蓄电池，所述新型铅酸蓄电池负极铅膏添加了银纳米粒子和微凝胶纳米复合物，银纳米粒子具有良好的电学性能和良好的催化性能，新型铅酸蓄电池负极铅膏综合了银纳米粒子的这两项性能，可有效提高动力电池充电接受能力，低温性能和大幅缩短后期使用中的充电时间，提高充电效率。同时减小电池内阻，使电池的高率放电特性更好，输出功率更高。
附图说明
图1为本申请实施例中贵金属和微凝胶纳米复合物制作示意图；
图2为本申请实施例中新型蓄电池铅膏制作流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一
本实施例提供了一种新型铅酸蓄电池，铅酸蓄电池的负极铅膏添加了银纳米粒子和微凝胶纳米复合物，正极铅膏添加了金纳米粒子和微凝胶纳米复合物。具体实施方式如下：
(一)贵金属纳米粒子和微凝胶纳米复合物的制作过程如图1。其中，
1.AuNPs/P(NIPAM-co-DMA)纳米复合物制作方法为：
以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和甲基丙烯酸-N，N-二甲氨基乙酯(DMA)为单体，采用自由基聚合制备三维网状结构得P(NIPAM-co-DMA)共聚物，然后通过原位还原法制得AuNPs/P(NIPAM-co-DMA)杂化凝胶。
2.AgNPs/P(NIPAM-co-DMA)纳米复合物制作方法为：
以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和甲基丙烯酸-N，N-二甲氨基乙酯(DMA)为单体，采用自由基聚合制备三维网状结构得P(NIPAM-co-DMA)共聚物，然后通过原位还原法制得AgNPs/P(NIPAM-co-DMA)杂化凝胶。
(二)铅膏制作过程如图2，具体为：
1.将符合质量指标要求的50％铅粉加入到和膏机；
2.加入辅料，和膏机干搅拌3～5min；
3.加入剩余的50％铅粉，和膏机干搅拌3～5min；
4.加入去离子水和贵金属纳米粒子和微凝胶纳米复合物(0.01％-0.05％铅粉质量)，和膏机搅拌7～10min；
5.打开和膏机冷却系统，将稀硫酸在15min～20min的时间内加入到和膏机内，和膏机搅拌18～25min；
6.停机取少量铅膏测量视密度和稠度，如果视密度过高，则加适量的调节水重新开机搅拌5min左右的时间，再停机取样测量，符合要求后出膏。
在上述铅膏制作过程中，正极铅膏添加入了0.01％-0.05％铅粉质量的金纳米粒子和微凝胶纳米复合物粉末，负极铅膏添加入了0.01％-0.05％铅粉质量的银纳米粒子和微凝胶纳米复合物粉末。
(三)电池组装
1.电池壳、盖采用外购，极板型号：EV5A；极板配比：4+5-；
2.端子采用：T6；
3.焊接工装：采用6-EVF-45铸焊工装；
4.隔板：AGM隔板；
5.包板要求：采用双包正板方式；
6.槽盖密封、端子焊接、密封胶固化等过程执行现生产工艺。
(四)电池充电工艺如下表1：
表1电池充电工艺
电池型号 首次加酸g/cell 二次补酸g/cell 总酸量g/pcs
6-EVF-45 600±10 0 3600±60
实施例二
本实施例提供了一种新型铅酸蓄电池，铅酸蓄电池的负极铅膏添加了银纳米粒子和微凝胶纳米复合物，正极铅膏不添加任何贵金属纳米粒子和微凝胶纳米复合物，即负极为普通蓄电池铅膏。其他实施过程跟实施例1一样。
实施例三
本实施例提供了一种新型铅酸蓄电池，铅酸蓄电池的正、负极铅膏均添加了银纳米粒子/微凝胶纳米复合物。其他实施过程跟实施例1一样。
对上述实施例电池进行常规检测，从结果可以看出电池的各项指标均满足国标要求，有关数据见下表2：
表2电池各项指标测量结果
Figure BDA0001472884710000041
各实施例电池的内化成时间均由原来的94.5h缩短到只需68h，大大节约了化成时间，降低能源消耗，有关数据见下表3(普通电池为所有工艺参数与实施例的电池一致，但正负极铅膏均未添加贵金属纳米粒子和微凝胶纳米复合物的电池，下同)：
表3各实施例电池内化成时间
普通电池 实施例一 实施例二 实施例三
94.5h 68h 68h 68h
各实施例电池放电循环中回充所需时间由原来的12h缩短到5h，回充时间节约了58.3％的时间，有关数据见表4。
表4各实施例电池放电循环中回充时间
普通电池 实施例一 实施例二 实施例三
12h 5h 5h 5h
各实施例电池高倍率放电结果显示，放电时间和放电电压均高于普通电池。具体数据见下表5：
表5各实施例电池放电时间和放电电压
Figure BDA0001472884710000051
各实施例蓄电池内阻均小于普通电池，具体数据见下表6：
表6各实施例电池内阻
普通电池 实施例一 实施例二 实施例三
约8.5mΩ 约5.8mΩ 约6.2mΩ 约6mΩ
从上述实施例及相关数据可看出，负极铅膏添加了银纳米粒子和微凝胶纳米复合物，使得含有该负极铅膏的铅酸蓄电池综合了贵金属纳米粒子所具有的独特的电学性能和良好的催化性能，并能有效的提高电池的性能，主要体现在可有效提高电流效率，大幅度缩短内化成时间和后期使用中的充电时间，提高充电效率。同时减小电池内阻，使电池的高率放电特性更好，输出功率更高。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (6)

1.一种铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于，该负极铅膏添加有含有贵金属的高分子复合材料；所述含有贵金属的高分子复合材料为贵金属和微凝胶纳米复合物；所述贵金属和微凝胶纳米复合物采用自由基聚合制备的聚[P(NIPAM-co-DMA)]共聚物；所述贵金属和微凝胶纳米复合物为银纳米粒子和微凝胶纳米复合物。
2.如权利要求1所述的铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于，所述贵金属和微凝胶纳米复合物的添加量为铅膏中铅粉质量的0.01％-0.05％。
3.一种铅酸蓄电池，其特征在于，所述铅酸蓄电池的负极铅膏添加了银纳米粒子和微凝胶纳米复合物，所述银纳米粒子和微凝胶纳米复合物是以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和甲基丙烯酸-N，N-二甲氨基乙酯(DMA)为单体，采用自由基聚合制备三维网状结构得P(NIPAM-co-DMA)共聚物，然后通过原位还原法制得AgNPs/P(NIPAM-co-DMA)杂化凝胶；
所述负极铅膏的制作过程为：
将铅粉的50％加入到和膏机；
加入敷料，和膏机干搅拌3～5min；
加入剩余的50％铅粉，和膏机干搅拌3～5min；
加入去离子水和硅金属纳米粒子和微凝胶纳米复合物，和膏机搅拌7～10min；
打开和膏机冷却系统，将稀硫酸在15min～20min的时间内加入到和膏机内，和膏机搅拌18～25min；
停机取少量铅膏测量视密度和稠度，如果视密度过高，则加适量的调节水重新开机搅拌5min左右的时间，再停机取样测量，符合要求后出膏。
4.如权利要求3所述的铅酸蓄电池，其特征在于，所述铅酸蓄电池的正极铅膏添加有贵金属和微凝胶纳米复合物。
5.如权利要求4所述的铅酸蓄电池，其特征在于，所述铅酸蓄电池的正极铅膏中添加的贵金属和微凝胶纳米复合物为金纳米粒子和微凝胶纳米复合物。
6.如权利要求4所述的铅酸蓄电池，其特征在于，所述铅酸蓄电池的正极铅膏中添加的贵金属和微凝胶纳米复合物为银纳米粒子和微凝胶纳米复合物。
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Denomination of invention: A type of negative electrode lead paste for lead-acid batteries and lead-acid batteries

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